4. Определение мощности печи

4.1 Расчет электрических нагревателей

Мощность печи в течении цикла различна. Она максимальна на первом этапе нагрева и в течении второго этапа непрерывно уменьшается, достигая минимального значения, требуемого для компенсации потерь тепла через короткие замыкания и через стены. Поэтому для нахождения параметров нагревателей необходимо рассмотреть баланс тепла для первого этапа нагрева.

Составляющие этого баланса:

В итоге суммируются полученные результаты, и тепловой баланс первого этапа равен:

Мощность печи определяется всегда с некоторым запасом. Это необходимо для обеспечения нормальной работы при пониженном на величину до 10% напряжении а так же для компенсации ухудшения со временем свойств изоляции. Для этого вводят коэффициент запаса К=1,1.

Тогда мощность печи

4.2 Мощность, приходящаяся на один вентилятор

Полученная мощность делится пополам, так как в печи данной конструкции имеется 1 вентилятор. В каждой группе так же размещается по 2 калорифера, последовательно продуваемых воздухом.

Питание каждого калорифера трехфазное. Тогда мощность одной фазы:

Параллельные ветви по 1.75кВт. это мощность одного нагревательного элемента, из которых собирается конструкция калорифера. Нагревательный элемент – спираль диаметром от 30 до 50 мм из проволоки не тоньше 2,5 – 3 мм. Материал – нихром или фехраль.

4.3 Расчет нагревателей

Выбирается напряжение 380/220 В. Материал нагревателя фехраль марки ЭИ-60. . Рабочая температура нагревателя 250.

Скорость движения воздуха в калорифере определяется из условия постоянства расхода.

Расход через садку: V=WF, где F – живое сечение для прохода воздуха через садку.

F=1,368-0,645-0,0125=0,71

V=

Живое сечение калорифера на 20% занято расположенными в нем спиралями.

Тогда

Скорость движения воздуха в калорифере:

Выбираем диаметр проволоки 10мм. По графиком из источника /1/ определяем теплоемкость конвекцией:

Излучение с 1 см спирали вычисляем, приняв степень черноты

Суммарный теплоотвод с поверхности нагревателя:

Длина проволоки нагревателя:

Шаг спирали выбирается 5мм, диаметр спирали 30мм.

Тогда полученное число витков:

Длина спирали элемента:

Спираль с запасом монтируется в пространстве калорифера.

5.Аэродинамический рассчет печи.

Аэродинамический расчет проводится с целью определения расхода воздуха по тракту циркуляции и для нахождения сопротивлений движению воздуха. Эти данные требуются для подбора вентилятора.

5.1Потери на трение.

Потери энергии потока вычисляются пропорционально “динамическому” напору, то есть величине . Здесь- плотность воздуха при температуре потока /1/.

W- скорость в том или ином сечении контура циркуляции.

Падение давления воздуха вследствие трения определяется по формуле Вейсбаха:

где l- длина участка контура циркуляции;

- эквивалентный диаметр поперечного сечения участка;

- коэффициент сопротивления трения. Эта величина определяется режимом течения воздуха в данном контуре циркуляции или величиной критерия Рейнольдса:, где- кинематический коэффициент вязкости воздуха.

Значение для значенийRe порядка определяется формулой Некарудзе:.

Полученные из расчетов данные для каждого канала сводятся к таблицу 5.1.

СОПРОТИВЛЕНИЕ НА ТРННИЕ. Таблица5.1

№ канала	W, м/с	F,	, м	l, м	,Н	Re		Па
1	26,6	0,64	0,39	0,8	240,6	1,24	0,0122	0,9
2	20	0,85	0,46	0,5	136	1,10	0,0126	0,4
3	17,7	0,96	0,55	0,8	106,5	1,16	0,0024	0,6
4	33,2	0,51	0,3	0,5	374,8	1,19	0,0123	0,7

Сумма Па