4. Определение мощности печи. Расчет электрических нагревателей.
4.1 Определение мощности печи
Мощность печи в течение цикла различна. Она максимальна на первом этапе нагрева, Затем в течение второго этапа нагрева она непрерывно уменьшается, и в течение выдержки она минимальна и равна по сути мощности потерь через стены и тепловые короткие замыкания.
Поэтому для
нахождения мощности и затем параметров
нагревателей следует рассмотреть баланс
тепла для первого этапа нагрева.
Составляющие этого
баланса:
Мощность печи
определяется с некоторым запасом, для
обеспечения работы на пониженном
напряжении, и для компенсации некоторого
ухудшения со временем свойств
теплоизоляции.
Это все учитывается
коэффициентом запаса
4.2 Полученную мощность печи делим пополам (имеется два вентилятора). В каждой группе предполагается разместить по два последовательно продуваемых воздухом калорифера.
Питание каждого калорифера трехфазное. Мощность одной фазы:
Параллельные ветви по 0,82 кВт. Это мощность одного нагревательного элемента, из которых собирается конструкция калорифера. Нагревательный элемент—спираль диаметром от 30 до 50 мм., из проволоки не тоньше 2,5-3 мм. Нагреватели соединяются в схему “треугольник” или “звезда”. Питающая трехфазная сеть имеет линейное напряжение 380 В, фазное 220 В. Материал нагревателей – фехраль ЭИ-60. Материал крепежных деталей и внутренних деталей каркаса – хромоникелевая сталь 18/8 (ЭЯ-IT)
4.3 Расчет нагревателей.
Выбираем напряжение 380/220 вольт¸ материал нагревателя фехраль (ЭИ-60).
Рабочая температура
нагревателя
.
Из условия постоянства расхода воздуха, определим скорость воздуха в калорифере. Расход через садку:
,
где F
– живое сечение для прохода воздуха в
садке:
Вычисляем живое
сечение калорифера, на
занятое спиралями калорифера:
Скорость в калорифере:
Выбрав диаметр
проволоки нагревателя
,
при известном
,
по графику находим теплосъем конвекцией:
Пологая степень
черноты поверхности спирали
,
вычислим излучение с 1 см поверхности
спирали:
Суммарный теплоотвод с поверхности нагревателя:
Длина проволоки нагревателя:
Выберем шаг спирали 5 мм., диаметр 30 мм., получим число витков:
Длина спирали элемента:
Спираль с запасом монтируется в калорифере выбранных габаритов.
Эскиз спирали
нагревательного элемента показан на
Рис. 6.
Рис. 6 Эскиз спирали нагревательного элемента.
5. Аэродинамический расчет печи.
5.1 Аэродинамический
расчет проводится с целью определения
расхода воздуха по тракту циркуляции
и аэродинамических сопротивлений
движению воздуха. Эти данные потребуются
при подборе вентилятора, обеспечивающего
циркуляцию воздуха в печи. В предыдущих
разделах определены габариты каналов,
по которым движется воздух, выбрана его
скорость в районе нагреваемых деталей
(20 м/с) и выбран тип вентилятора —
центробежный. Вычислен расход воздуха
через садку
(расчет ведется на одну зону печи). Расход
воздуха постоянен по всему контуру
циркуляции, но скорости воздуха разные
при разных сечениях каналов, в соответствии
с уравнением расхода:
Используя это соотношение, были вычислены скорости в разных сечениях (см. Рис. 7). Значения скоростей приведены в Таблице 3.
Рис. 7 Аэродинамический расчет.