2.2 Расчет электропечей сопротивления.

Электропечи универсальны и просты в эксплуатации.

Расчет электропечей сопротивления заключается в определении типа, мощности и геометрических размеров печи, способов расположения нагревательных элементов, схемы включения нагревателей в электрическую цепь. Применяется электрическое соединение нагревателей по схеме «звезда» или «треугольник».

С целью определения расхода электроэнергии расчет целесообразно начать с уравнения теплового баланса.

Рис.12. Шахтная электропечь СШО-6,6/7 с принудительной циркуляцией печной атмосферы

2.2.1 Уравнение теплового баланса

Мощность печи сопротивления определяется из условий теплового баланса, но кроме обычных потерь тепла для печи сопротивления необходимо учитывать потери на короткие замыкания, которые принимаются равными 50 — 100% от потерь тепла через кладку печи.

Приходная часть теплового баланса состоит из тепла, полученного при преобразовании электрической энергии в тепловую:

Q_np = I*U, (18)

Q - тепло, подведённое к электропечи в единицу времени. [Вт] (тепловая мощность), I - сила тока [А], U - напряжение [В]

Расходная часть включает: теплоту на нагрев заготовок и кладки, потери через кладку и открытые окна, потери на короткие замыкания. Те статьи расхода, которые невозможно рассчитать по известным формулам, можно принять в процентах от теплоты, расходуемой на нагрев заготовок.

Q_расх = Qм + Qкл. + Qак +Qкз +Qок+Qпр,

где Qм -тепло, идущее на нагрев заготовок в единицу времени; Qкл - потери тепла через кладку; Qак - потери тепла, связанные с разогревом кладки; Qок - потери тепла через открытые окна; Qкз - тепло, теряемое в результате коротких замыканий; Qпр - прочие потери.

1.Q_M = М(С^К_М t_м^к -С^н_м t_м^н -О = M(i_K –ij),

где М - количество металла, нагреваемого в единицу времени, кг; С^К_М и С^н_м - средняя конечная и начальная теплоёмкость металла, кДж/кг*С°; t_м^к и t_м^н - начальная и конечная температура металла, ^оС; i_K -ij - начальная и конечная энтальпия для данного материала

2. Q_кл=α_кл(t_кл-tв)Fкл,

где a_кл - коэффициент теплоотдачи кладки; t_кл - температура наружной стенки или температура среднего слоя; t_в - температура окружающей среды; F_кл –площадь поверхности, отдающей тепло, м².

3. Q_ак=V_кл• ρ кл. •C_кл•(t^к_кл-t^к_кл),



где C_кл - теплоёмкость кладки [кДж/кг*С°]; V_кл- объем кладки; t^к_кл-t^н_кл конечная и начальная температура кладки;  - продолжительность разогрева кладки.

4. Q_ок= F_ок.с. t_отк.р g_изл. + F_окз. t_откр.з. g_изл,

где F_ок.с F_окз. - суммарная площадь смотровых окон и окон загрузки-выгрузки; t_отк -время открытия; g_{изл, -} удельный тепловой поток [кВт/м²]

5. Q_экз= (0,05-0,1) • Q_кл

6. Q_пр= (0,05-0,1) • Q_т

Сумма статей прихода тепла приравнивается к сумме статей расхода, выделяются статьи с неизвестным количеством расходуемой электроэнергии в левую часть уравнения, затем определяется необходимое количество электроэнергии, расходуемой за час. Для определения годового расхода среднечасовой расход необходимо умножить на действительный фонд времени работы нагревательного устройства, выраженный в часах.