- •Техническое задание
- •Содержание
- •Введение
- •Рассчет печи искусственного старения
- •Варианты загрузки печи
- •1.2. Анализ вариантов расположения деталей в печи.
- •2. Расчет нагрева металла.
- •2.1 Выбор исходных данных и способа нагрева.
- •2.2. Расчет первого этапа.
- •2.3 Расчет второго этапа
- •3.1 Полезное тепло
- •3.2 Вспомогательное тепло
- •3.3 Потери тепла.
- •4. Определение мощности печи
- •4.1 Расчет электрических нагревателей
- •4.2 Мощность, приходящаяся на один вентилятор
- •4.3 Расчет нагревателей
- •5.Аэродинамический рассчет печи.
- •5.1Потери на трение.
- •5.2. Местные потери.
4. Определение мощности печи
4.1 Расчет электрических нагревателей
Мощность печи в течении цикла различна. Она максимальна на первом этапе нагрева и в течении второго этапа непрерывно уменьшается, достигая минимального значения, требуемого для компенсации потерь тепла через короткие замыкания и через стены. Поэтому для нахождения параметров нагревателей необходимо рассмотреть баланс тепла для первого этапа нагрева.
Составляющие этого баланса:
В итоге суммируются полученные результаты, и тепловой баланс первого этапа равен:
Мощность печи определяется всегда с некоторым запасом. Это необходимо для обеспечения нормальной работы при пониженном на величину до 10% напряжении а так же для компенсации ухудшения со временем свойств изоляции. Для этого вводят коэффициент запаса К=1,1.
Тогда мощность печи
4.2 Мощность, приходящаяся на один вентилятор
Полученная мощность делится пополам, так как в печи данной конструкции имеется 1 вентилятор. В каждой группе так же размещается по 2 калорифера, последовательно продуваемых воздухом.
Питание каждого калорифера трехфазное. Тогда мощность одной фазы:
Параллельные ветви по 1.75кВт. 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. Материал – нихром или фехраль.
4.3 Расчет нагревателей
Выбирается напряжение 380/220 В. Материал нагревателя фехраль марки ЭИ-60. . Рабочая температура нагревателя 250.
Скорость движения воздуха в калорифере определяется из условия постоянства расхода.
Расход через садку: V=WF, где F – живое сечение для прохода воздуха через садку.
F=1,368-0,645-0,0125=0,71
V=
Живое сечение калорифера на 20% занято расположенными в нем спиралями.
Тогда
Скорость движения воздуха в калорифере:
Выбираем диаметр проволоки 10мм. По графиком из источника /1/ определяем теплоемкость конвекцией:
Излучение с 1 см спирали вычисляем, приняв степень черноты
Суммарный теплоотвод с поверхности нагревателя:
Длина проволоки нагревателя:
Шаг спирали выбирается 5мм, диаметр спирали 30мм.
Тогда полученное число витков:
Длина спирали элемента:
Спираль с запасом монтируется в пространстве калорифера.
5.Аэродинамический рассчет печи.
Аэродинамический расчет проводится с целью определения расхода воздуха по тракту циркуляции и для нахождения сопротивлений движению воздуха. Эти данные требуются для подбора вентилятора.
5.1Потери на трение.
Потери энергии потока вычисляются пропорционально “динамическому” напору, то есть величине . Здесь- плотность воздуха при температуре потока /1/.
W- скорость в том или ином сечении контура циркуляции.
Падение давления воздуха вследствие трения определяется по формуле Вейсбаха:
где l- длина участка контура циркуляции;
- эквивалентный диаметр поперечного сечения участка;
- коэффициент сопротивления трения. Эта величина определяется режимом течения воздуха в данном контуре циркуляции или величиной критерия Рейнольдса:, где- кинематический коэффициент вязкости воздуха.
Значение для значенийRe порядка определяется формулой Некарудзе:.
Полученные из расчетов данные для каждого канала сводятся к таблицу 5.1.
СОПРОТИВЛЕНИЕ НА ТРННИЕ. Таблица5.1
№ канала |
W, м/с |
F,
|
, м |
l, м |
,Н |
Re |
|
Па |
1 |
26,6 |
0,64 |
0,39 |
0,8 |
240,6 |
1,24 |
0,0122 |
0,9 |
2 |
20 |
0,85 |
0,46 |
0,5 |
136 |
1,10 |
0,0126 |
0,4 |
3 |
17,7 |
0,96 |
0,55 |
0,8 |
106,5 |
1,16 |
0,0024 |
0,6 |
4 |
33,2 |
0,51 |
0,3 |
0,5 |
374,8 |
1,19 |
0,0123 |
0,7 |
Сумма Па