3. Расчет функциональный параметров технологического процесса.

3.1 Расчет параметров печи.

Мощность потерь (2,3,4)

(3.1)

Где Р_пол – полезная мощность, кВТ;

- К.П.Д. печи.

Примем ориентировочно температуру на границе слоев изоляции

Тогда средняя температура шамота определяется по формуле:

(3.2)

где - температура внутренней поверхности печи, ;

- температура на границе слоев, .

Теплопроводность шамота при температуре

(3.3)

.

Площадь внутренней поверхности слоя шамота:

(3.4)

где - длина печи, м;

- ширина печи, м;

- высота печи, м .

Площадь наружной поверхности слоя шамота:

(3.5)

где - толщина шамота,

Расчетная площадь шамота:

(3.6)

Термическое сопротивление шамота:

(3.7)

Температура на границе слоев изоляции:

(3.8)

Температура, полученная на границе слоев, совпадает с температурой, принятая в начале расчета, поэтому пересчет не требует.

Необходимое термическое сопротивление слоя вермикулита определяем из выражения для мощности, Вт, потерь:

(3.9)

(3.10)

Средняя температура вермикулита

(3.11)

_{Теплопроводность вермикулита при температуре 137,8 С}

(3.12)

_{Необходимую толщину слоя вермикулита рассчитывает методом последовательных приближений. Для этого принимаем определенную толщину слоя, необходим его термическое сопротивление и сравниваем с вычисленным ранее значением RТв=0,026 С.}

_{Принимаем толщину слоя вермикулита}

_{Площадь внутренней поверхности слоя вермикулита АВвн равна площади наружной поверхности слоя шамота АШнар=11,88м2}

_{Площадь наружной поверхности слоя вермикулита, при}

Расчетная площадь поверхности слоя вермикулита:

(3.14)

_{Термическое сопротивление слоя вермикулита, при}

(3.15)

На этом расчет можно закончить и принять, так как в данном случае расчетное значение близко к необходимому

2. Электрический расчет нагревателей

Нагреватели рассчитывают по удельной поверхностной мощности (удельному поверхностному тепловому потоку) или по рабочему току. (2,3,4)

Расчет по удельной поверхностной мощности основан на совместном решении уравнений:

и _, (3.16)

где Р - мощность нагревателя, Вт;

Pуд - удельная поверхностная мощность нагревателя, Вт/м2;

A - площадь поверхности нагревателя, м2;

П - периметр сечения нагревателя, м;

l- длина нагревателя, м;

Uф - фазное напряжение, В;

Rф - электрическое сопротивление нагревателя, Ом; S s - площадь сечения нагревателя, м2;

Диаметр и длина нагревателя определяются по формулам:

(3.17) (3.18

При передачи теплового потока излучением предельно допустимая удельная

поверхностная мощность, Вт/м2, определяется по формуле:

(3.19)

где С пр - приведенный коэффициент излучения идеального нагревателя, Вт/м2К4;

(3.20)

Предельно допустимая удельная поверхностная мощность реального нагревателя определяется по формуле:

(3.21)

Коэффициент а_эф характеризует эффективность излучения системы нагревателя. Для проволочной спирали, размещенной на полочке или керамической трубке

а эф =0,32. Коэффициент шага а ш учитывает зависимость р УД от относительного виткового расстояния h/d (по графикам). Коэффициент а с определяет влияние на р УД приведенного коэффициента излучения (степень черноты) реального нагревателя (по графикам).

Коэффициент излучения (степень черноты) реального нагревателя

определяется по формуле:

(3.22)

Расчет нагревательных элементов

Спр= вт/см3·к

Температура двигателей при сушке

н.к= (135+273)К= 406К.

Температуру нагревателей из нихрома Х20Н80 примем 1000° С

Тогда Тн=(1000+273)К=1273К.

Удельная поверхностная мощность идеального нагревателя

Вт/м3

Коэффициент эффективности нагревателя, выполненного в виде проволочной спирали

Коэффициент шага , при h/d=3;

Коэффициент при Вт/(м3·К);

Коэффициент , при Ан.т/Ас.т=0.9;

Удельная поверхностная мощность реального нагревателя выполненного в виде спирали из нихромовой проволоки.

Мощность одной спирали

Где m-число фаз: n- число параллельных спиралей на фазу;

Удельное сопротивление нихрома при температуре 1000° С

При соединений нагревателей в звезду Uф=380 В.

Диаметр нихромовой проволоки для нагревателей

мм:

Длина проволоки одной спирали

Шаг спирали

Диаметр спирали

Число витков спирали

;

Длина одной спирали .