1 Тепловой расчет

Цель теплового расчета электрических печей сопротивления определение оптимальных параметров (энергетических, геометрических, экономических) при которых обеспечивается проведение заданного технологического процесса. По результатам расчета выбирают конструкцию футеровки печи, определяют установленную мощность печи, вычисляют тепловые потери печи.

Завершают тепловой расчет вычислением производительности печи, удельного расхода электроэнергии и теплового КПД. Производительность садочных (периодических) ЭПС:

, (1.1)

где G – производительность печи, кг/с;

М – масса единовременной загрузки, кг;

t_ц – время технологического цикла, с.

Время цикла состоит из:

, (1.2)

где t_н – время нагрева;

t_заг – время загрузки и выгрузки;

- время на охлаждение.

Данные материала:

λ=30 кккал/м˚Сч, с=0,16 ккал/кг˚С, γ=7850 кг/м³ , отсюда коэффициент температуропроводности изделия

Нагрев заготовок. Для t_печи =850°С, коэффициент теплопередачи α₈₅₀=140 ккал/м²˚Сч

Критерий Био

К концу нагрева, когда температура поверхности достигнет 800˚С,

температурный критерий

_{По графику для расчета нагрева поверхности цилиндра определяем критерий Фурье:}

отсюда

Такому критерию Фурье соответствует

_откуда

Перепад между температурами поверхности и оси заготовок составляет, т. о., через 3,7 ч с начала нагрева - 12˚С.

Таким образом, время технологического цикла составляет:

Отсюда,

0. 1.1 Расчет полезной мощности

Теплоту, необходимую для нагрева загрузки и вспомогательных приспособлений, следует называть полезной Q_пол, а соответствующую мощность – полезной мощностью N_пол.

0. Теплоту Q_з рассчитывают исходя из термодинамики процессов, происходящих при термообработки загрузки.

В случае, когда функциональная зависимость теплоемкости от температуры не известна, можно приближенно принять:

, (1.3)

,

где с_с – усредненная теплоемкость загрузки, Дж/кг*К;

с_н – теплоемкость загрузки при Т_н, Дж/кг*К;

с_к – теплоемкость загрузки при Т_к, Дж/кг*К.

Т_к=298 К

Т_н=1073 К

=693 Дж/кг*К

=60,39 кг

Для расчета соответствующей мощности N_зн (мощность, необходимая для нагрева загрузки и прохождения физико-химических процессов) необходимо знать время нагрева загрузки t_н до заданной температуры, тогда:

0. (1.4)

1. t_нагр=13320 сек

2. 

3. 

4. Зная удельный расход электроэнергии, можно оценить энергетическую эффективность процесса.

5. (1.5)

где -удельный расход электроэнергии, Дж/кг

=0,66 МДж/кг

Теплота, необходимая для прогрева вспомогательных элементов:

В качестве вспомогательного материала выступает подложка под обрабатываемое изделие. Размеры: Длина (а) 550 мм; Ширина (b) 550 мм; Высота (h) 25 мм.

- масса вспомогательного элемента, кг;

- усредненная теплоемкость i-го элемента, Дж/кг К.

Дж/кг К

Отсюда

В результате для полезной теплоты и мощности имеем: