- •Введение
- •Расчет печи искусственного старения
- •1. Эскизное проектирование печи.
- •1.1 Свойства сплава ак-4
- •1.2 Анализ возможных вариантов расположения деталей в печи.
- •2. Расчет нагрева металла.
- •2.1 Выбор исходных данных и способа нагрева.
- •2.2 Расчет первого этапа нагрева.
- •2.3 Расчет второго этапа нагрева.
- •4. Определение мощности печи. Расчет электрических нагревателей.
- •4.1 Определение мощности печи
- •4.3 Расчет нагревателей.
- •5. Аэродинамический расчет печи.
- •5.2 Вычисление потерь на трение
- •5.3 Местные потери
- •Заключение.
- •Список источников:
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.