Эскиз нагревательного устройства Определение габаритов печи.

Длина камеры:

l_к = 2l₄ + l₁ + l₂ + l₃ = 0.4l₁ + l₁ + 1.3l_загр +0.5l₂ = 1.4l₁ + 1.3l_загр + 0.65l_загр = 0.91l_загр + 1.3l_загр + 0.65l_загр = 2.86l_загр.

_.

Где:  - толщина пластины; =0.004D_пл

l_пл – шаг размещения пластин на лодочке; l_пл=0.05 D_пл

Диаметр камеры:

d_к=D_пл+D_пд; где: D_пд=0,2D_пл=0,04

d_к=D_пл+0,2D_пл=1,2D_пл=0,24м

Расчет времени цикла термической обработки.

В общем случае время цикла включает время нагрева изделий до заданной температуры _н, время выдержки при этой температуре _в, время охлаждения до температуры выгрузки _о и время простоя печи между периодами выгрузки-загрузки _пр.

_ц=_н+_в+_о+_пр.

Расчет времени нагрева изделий.

Выбираем материал для камеры Х20H80, у которого t_опт=1050С, t_max=1100С.

Для эффективности использования установленной мощности печи при применяемой скорости нагрева рекомендуется принимать:

t_изд=(0,80,9)t_изд.к..

- конечная температура нагрева изделий.

.

Так как выдержка изделий происходит при постоянной температуре, то температура печи может превышать температуру изделий на 1020 градусов, то есть

t_п=t_изд+(1020)=990+10=1000С.

Температура печи должна быть по крайней мере на 50 градусов меньше температуры нагревателя:

t_н=t_п+50=1000+50=1050С.

В высокотемпературных печах с преобладающим влиянием излучения величина полезного теплового потока определяется по формуле:

,

где Т_п, Т_из – текущие температуры печи и изделия, [К]; _пр – приведенный коэффициент излучения системы стенка камеры - изделие; С_о=5.67- излучательная способность абсолютно черного тела.

,

где _из, _ст – интегральные коэффициенты излучения материала загрузки (изделий) и стен камеры соответственно; F_ст – внутренняя поверхность стен реакционной камеры, [м²]; F_из – тепловоспринимающая поверхность изделий, [м²].

.

.

.

.

Количество тепла, воспринятое изделием за период первого этапа нагрева ₁, будет равно

Q₁=q_п₁F_из.

Это тепло идет на нагрев, изделий от их начальной температуры до конечной. На основании уравнения теплового баланса можно записать:

,

где: С – средняя удельная теплоемкость (материала) изделий, ;

G – масса нагреваемых изделий, [кг].

.

.

.

Продолжительность второго этапа нагрева, протекающего при постоянной температуре печи и преобладании теплообмена излучением, может быть вычислена из следующего уравнения теплового баланса:

.

Откуда

,

где

,

,

.

Значения (^’) и (^”) корректируем по таблице

(^’)=0,6882; (^”)=1,1024.

.

_н=₁+₂=34+5=39мин.

Расчет тепловых потерь.

Выделяющееся в нагревателе тепло затрачивается на нагрев изделий (полезное тепло) и покрытие тепловых потерь.

Р_потр=Р_пол+Р_пот,

где Р_потр – потребляемая мощность печи.

.

Мощность тепловых потерь может быть определена из следующего выражения:

,

где: k_нп=1,2 – коэффициент неучтенных потерь;

- расчетное значение тепловых потерь печи, [Вт];

Р_фут – тепло, аккумулированное футеровкой и компенсирующее теплоотдачу с наружной поверхности стен электропечи, [Вт];

Р_отв – среднее за первый период нагрева тепловые потери электропечи излучением через открытое или закрытые (заслонкой) отверстия, [Вт];

Р_ткз – среднее за первый период нагрева тепловые потери электропечи через места тепловых, коротких замыканий, [Вт];

Р_нд – средний за первый период нагрева тепловой поток, идущий на нагрев деталей конструкции печи, [Вт];

Р_г – средний за первый период нагрева тепловой поток, идущий на нагрев газа, [Вт].