1.2 Определение установленной мощности

Установленная мощность N_у – это потребляемая электропечью мощность, взятая с запасом, учитывающим «старение» нагревателей и возможное временное падение напряжения в сети:

(1.6)

где -коэффициент запаса мощности , =1,2÷1,4 – для ЭПС периодического действия.

=1,3

=

1.3 Расчет тепловых потерь

При расчете мощности, необходимой для компенсации тепловых потерь ЭПС, принимают, что печь работает в установившемся тепловом режиме, когда тепловые потоки постоянны во времени. Обычно ограничиваются расчетами потерь через стенки печи N_ф

, (1.7)

где k_з^’ – коэффициент запаса.

Коэффициент запаса на неучтенные потери мощности, например, «старение» футеровки, потери через неплотности футеровки, через швы, тепловые короткие замыкания принимают равным 1,2÷1,4.

Расчет тепловых потерь через стены печи сводится к решению задачи теплопередачи через многослойную плоскую, либо цилиндрическую, поверхность.

Для плоской стенки, имеющей, например, три слоя теплоизоляции, примем следующие обозначения (рис.1).

Т_вн – температура внутри печи; Т_i - температура на i поверхности теплоизолирующего слоя; Т_нар- температура снаружи печи; _j – толщина j слоя теплоизоляции; F_i- площадь i поверхности теплоизолирующего слоя. Рисунок 1 - Трехслойная тонкая стенка

Уравнение теплопередачи имеет вид:

, (1.8)

где _вн , _нар – коэффициент теплоотдачи внутреннего (1) и наружного (Ш) слоев, соответственно, Вт/м²*К;

_J – коэффициент теплопроводности j слоя, Вт/м*К; F_j – усредненная площадь j слоя, м².

Так как  зависит от температуры материала футеровки, то в уравнение подставляют усредненный коэффициент, взятый для средней температуры слоя, например, для Ш слоя .

Поверхность F_j берут как среднее квадратичное площадей поверхности j слоя, например, .

рассчитывается отдельно для каждой стенки печи, затем их складывают и получают суммарную для печи.

Расчет футеровок проводят методом последовательных приближений:

а) задаем количество слоев, их толщину и материал футеровки, геометрические размеры печи и внутреннего пространства, температуру внутри печи (или на внутренней поверхности футеровки – Т₁) и температуру снаружи,

б) произвольно задаются значениями температур на i поверхностях теплоизолирующих слоев Т_i,

в) рассчитываем F_j или Н_j и Т_j,

г) по справочным данным на основании выбранной Т_j определяется _j,

д) по уравнению (1.8) рассчитываем N_ф,

е) проверяются значения температур Т_i, решаем обратную задачу по отдельным слоям футеровки:

, ,,,

ж) сравниваем полученные значения Т_i с заданными в начале расчета (п.б). Если эти величины совпадают с достаточной точностью, то расчет считается законченным. В случае несовпадения, задаем новые Т_i и расчет повторяем.

1. Горизонтальная стенка, обращенная вверх:

T_внеш=1123 К λ₁=1,16 Вт/мК

T_нар=333 К λ₂=0,035 Вт/мК

δ₁=0,065м δ₂₌0,035 м

F₁=0,36 м²

F₂=0,53 м²

F₃=0,64 м²

Коэффициенты теплоотдачи:

α_вн= 60 Вт/м^{2 .} К; α_нар= 14,5 Вт/м^{2 .} К

Т₁=1123-359,66/(60*0,36)=1106 К

Т₂=1106-359,66*0,065/(1,16*0,36)=1050 К

Т₃=1050-359,66*0,035/(0,035*0,53)=371,76 К

Т_нар=371,76-359,66/(14,5*0,64)=333 К

2. Вертикальные стенки (4 штуки).

α_вн= 56,2 Вт/м^{2 .} К; α_нар= 12,2 Вт/м^{2 .} К

Проверка температур:

Т₁=1123-355,86/(56,2*0,36)=1105 К

Т₂=1105-355,86*0,065/(1,16*0,36)=1050 К

Т₃=1050-355,86*0,035/(0,035*0,53)=378,56К

Т_нар=378,56-355,86/(12,2*0,64)=333К

===

3. Горизонтальная стенка обращенная вниз.

α_вн= 55,6 Вт/м^{2 .} К; α_нар= 9,9 Вт/м^{2 .} К

Проверка температур:

Т₁=1123-351,07/(55,6*0,36)=1105 К

Т₂=1105-351,07*0,065/(1,16*0,36)=1051 К

Т₃=1051-351,07*0,035/(0,035*0,53)=388,4 К

Т_нар=388,4-351,07/(9,9*0,64)=333 К

4. Итоги расчета:

Найденные значения температуры и заданные совпадают в пределах нормы.

Расчеты потерь:

k_з=1,2