Потери тепла через тепловые короткие замыкания

Потери тепла через ТКЗ можно рассчитать, оценив температуру на обоих концах металлического стержня t₁ и t₂, проходящую через стенку.

,

где

L_стр, F_стр, _стр – длина, сечение и коэффициент теплопроводности материала стержня.

L_cтр=0.15+_фут=0.15+0.23=0.38м;

t₁=t_н=1170С ; t₂=t_о=35С.

.

.

=1.2( 1990+4832+39258+100.8+23499)=83615.8Вт

Р_потр=Р_пот+Р_пол=83615.8+21934.5=105550.3Вт

Оценка дополнительных составляющих времени цикла термической обработки.

Q_акк=Q_фут+Q_из+Q_пд.

.

.

.

Q_акк=1504.4+16585.2+17765=35854.6кДж.

Определение тепловых потерь при .

1. тепловые потери через отверстие

2. потери тепла через тепловые, короткие замыкания

.

3. потери тепла, затрачиваемые на нагрев газа

.

.

Q₁=Q₂.

.

.

4. затраты тепла на нагрев деталей конструкции внутри печи

, так как .

5. потери тепла футеровкой

.

.

.

.

, так как .

.

,

где

- тепло, аккумулированное элементами печи и загрузкой при температуре и , [Дж];

- потери тепла элементами печи при температуре и , [Вт].

.

_ц=_н+_в+_о+_пр

_ц=15.9+11+11.2+30=68.1 мин.

Расчет установленной мощности печи.

,

где

k=1,21,5 – коэффициент избытка (запаса) установленной мощности.

.

Электрический расчет нагревателя.

Допустимая и идеальная удельные поверхностные мощности связаны между собой следующей зависимостью:

,

где

_эф, _г, _с, _р – поправочные коэффициенты.

При определении _ид под температурой нагревателя подразумевают его максимальную температуру, определяющую срок службы нагревателя из условий окисления.

Коэффициент _р учитывает влияние размеров изделий и зависит от соотношения :

 _p=0.4

Коэффициент _c зависит от приведенного коэффициента нагреваемого изделия С_пр:

С_пр=2  _c=0.5

_ид определяют по графику:

t_{н max}=1250C; t_из=990С  -----_ид=12.110⁴ Вт/м².

Выбираем систему нагревателя – проволочный зигзаг  _эф=0.68 – коэффициент эффективности излучения.

Относительное витковое расстояние  _г=1.7 – коэффициент шага.

.

Диаметр сечения:

,

где

_г=1.35 – удельное сопротивление материала нагревателя в горячем состоянии, ;

Р – мощность нагревателя, [Вт];

U=220 В – напряжение на нагревателе.

.

Длина нагревателя:

.

Масса нагревателя:

,

где

- плотность материала нагревателя.

.

Определение ориентировочного срока службы нагревателя, под которым понимают время работы нагревателя, в течение которого его сечение уменьшается на 20%.

Срок службы нагревателя для данного сплава при данной температуре:

,

где

x – толщина окисленного слоя в конце срока службы, м;

v_ок – скорость окисления сплава, м/с.

.

v_ок=0.00002 мм/ч = м/с.

Срок службы нагревателя диаметром d равен:

,

где - срок службы для железохромалюминиевых сплавов может быть принят для предельных температур.

.

16