Металлургическая теплотехника / 06_Электронагреватели / Пример расчета электронагревателей
.docПример расчета
Тема: Расчет нагревателей электропечей
сопротивления
Исходные данные:
1.Мощность печи
,
кВт
2.Геометрические размеры печи: Lп=1,3; Bп·0,8; Hп=0,6, м2.
3.Напряжение
питающей сети
,
В
4.Конечная температура
металла
,
5.Степень черноты
нагревателя
.
6.Степень черноты
изделия
7.Трехфазный ток
8.Линейное напряжение
Определить:
1.Геометрические размеров нагревателей
2.Схему включения («звезда» или «треугольник»)
3.Расположение нагревателей в печи, обеспечивающую при выбранном материале нагревателей оптимальные условия их службы.
Расчет
1.Расчет рабочей температуры нагревателей, °С
2.Выбор материала
нагревателя по рабочей температуре
по таблице 1 и расчет удельного
электросопротивления.
– выбираем сплав Х27Ю5.
– удельное электросопротивление, Ом·м:
ρдейств=
1,40·10-6
+ 5,0·10 -11
· tс=1,4·10-6
+ 5,0·10
-11·1250=1,4625·10-6.
3.Расчет удельной поверхностной мощности идеального нагревателя, кВт/м2
–первый вариант
–второй вариант
Для определения
можно использовать рис.1
Таблица 1
Основные характеристики материалов, применяемых для изготовления
нагревательных элементов
|
Наименование материала, марка |
Предельная рабочая температура, °С |
Плотность при 0 °С, кг/м3 |
Удельное электросопротивление, Ом·м |
|
СтальX25H20 |
800 |
7840 |
0,92·10-6 + 38·10 -11 · t |
|
Сталь X23H18 |
800 |
7800 |
0,90·10-6 + 40·10 -11 · t |
|
Нихром Х15Н60 |
900 |
8300 |
1,10·10-6 + 14·10 -11 · t |
|
Нихром Х20Н80 |
1100 |
8400 |
1,10·10-6 + 8,5·10 -11 · t |
|
Фехраль X13Ю4 |
700 |
7400 |
1,26·10-6 + 6,0·10 -11 · t |
|
Сплав Х23Ю5 |
1150 |
7270 |
1,40·10-6 + 5,0·10 -11 · t |
|
СплавХ27Ю5 |
1250 |
7190 |
1,40·10-6 + 5,0·10 -11 · t |
|
Глобар(силит)SiC |
1400 |
2300(объемная масса) |
от8,00·10-4 до 19·10 -4 · t |
|
Десилицид молибдена МоSi2 |
1650 |
- |
от 3,2·10-6 до 4,0·10 -6 · t |
1.Выбор типа нагревателя по относительной мощности стен Nст.отн
где
поверхность
печи, на которой располагаются
электронагреватели, м2
Таблица 2
Выбор типа нагревателя по относительной мощности стен Nст.отн
|
Тип нагревателя |
Nст.отн |
|
1. Ленточный зигзагообразный |
0,90-0,95 |
|
2. Плоский ленточный зигзагообразный |
0,95-1,00 |
|
3. Проволочные спирал |
0,90-0,95 |
|
4. Ленточный зигзаг в пазу |
0,70-0,75 |
|
5. Проволочная спираль в пазу |
0,75-0,80 |
|
6. Ленточный зигзаг на керамической полке |
0,60-0,65 |
|
7. Проволочные спираль на керамической полочке |
0,65-0,70 |
|
7. Проволочные спиральные на трубке |
0,95-1,00 |
В проектируемой печи по рассчитанной относительной мощности стен печи могут быть использованы
– плоский ленточный зигзагообразный нагреватель и
– проволочные спиральные нагреватели на трубке.
2.Ленточный плоский зигзагообразный нагреватель
2.1. Для ориентировочного расчета геометрических размеров ленточного плоского зигзагообразного нагревателя необходимо использовать номограмму, представленную на рис.2.
2.2.Расчет удельной поверхностная мощность реального нагревателя
где
поправочный
коэффициент, который определяется по
табл.3.
кВт/м2.
6.Расчет величины фазового напряжения по схеме электрического соединения
6.1. Мощность, приходящаяся на одну фазу, кВт
.
6.2.При соединении нагревателей по схеме «треугольник» при
;
6.3. Удельная поверхностная мощность
(определить)
;
2 
1
3
(определить)
Таблица 3
Значения коэффициента
при нагреве материалов с различной
степенью черноты поверхности (при
)
|
Тип нагревателя |
Степень черноты |
||||
|
(сталь окисленная) |
(медь окисленная) |
(латунь) |
(сталь неокисленная) |
(алюминий) |
|
|
1. Ленточный зигзагообразный |
0,46 |
0,47 |
0,48 |
0,51 |
0,54 |
|
2. Плоский ленточный зигзагообразный |
0,75 |
0,76 |
0,77 |
0,79 |
0,81 |
|
3. Проволочные спирали открытые и на трубках |
0,465 |
0,47 |
0,475 |
0,49 |
0,505 |
|
4. Ленточный зигзаг в пазу |
0,44 |
0,45 |
0,46 |
0,495 |
0,535 |
|
5. Проволочная спираль в пазу |
0,31 |
0,315 |
0,325 |
0,34 |
0,355 |
|
6. Ленточный зигзаг на керамической полочке |
0,41 |
0,425 |
0,435 |
0,47 |
0,50 |
|
7. Проволочные спираль на керамической полочке |
0,33 |
0,40 |
0,41 |
0,44 |
0,47 |
Рис.1Допустимые удельные поверхностные мощности идеальных нагревателей для нагрева материалов с разной степенью черноты
Рис.2. Номограмма для электрического расчета проволочного и
ленточного нагревателя
Рис.3. поправочный
коэффициент
для
карборундовых нагревателей
Задания
|
|
Вариант по журналу |
|||||||||||||||||||||||||
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
21 |
22 |
23 |
24 |
25 |
26 |
|
.Мощность печи |
150 |
155 |
160 |
165 |
170 |
175 |
180 |
185 |
190 |
195 |
200 |
205 |
210 |
220 |
230 |
240 |
250 |
260 |
270 |
280 |
290 |
300 |
310 |
320 |
330 |
340 |
|
Длина печи |
1,4 |
1,5 |
1,6 |
1,7 |
1,8 |
1,9 |
2,0 |
2,1 |
2,2 |
2,3 |
2,4 |
2,5 |
2,6 |
2,7 |
2,8 |
2,9 |
3,0 |
3,1 |
3,2 |
3,3 |
3,4 |
3,5 |
3,6 |
3,7 |
3,8 |
3,9 |
|
Ширина печи |
0,5 |
0,6 |
0,7 |
0,8 |
0,9 |
1,0 |
1,1 |
0,5 |
0,6 |
0,7 |
0,8 |
0,9 |
1,0 |
1,1 |
0,5 |
0,6 |
0,7 |
0,8 |
0,9 |
1,0 |
1,1 |
0,5 |
0,6 |
0,7 |
0,8 |
0,9 |
|
Высота печи |
0,6 |
0,7 |
0,8 |
0,9 |
1,0 |
0,6 |
0,7 |
0,8 |
0,9 |
1,0 |
0,6 |
0,7 |
0,8 |
0,9 |
1,0 |
0,6 |
0,7 |
0,8 |
0,9 |
1,0 |
0,6 |
0,7 |
0,8 |
0,9 |
1,0 |
0,6 |
|
Напряжение питающей сети |
380 |
380 |
380 |
380 |
380 |
380 |
380 |
380 |
380 |
380 |
380 |
380 |
380 |
380 |
380 |
380 |
380 |
380 |
380 |
380 |
380 |
380 |
380 |
380 |
380 |
380 |
|
Конечная температура металла |
790 |
890 |
1090 |
690 |
1140 |
1240 |
790 |
890 |
1090 |
690 |
1140 |
1240 |
790 |
890 |
1090 |
690 |
1140 |
1240 |
790 |
890 |
1090 |
690 |
1140 |
1240 |
790 |
890 |
|
Степень черноты нагревателя |
0,8 |
0,8 |
0,8 |
0,8 |
0,8 |
0,8 |
0,8 |
0,8 |
0,8 |
0,8 |
0,8 |
0,8 |
0,8 |
0,8 |
0,8 |
0,8 |
0,8 |
0,8 |
0,8 |
0,8 |
0,8 |
0,8 |
0,8 |
0,8 |
0,8 |
0,8 |
|
Степень черноты изделия |
0,45 |
0,8 |
0,45 |
0,8 |
0,45 |
0,8 |
0,45 |
0,8 |
0,45 |
0,8 |
0,45 |
0,8 |
0,45 |
0,8 |
0,45 |
0,8 |
0,45 |
0,8 |
0,45 |
0,8 |
0,45 |
0,8 |
0,45 |
0,8 |
0,45 |
0,8 |
|
Трехфазный ток |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|