2.4. Обработка экспериментальных данных

По результатам экспериментальных данных, используя диаграмму T=f(t), рассчитывают основные показатели, характеризующие установку косвенного нагрева. Это следующие показатели:

I. Энергия, затраченная на разогрев печи без загрузки,

W_p1 =Pt_p1,

где Р — мощность, потребляемая электротермической установкой от сети, Вт; t_p1 — время разогрева печи до заданной температуры, с.

2. Энергия W_n, потребляемая установкой для поддержания температуры в печи на заданном уровне и равная потерям в окружающую среду, определяется после выхода печи на заданный температурный режим и выдержки в течение 15 мин:

W_п= P Σ t_вк (1)

Средняя мощность потерь

Р_п=W_п /t_выд , (2)

где t_выд — время выдержки печи с автоматическим поддержанием заданной температуры; Σ t_вк — суммарное время включенного состояния печи с момента выхода на заданный температурный режим.

3. Потери энергии в окружающую среду во время разогрева печи описываются экспоненциальным законом; для упрощения расчета энергию потерь W_п1 примем равной

W_п1=k₁Р_п t_p1 (3)

где коэффициент k₁ = 0,4 получен экспериментально. Аккумулируемая печью энергия в процессе разогрева

W_ак1 = W_p1 -W_п1 (4)

4. Теоретически необходимую энергию Uтеор1 для разогрева печи электротермической установки от температуры Т_нач до Т_зад определить, исходя из геометрических размеров и массы футеровки печи [массу G футеровки печи принять равной 6 кг со средней теплоемкостью материала c₁=430 Дж/(кг·град)]:

W_теор = с₁G(Т_зад-Т_нач) (5)

5. Термический к.п.д. η_т электронагревательной установки определить из соотношения

η_т= W_{теор 1}/W_ак1 , (6)

а полный к.п.д. η_п1 из соотношения

η_п1=W_теор/W_р1 .

6. Определить теоретически необходимую энергию для нагрева металлического образца массой G₂ = 4 кг, теплоемкостью с₂ = 405,6 Дж/(кг·град), загруженного в нагретую печь:

W_теор2 = с₂G₂(Т_кон-Т_нач) (7)

где Т_кон — температура нагретого образца.

7. Вычислить затраченную на нагрев металлического образца энергию, учитывая потери в окружающую среду. Эта энергия W_p2 определяется с момента включения установки с загруженным в печь образцом до окончания нагрева, исключая участки, где питание печи отключалось в результате двухпозиционного регулирования температуры:

W_теор2=PIΣt_p2 (8)

где Σt_p2 — сумма участков времени, когда питание на нагревательные элементы печи подавалось в ходе нагрева металлического образца, P= Вт, I= А.

8. Энергия, аккумулируемая образцом W_aк2, вычисляется как разность затраченной энергии W_р2 с момента загрузки образца и энергии потерь W_n2 в окружающую среду:

W_aк2 = W_р2 − W_n2 ; (9)

W_п2=k₂Р_п t_н (10)

где k₂ — коэффициент, учитывающий изменение мощности потерь в окружающую среду от нагретой печи (k₁ = 0,8); t_н — время нагрева образца с момента загрузки.

9. При нагреве образца вычислить термический к.п.д. η_т2

η_т2= W_теор2 / W_р2

и полный к.п.д. η_п2

η_п2= W_теор2 / W_п2 (11)

Результаты вычислений свести в табл. 2 и 3.

Таблица 2

Режимы разогреве электротермической установки без нагрузки

Р,Вт	tp1, с	tвыд, с	Σtвк, с	Wп, Дж	Wп1, Дж	Wр1, Дж	Рп, Вт	Waк1, Дж	Wтеор1, Дж	ηт1	ηп1

Таблица 3

Режимы электротермической установки при нагреве образца

Р,Вт	Σtp2, с	tн, с	Wп2, Дж	Wтеор2, Дж	Wр2, Дж	Waк1, Дж	ηт2	ηп2