- •Б.А.Сокунов, л.С.Гробова
- •Введение
- •1. Классификация электротехнологических установок
- •Агрегатные состояния вещества
- •Электротехнологические
- •2. Электротермические установки
- •2.1. Виды теплопередачи
- •Теплообмен
- •Теплообмен
- •2.2. Влияние изменения температуры на электро- и теплофизические свойства материала
- •2.3. Классификация электротермического оборудования
- •Электротермическое
- •Электротермическое
- •Сварочные это
- •2.4. Расчет количества тепловой энергии, необходимой для проведения электротехнологического процесса нагрева
- •Перевод металла из твердого состояния в жидкое
- •Разогрев металла до температуры разливки
- •На примере расплавления металла:
- •3. Материалы для электротермических установок
- •3.1. Огнеупорные материалы
- •3.1.1. Достаточная огнеупорность
- •3.1.2.Достаточная механическая прочность при высоких температурах
- •3.1.3.Достаточная термостойкость
- •3.1.4.Сопротивляемость химическим воздействиям при нормальных и высоких температурах
- •3.1.5.Достаточно малые теплопроводность и теплоемкость
- •3.1.6.Малая электрическая проводимость и достаточная электрическая прочность при низких и высоких температурах
- •3.1.7.Низкая стоимость, технологичность изготовления
- •3.1.8.Огнеупорные растворы, бетоны, набивные массы и обмазки
- •3.2. Теплоизоляционные материалы
- •3.3. Жаропрочные материалы
- •3.4. Материалы для нагревательных элементов электропечей сопротивления
- •Обозначение в марках стали и сплавов
- •4. Электрические печи сопротивления
- •Электрические печи
- •4.2. Основные виды эпс непрерывного действия
- •4.3. Электрооборудование и регулирование параметров печей сопротивления
- •4.4. Проектирование электропечей сопротивления Проектирование электропечей сопротивления периодического действия (садочных)
- •4.5. Плавильные электропечи сопротивления
- •4.6. Примеры расчета установленной мощности эпс
- •5. Потери мощности, затрачиваемой на нагрев конвейера (нагрев вспомогательного оборудования),
- •6. Мощность, затрачиваемая на нагрев сухого воздуха при осуществлении заданного воздухообмена,
- •Библиографический список
- •Оглавление
2.4. Расчет количества тепловой энергии, необходимой для проведения электротехнологического процесса нагрева
Расчет необходимого количества тепловой энергии (без учета потерь) для осуществления электротехнологического процесса нагрева может быть проиллюстрирован на примере расплавления металла или сплава (рис. 2.28).
Структура приведенной блок-схемы является универсальной.
В данной блок-схеме вместо рассматриваемого металла или сплава может быть вода, которую необходимо испарить в процессе сушки изделия, или разогрев материала до определенной температуры без изменения агрегатного состояния (в этом случае достаточно определить только ).
Величина подводимой активной мощности к электротермической установке, кВт, определяется по выражению
,
где - количество тепловой энергии, необходимой для осуществления электротехнологического процесса, ккал;
- время термического воздействия, ч;
- коэффициент полезного действия (КПД) элекротехнологической установки, - электрический КПД;- термический КПД.
В случае если теплоемкость и скрытая теплота плавления или парообразования неизвестны, то расчет количества тепловой энергии проводится с использованием теплосодержания или энтальпии.
Количество
тепловой энергии, необходимой для
осуществления технологического процесса
разогрева металла до температуры
плавления, перевода металла из твердого
в жидкое состояние и перегрева металла
до температуры разливки
Разогрев
металла до температуры плавления
Перевод металла из твердого состояния в жидкое
Разогрев металла до температуры разливки
Рис.
2.28. Расчет количества тепловой энергии
На примере расплавления металла:
- количество тепловой энергии, необходимой для осуществления электротехнологического процесса, ккал;
- удельная теплоемкость материала при разных температурах, ккал/кгС;
- масса материала, кг;
- скрытая теплота плавления, ккал/кг;
, - начальная температура металла, С;
- температура изменения агрегатного состояния металла (переход из твердого в жидкое состояние), С;
- конечная температура расплава, С.
Определение количества тепловой энергии через теплосодержание, Дж ,производится по выражению
,
где - масса материала, кг;
- начальное и конечное теплосодержание (при начальной и конечной температуре) материала, Дж/кг.
В этом случае подводимая активная мощность, Вт, определяется по выражению
,
где - время электротехнологического процесса, с.
Определение количества тепловой энергии через энтальпию, Втч, производится по выражению
,
где - энтальпия, Втч/кг;
- масса материала, кг.
В этом случае подводимая активная мощность, Вт, определяется по выражению
,
где - время электротехнологического процесса, ч.
В случае, когда время электротермического воздействия на обрабатываемый материал неизвестно, но задана производительность, активная мощность рассчитываются по выражениям
,
где Р - активная мощность, кВт;
- производительность, кг/ч;
- удельная теплоемкость материала при разных температурах, ккал/кгС;
- масса материала, кг;
- скрытая теплота плавления, ккал/кг;
, - начальная температура металла, С;
- температура изменения агрегатного состояния металла (переход из твердого в жидкое состояние), С;
- конечная температура расплава, С.
,
где Р - активная мощность, Вт;
- производительность, кг/с;
- начальное и конечное теплосодержание (при начальной и конечной температуре) материала, Дж/кг.
,
где Р - активная мощность, Вт;
- производительность, кг/ч;
- энтальпия, Втч/кг.
В ряде случаев, в частности при расчете электрических печей сопротивления, дуговых печей, вводится понятие установленной мощности
,
где kз- коэффициент запаса, учитывающий «старение» материала футеровки, нагревательных элементов, а также изменение сетевого напряжения.