Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Энерготехнологические установки. Практикум
.pdf
3. Добавить в конструкцию футеровки термической уста-
δ
новки второй огнеупорный внутренний слой, выполненный
из шамотного кирпича, имеющий толщину
,δ по вариантам,
1
представленным в табл. 1.2.
Таблица 1.2
Параметры огнеупорного слоя футеровки
Номер варианта
1–5 0,07
6–11 0,08
12–17 0,09
18–23 0,01
24–35 0,011
Толщина слоя
1
,δ м
4. Для данной конструкции (рис. 1.4) рассчитать и построить зависимость теплового потока
ционной футеровки
.
Q от толщины теплоизоля-
т
Рис. 1.4. Термические установки с двухслойной футеровкой
11
5. Изобразить полученные зависимости в одном масштабе,
т
δ
δ
проанализировать результаты и сформулировать выводы.
6. После выполнения расчетного задания необходимо оформить отчет, который должен содержать следующие позиции:
1) краткие теоретические сведения;
2) результаты расчета и зависимость потока тепловых по-
Q через футеровку от толщины футеровки;
терь
3) результаты расчета и зависимость теплового потока
от толщины теплоизоляционной футеровки
;
4) выводы.
При защите практической работы необходимо знать отве-
ты на контрольные вопросы и задания.
Таблица 1.1
Параметры электротермической установки при диапазоне изменения
толщины футеровки
Температура, °С Размеры установки, м
= 0,05…0,5 м
Q
т
Материал
Номер варианта
1 Асбослюда 500 70 1,2 1,0
2 Асбослюда 550 55 1,3 1,2
3 Асбослюда 650 60 1,4 1,3
4 Асбослюда 600 65 1,5 1,3
5 Асбест 550 50 1,0 1,0
6 Асбест 650 60 1,2 1,1
7 Асбест 740 70 1,3 1,2
8 Асбест 680 80 1,4 1,3
9 Асбест 710 90 1,5 1,4
10 Асбест 700 50 1,4 1,5
11 Диатолит 680 70 1,0 1,0
12 Диатолит 650 60 1,2 0,8
12
рабочего
пространства печи
θ
1
окружаю-
щей среды
θ
2
Внешний
диаметр D
Высота h
Окончание табл. 1.1
Температура, °С Размеры установки, м
Материал
Номер варианта
рабочего
пространства печи
θ
1
окружаю-
щей среды
θ
2
Внешний
диаметр D
Высота h
13 Диатолит 630 50 1,1 0,9
14 Диатолит 600 70 1,3 1,1
15 Диатолит 580 60 1,2 0,8
16 Стекловата 540 50 1,0 0,8
17 Стекловата 560 55 1,2 0,9
18 Стекловата 580 60 1,1 1,0
19 Стекловата 600 65 1,2 1,1
20 Стекловата 610 70 1,3 1,2
Минеральная
21
вата
Минеральная
22
вата
Минеральная
23
вата
Минеральная
24
вата
480 40 1,0 0,8
470 50 0,9 0,9
390 60 0,8 1,0
410 55 0,6 1,1
25 Пенополиуретан 300 40 0,7 1,2
26 Пенополиуретан 310 25 0,8 1,3
27 Пенополиуретан 340 35 0,9 1,1
28 Пенополиуретан 330 30 1,0 1,0
29 Пенополиуретан 350 40 1,1 0,9
30 Пенополиуретан 380 40 1,2 0,8
31 Пенополиуретан 390 45 1,3 0,9
32 Стекловата 400 53 1,9 1,1
33 Стекловата 700 46 1,5 1,3
34 Стекловата 720 39 1,7 1,7
13
Контрольные вопросы и задания
1. В каких средах тепло передается преимущественно те-
плопроводностью?
2. Каков физический смысл коэффициента теплопрово-
дности?
3. Каков физический смысл коэффициента теплопередачи?
4. От каких параметров футеровки зависит величина по-
терь теплоты через нее и как?
5. Какое значение теплопроводности имеют материалы огнеупорного и теплоизоляционного слоев футеровки термической установки?
6. Каковы значения коэффициента теплопроводности для
газов, жидкостей и металлов?
7. Каков физический смысл теплового сопротивления?
8. Напишите формулу для определения потерь тепла через
двухслойную футеровку.
9. Напишите формулу для определения потерь тепла через
трехслойную футеровку.
10. Сравните методы передачи теплоты теплопроводностью, конвекцией и излучением.
14
Практическое занятие 2
ρ⋅
l
2l =
0,23S =
РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ
МОЩНОСТИ НАГРЕВАТЕЛЬНЫХ
ЭЛЕМЕНТОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПЕЧЕЙ
СОПРОТИВЛЕНИЯ
Цель практического занятия – получение умений и на-
выков расчета электрической мощности нагревательных
элементов (НЭ) печей сопротивления при различных схемах
соединения сопротивлений и разработка упрощенных схем переключения сопротивлений.
Краткие теоретические сведения
При выполнении задания следует использовать законы и
формулы для определения тока и мощности в электрических
цепях переменного тока, изложенные в теоретическом курсе
дисциплины «Теоретические основы электротехники».
Сопротивление проводника (спирали) R, Ом, определяется
по формуле
l
R
,
=
S
где ρ – удельное сопротивление материала проводника (спи-
рали), Ом ∙ м;
– длина проводника, м;
S – сечение проводника, м2.
Удельное сопротивление материала, из которого выполнен
проводник, представлено в справочной литературе.
Примеры расчета электрической мощности
нагревательных элементов печей
сопротивления
Пример 2.1. Определить сопротивление провода, выпол-
ненного из нихрома марки Х20Н80, при значениях температуры 20 °С и 900 °С. Длина провода
м, сечение
мм2.
15
Решение
С20θ= °
θ= °
6
1,149 10
−
ρ= ⋅
С20 :°
6
20
6
Ом
1,13 10 2
9, 82 .
0,23 10
l
R
S
−
−
ρ⋅ ⋅ ⋅
= = =
⋅
°
6
900
6
Ом
1,149 10 2
9, 99 .
0,23 10
l
R
S
−
−
ρ× × ×
= = =
×
Вт2000 .P =
С900 .°
220
°
1. Определяем удельное сопротивление провода из нихрома марки Х20Н80
Ом ∙ м; при
по справочнику: при
С900
,
Ом ∙ м.
, 61,13 10
ρ= ⋅
−
2. Определяем сопротивление провода при температуре
3. Определяем сопротивление провода при температуре
С900 :
Пример 2.2. Рассчитать диаметр и длину проволоки НЭ,
выполненного из нихромовой проволоки марки Х20Н80, для
мощности печи
Напряжение сети питания 220 В.
Максимальная температура, до которой будет нагреваться НЭ,
составляет
Решение
1. Определяем силу тока нагревателя:
2. Сопротивление нагревательного элемента
3. Диаметр проволоки, из которой выполнятся НЭ, определяем по табл. 2.1 исходя из условия, что расчетный ток должен быть меньше допустимого тока при заданной температуре НЭ, равной
в табл. 2.1, получаем, что диаметр равен 0,65 мм, площадь сечения проволоки – 0,342 мм
16
2000
P
IU= = = А.
220
U
RI= = = Ом.
9, 09
24,20
9, 09
С900 .
На основании данных, приведенных
2
.
Таблица 2.1
⋅⋅
910 3,14 0,065 185Sl d= ⋅π⋅ = ⋅ ⋅ =
Допустимая сила тока проволоки НЭ при различных значениях
температуры ее нагрева*
Диаметр
проволоки,
мм
5 19,6 52 83 105 124 146 173 206
4 12,6 37 60 80 93 110 129 151
3 7,07 22,3 37,5 54,5 64,0 77,0 88,0 102
2,5 4,91 16,6 27,5 40,0 46,6 57,5 66,5 73,0
2,0 3,14 11,7 19,6 28,7 33,8 39,5 47,0 51,0
1,8 2,54 10 16,9 24,9 29,0 33,1 39,0 43,2
1,5 1,77 7,9 13,2 19,2 22,4 25,7 30,0 33,0
1,3 1,33 6,6 10,9 15,6 17,8 21,0 24,4 27,0
1,0 0,785 4,8 7,7 10,8 12,1 14,3 16,8 19,2
0,7 0,385 3,1 4,8 6,95 7,8 9,1 10,3 11,8
0,6 0,283 2,52 4,0 5,7 6,5 7,5 8,5 9,7
0,4 0,126 1,5 2,34 3,3 3,85 4,4 5,0 5,7
Площадь
поперечного
сечения
проволоки, мм
Максимальная допустимая сила тока, А,
при температуре нагрева проволоки, °С
200 400 600 700 800 900 1000
2
----------------
*Данные приведены для проволоки, подвешенной горизонтально
в помещении со спокойным воздухом и нормальной температурой 20 °С.
Если нагревательный элемент находится внутри нагревательной жидкости, то допустимую силу тока увеличивают на 20…40 %.
4. Определяем длину проволоки:
RS
l
= = = м.
24,2 0,342
9,1
с 1, 1
Пример 2.3. Определить для примера 2.2 удельную поверх-
ностную мощность проволоки (мощность, которая выделяется
2
с 1 см
площади поверхности проволоки).
Решение
2
1. Определяем площадь поверхности S, см
, проволоки
длиной 9,1 м и диаметром 0,65 мм:
см2.
17
2. Удельная поверхностная мощность проволоки
2000
10, 8
185
P
S
β= = =
β
л
Вт/см2.
Полученное значение
необходимо сравнить с допустимым значением для соответствующих условий по справочным
данным.
Расчетное задание 2
Исходные данные
1. НЭ электрических печей сопротивления (ЭПС) включает три сопротивления, каждое из которых выполнено в виде
спирали из проводника с высоким удельным сопротивлением.
Материал проводника, из которого выполнено сопротивление,
представлен в табл. 2.2, в которой приведены также размеры
проводника – длина и сечение (по вариантам).
2. НЭ состоит из трех сопротивлений, которые подключаются к стандартной электрической сети переменного синусоидального напряжения – однофазной (табл. 2.3, схемы 1, 2) и
трехфазной (табл. 2.3, схемы 3, 4). Уровень напряжения сети
380/220 В, т.е. линейное напряжение
пряжение
U = 220 В.
ф
Задание
1. Рассчитать электрическую мощность НЭ для каждой
из схем, представленных в табл. 2.3. Температуру рабочего
пространства печи, где находятся НЭ, принять равной 600 °С.
В графе 3 табл. 2.3 записать формулу для определения
мощности и представить ее численное значение.
U = 380 В, фазное на-
ключения сопротивлений R НЭ:
ратно;
ответственно для схем 1, 2 и 3, 4, представленных в табл. 2.3).
и описание работы схемы по п. 2.
18
2. Разработать упрощенную электрическую схему пере-
– с параллельного соединения на последовательное и об-
– со схемы «звезда» на схему «треугольник» и обратно (со-
3. Провести анализ полученных результатов расчета по п. 1
4. После выполнения расчетного задания необходимо оформить отчет, который должен содержать следующие позиции:
1) краткие теоретические сведения;
2) результаты расчета электрической мощности НЭ для
каждой из схем;
3) заполненную табл. 2.3;
4) упрощенные электрические схемы переключения сопротивлений R НЭ;
5) выводы.
При защите практической работы необходимо знать отве-
ты на контрольные вопросы и задания.
Таблица 2.2
Параметры проводника сопротивления из различных материалов
Номер
варианта
1 Нихром 0,3 0,8
2
3
4 Хромаль 0,25 0,6
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
Материал
Нихром
Нихром
Хромаль
Хромаль
Манганин
Манганин
Манганин
Нихром
Нихром
Нихром
Нихром
Манганин
Манганин
Манганин
Хромаль
Хромаль
Хромаль
Манганин
Параметры проводника
Сечение, мм
0,2 0,9
0,1 0,7
0,15 0,7
0,17 0,8
0,18 0,9
0,19 1,0
0,20 1,1
0,21 1,2
0,12 1,3
0,13 1,4
0,15 1,0
0,17 1,1
0,17 0,8
0,26 0,7
0,16 1,1
0,18 1,2
0,19 1,3
0,20 1,2
2
Длина, м
19
Окончание табл. 2.2
Номер
варианта
21
22
23
24
Материал
Манганин
Манганин
Манганин
Манганин
Параметры проводника
Сечение, мм
2
0,21 1,0
0,15 0,9
0,14 0,7
0,13 1,0
25 Константан 0,12 0,6
26 Константан 0,13 0,8
27 Никелин 0,14 0,9
28 Никелин 0,15 1,0
29 Константан 0,12 1,1
30 Никелин 0,13 1,2
31 Манганин 0,10 1,5
32 Нихром 0,18 0,9
33
34
Нихром
Нихром
0,23 1,6
0,21 1,7
Схемы соединения сопротивлений НЭ
Номер
схемы
Электрическая схема
1 2 3
Длина, м
Таблица 2.3
Мощность
НЭ (формула,
численное
значение)
20
1
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]