2.6. Расчет установок инфракрасного нагрева
Задачей расчета является определение необходимой энергетической облученности нагреваемого материала, времени нагрева и площади облучаемой поверхности, а также выбор излучателей и их размещение в установке.
Исходные данные:
Температура нагреваемого материала,
его оптические и теплофизические свойства,
производительность установки или скорость подачи материала,
допустимая скорость нагрева и др.
Последовательность расчета.
Необходимая энергетическая облученность, Вт/м2,
,
(2.57)
где: α – суммарный
(конвекцией и излучением) коэффициент
теплоотдачи от нагреваемого тела к
окружающей среде (в практических расчетах
принимают 18…24 Вт/(м2
0С);
t
– конечная температура нагрева тела,
0С;
tB
– температура воздуха в установке,
принимаемая ориентировочно на 100С
выше начальной температуры тела tH;
- отношение площадей полной поверхности
А к облучаемой ее части А0;
ξ – коэффициент поглощения излучения
телом.
Продолжительность нагрева, с
,
(2.58)
где величина В, 0С/с, D, с-1 определяют по формулам
,
(2.59)
,
(2.60)
где: q – скорость испарения, кг/(м2с); σ=A/V – отношение площади полной поверхности облучаемого тела к его объему, м-1; r – удельная теплота испарения, Дж/кг; с- удельная теплоемкость облучаемого тела, Дж/(кг0С); р – плотность облучаемого тела, кг/м3.
При нагреве (прогреве) тел, когда испарением влаги можно пренебречь, 0С/с
.
(2.61)
Скорость перемещения тела под излучателями, м/с
v=G/pbδ, (2.62)
где: G – производительность установки, кг/с, b – ширина площади облучаемой поверхности (ширина транспортера, заполняемого облучаемым телом), м; δ – толщина облучаемого тела (слоем материала), м.
Площадь облучаемой поверхности, м2,
А0=bvτ. (2.63)
Длина площади облучаемой поверхности, м
L=A0/b. (2.64)
Расчетная суммарная мощность излучателей, Вт
,
(2.65)
где: k=1,1…1,2 – коэффициент запаса; η – энергетический КПД излучателя (табл. 15.1); u=0,75…0,85 – коэффициент эффективности излучателей, зависящий от степени наполнения камеры облучаемыми телами и отношения расстояния между излучателями l к высоте подвеса h; а=1,07…1,09 – коэффициент многократных отражений.
Количество излучателей
n=P/P1 , (2.66)
где Р1 – номинальная мощность одного излучателя.
Количество излучателей должно быть кратным трем
Т а б л и ц а 2.6. Характеристики ламп-термоизлучателей для инфракрасного