3.5.2 Расчет мощности тепловых потерь

После определения основных размеров тигля рассчитываем мощность тепловых потерь печи, учитывающей потери через боковую поверхность тигля, подину, крышку, потери излучением с зеркала ванны через крышку по формуле

. (3.9)

Мощность тепловых потерь через боковую поверхность тигля определяется по следующей формуле

, (3.10)

где t_ВН – температура внутренней поверхности тигля,принимается равной температуре жидкого металла;

t_Н – температура наружной поверхности тигля, t_Н = 50 °С.

λ_Т – средняя теплопроводность набивной футеровки тигля,

λ_Т = 1,37 [ ];

λ_и – средняя теплопроводность асбестовой изоляции,

λ_и = 0,17 [ ];

h_CРт – средняя высота тигля, м;

, (3.11)

= 1,4421м;

h_{СР и} – средняя толщина изоляции, м;

h_{СР и} = h_CРт = 1,4421м.

Подставляем данные в формулу (3.10)

=38,136;

Мощность тепловых потерь через подину тигля определяются по формуле

, (3.12)

где t_B – температура окружающего воздуха t_B =20 ⁰С;

d_Т.ср – средний диаметр подины тигля, определяемый по формуле

, (3.13)

= 1,07472;

Подставляем все данные в формулу (3.12)

= 7,3Вт

Мощность тепловых потерь через крышку печи определяется по следующей формуле

, (3.14)

Подставляем данные в формулу (3.14)

= 10,133 кВт.

Мощность тепловых потерь излучением с зеркала ванны через крышку тигля определяется по формуле

, (3.15)

где с – коэффициент излучения абсолютно черного тела,

с = 5,77 ,

F_ОК – площадь открытого окна, м².

Для круглой крышки тигля

F_ОК = d₂ δ_Т, (3.16)

F_ОК = м²; 0,8956∙0,17912=0,16; м²;

Ф – коэффициент диафрагмирования, определяемый по формуле

, (3.17)

= 1,015

Подставляем все данные в формулу (3.15)

=.110,406 кВт;

При расчете суммарных потерь коэффициент неучтенных потерь принимают равным ψ = 1,2 [18].

Все потери сводим в формулу (3.9)

=76,705 кВт.

Определяем полезную мощность печи по формуле

, (3.18)

где с_Ш – средняя удельная теплоемкость шихты в интервале температур от начальной температуры шихты до температуры плавления, с_Ш = 0,71 ;

с_Ж – средняя удельная теплоемкость расплава в интервале температур от температуры плавления до температуры перегрева металла, с_Ж = 0,83 ;

q_ПЛ – теплота плавления шихты, q_ПЛ = 230 ;

М_С – масса единовременного слива металла, кг.

При загрузке печи твердой шихтой в тигле оставляют часть жидкого металла для улучшения начального прогрева шихты (остаточная емкость или болото).

Масса единовременно сливаемого металла

М_С = М (1 – m₀), (3.19)

где m₀ - относительная остаточная емкость при плавке малогабаритной шихты,

принимаем m₀ = 0,3.

Подставляем данные в формулу (3.19)

М_С = 6000(1-0,7)=6000∙0,3=1800.

Подставляем данные в формулу (3.18)

= 915,5 кВт

Активная мощность, потребляемая загрузкой, определяется по формуле

Р_Z = Р_ПОЛ + Р_Σ, (3.20)

Р_Z = 915,5+76,705=992,205.

Рассчитываем тепловой КПД печи

. (3.21)

Подставляем данные в формулу (3.21)

η_t = = 0,71.

Удельная мощность проектируемой печи определяется по формуле

, (3.22)

где η_Э – электрический КПД печи, η_Э = 0,70 [ ]

= 299,58 .

Полученное значение Р_У сравниваем с предельным значением удельной мощности Р_УП, которое можно рассчитать по формуле

Р_УП = 36,31 · f ^0,49, (3.23)

Р_УП = 36,31f^0,49=36,31∙50^0,49=247..

Удельная мощность проектируемой печи не превышает предельное значение удельной мощности.