Расчет тепловых потерь печи для нагрева под закалку стержней. 
Расчет закалочной печи

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФГОУ ВПО «Иркутская государственная сельскохозяйственная академия»

Контрольная работа

" по Электротехнологии"

На тему: «Расчет тепловых потерь печи для нагрева под закалку стержней. Расчет закалочной печи»

Задачи

Задача № 1

Рассчитать тепловые потери печи для нагрева под закалку стержней. Зазор между стержнями и тепловой изоляцией рекомендуется принимать 110…140 мм. Тепловая изоляция из двух слоев: 1 слой — шамотовый кирпич, толщина, д_ш = 65 мм; 2 слой — вермикулитовая засыпка, толщина, д_в = 250 мм.

Рассчитать мощность, необходимую для нагрева, КПД нагрева холодной и горячей печи, температуру наружной стенки, температуру между слоями изоляции.

Плотность алюминия г = 2700 кг/м³

Теплоемкость алюминия С = 0,872 кДж/кг•^оС Расчет Определяем массу стержней где n_д — число стержней;

г — плотность материала стержней;

d — диаметр стержня;

l — длина стержня.

Энергия для нагрева где С — удельная теплоемкость материала стержней Полезная мощность где ф — время нагрева, принимаем равным 2 часам Выполняем эскиз закалочной печи с нанесением размеров Определяем внутреннюю поверхность печи F₁

(АЧВЧ2) + (ВЧСЧ2) + (СЧАЧ2) =F_1,, м²)

А=630мм; В=670мм; С=270мм.

(630Ч670Ч2) + (670Ч270Ч2) + (270Ч630Ч2) = 1,537 м^2, F₁ =1,537 м²

Определяем наружную поверхность шамота F₂

(760Ч800Ч2) + (800Ч400Ч2) + (400Ч760Ч2) = 2,464 м², F₂ = 2,464 м²

Определяем наружную поверхность печи F₃

(1260Ч1300Ч2) + (1300Ч900Ч2) + (900Ч1260Ч2) = 7,884 м², F₃ = 7,884 м²

Определяем среднюю поверхность шамотной кладки Определяем среднюю поверхность теплоизоляционной засыпки Определяем массу шамотовой кладки где г_ш = 2,58 т/м³

Определяем массу теплоизоляционной засыпки где г_в = 0,25 т/м³. Масса жаропрочного контейнера

Тепловые потери печи

— принимаем равным 0.

б_нар = 12 Вт/м²•^оС, л_в = 0,15 Вт/м•^оС, л_ш = 1,25 Вт/м•^оС Мощность, необходимая для нагрева детали в стационарном режиме Температура между слоями Температура наружной стенки Средняя температура шамотовой кладки Средняя температура теплоизоляционной засыпки Количество тепла, необходимое для нагрева шамотовой кладки

С_ш = 0,98 кДж/кг•^оС Количество тепла, необходимое для нагрева вермикулитовой засыпки

С_в = 0,63 кДж/кг•^оС Количество тепла для нагрева жаропрочных изделий Суммарное количество тепла для нагрева конструкции печи Действительная продолжительность нагрева печи КПД горячей печи КПД холодной печи где ==204 231 020; =

Задача № 2

Рассчитать закалочную печь, размеры из эскиза 1-го задания. Напряжение 380/220, схема соединения D/Y. Мощность из 1-го задания.

Решение

Приведенный коэффициент излучения изделия

где

D_изд — степень черноты материала стержней, для алюминия 0,242

D_н — степень черноты материала нагревателя, принимаем 0,8

Удельная поверхностная мощность идеального нагревателя

Т_изд = t_изд+273, Т_н = t_н+273, t_н = 1100 ^oC

Коэффициент б_р, учитывающий неполное использование мощности, коэф. определяется по графику.

Fизд/Fст = 0,558

б_р = 0,6.

Для нагревателей в виде спирали принимаем коэффициент эффективности системы б_эф = 0,39. Минимальное относительное витковое расстояние для принятой системы в виде спирали определяется: h — шаг спирали, d — диаметр проволоки, коэффициент шага б_г = 1,4. Реальная удельная поверхностная мощность

б_с определяем по графику (б_с = 0,31)

закалочная печь температура мощность Мощность одной фазы Диаметр проволоки с — удельное сопротивление нихрома Сопротивление фазы

Ом Длина проволоки, приходящаяся на одну фазу

мм Диаметр спирали

D = 10d = 10•2,4 = 24 мм Длина витка

l_w = рD = 3,14•24 =75,36 мм Количество витков на фазу Шаг спирали h = 3d = 3•2,4 =7,2 мм Длина спирали на 1 фазу

мм Размещение нагревательных элементов в печи

F_сп < F_ст, F_сп= D•l_3ф, l_сп = l_3ф, F_сп = D•3l_сп =24•3•21 988,8=1 583 193,6 мм² =1,58 м²

площадь спирали больше площади стен, поэтому принимаем соединение Y и напряжение 220 В.

Срок службы нагревателя.

==36 000 час. k' - коэффициент учитывающий форму нагревателя

k'_спир = 1, .