2.6. Расчет установок инфракрасного нагрева

Задачей расчета является определение необходимой энергетической облу­ченности нагреваемого материала, времени нагрева и площади облучаемой по­верхности, а также выбор излучателей и их размещение в установке.

Исходные данные:

• температура нагреваемого материала;

• его оптические и теплофизические свойства;

• производительность установки или скорость подачи материала;

• допустимая скорость нагрева и др.

Последовательность расчета:

Необходимая энергетическая облученность, Вт/м²,

, (2.57)

где α – суммарный (конвекцией и излучением) коэффициент теплоотдачи от нагреваемого тела к окружающей среде (в практических расчетах прини­мают 18…24 Вт/(м^{2 0}С); t – конечная температура нагрева тела, ⁰С; t_B – темпе­ратура воздуха в установке, принимаемая ориентировочно на 10⁰С выше на­чальной температуры тела t_H; - отношение площадей полной поверхно­сти А к облучаемой ее части А₀; ξ – коэффициент поглощения излуче­ния телом.

Продолжительность нагрева, с

, (2.58)

Величины В, ⁰С/с, D, с^-1 определяют по формулам

, (2.59)

, (2.60)

где q – скорость испарения, кг/(м²с); σ=A/V – отношение площади пол­ной поверхности облучаемого тела к его объему, м^-1; r – удельная теплота испа­рения, Дж/кг; с- удельная теплоемкость облучаемого тела, Дж/(кг⁰С); р – плот­ность облучаемого тела, кг/м³.

При нагреве (прогреве) тел, когда испарением влаги можно пренебречь, ⁰С/с:

. (2.61)

Скорость перемещения тела под излучателями, м/с

v=G/pbδ, (2.62)

где G – производительность установки, кг/с, b – ширина площади облу­чаемой поверхности (ширина транспортера, заполняемого облучаемым телом), м; δ – толщина облучаемого тела (слоем материала), м.

Площадь облучаемой поверхности, м²:

А₀=bvτ. (2.63)

Длина площади облучаемой поверхности, м:

L=A₀/b. (2.64)

Расчетная суммарная мощность излучателей, Вт:

, (2.65)

где k=1,1…1,2 – коэффициент запаса; η – энергетический КПД излуча­теля (табл. 15.1); u=0,75…0,85 – коэффициент эффективности излучателей, за­висящий от степени наполнения камеры облучаемыми телами и отношения расстояния между излучателями l к высоте подвеса h; а=1,07…1,09 – коэффи­циент многократных отражений.

Количество излучателей:

n=P/P₁ , (2.66)

где Р₁ – номинальная мощность одного излучателя.

Количество излучателей должно быть кратным трем.

Расстояние между излучателями l в камере облучения должно отвечать следующим условиям:

– при расположении излучателей в коридорном порядке

, (2.67)

– для шахматного расположения

. (2.68)

Высоту подвеса излучателей h рассчитывают по методу угловых коэффи­циентов или эпюре облученности излучателей.

В упрощенных расчетах при равномерном заполнении облучаемой по­верхности нагреваемыми телами коэффициент эффективности излучателей u принимают равным u=l/h и из этого отношения находят h.

Т а б л и ц а 2.6. Характеристики ламп-термоизлучателей для инфракрасного