1.3. Тепловая нагрузка ну

Изменение энтальпии 1 заготовки при нагреве или термообработке

= с(t_k - t_n)=0.5(650-20)=315, Дж

где c =0.5 Дж/кг С;

t_k, t_n – конечная и начальная температуры нагрева С.

Приближенная тепловая мощность НУ

N_приб = М /3,6η=3750*315∕3.6*0.3=1094, кВт,

где η – кпд печи (для пламенных нагревательных печей η = 0,15 - 0,2, для проходных термических печей η = 0,2 - 0,3, для электрических камерных печей η = 0,25 – 0,3, для электрических проходных нагревательных печей η = 0,35-0,4).

2 Описание конструкции и принципа действия ну.

2.1. Схема и перечень основных частей ну

нагреватели;

огнеупорная кладка;

теплоизоляция;

крышка печи;

вывод на­гревателя;

термопара

2.2. Особенности эксплуатации при запуске, работе и остановка ну.

2.2.1. Процесс запуска НУ заключается в нагреве рабочей камеры до температуры нагрева заготовок или поковок включая электрические нагреватели.

2.2.2. Эксплуатация НУ сопровождается загрузкой и выгрузкой садки в/из рабочей камеры. Охлождение заготовки производится в специальной ванне, которая изготовлена из специально подготовленных растворов(например:масло).

2.2.3. Остановка НУ производится после завершения технологических операций отключением электрических нагревателей от сети.

2.3. Предложения по совершенствованию ну и его работы.

Для того чтобы уменьшить потери теплоты можно оснастить крышку печи более совершенными гидравлическими подъемниками, что уменьшит время загрузки и выгрузки поковок.

3. Разработка операции нагрева или термообработки.

3.1. Загрузка заготовок или поковок в ну.

Загрузка осуществляется с помощью пневматического толкателя в электрическую шахтную печь.

Загрузка производится термистом 3-ого разряда.

Длительность времени выполнения загрузки составляет 1 мин.

3.2. Расчет продолжительности нагрева.

Принимаем, что нагрев двусторонний. Подвод тепла осуществлен сверху и снизу. Полагаем, что сверху подводится 60 % теплоты, а снизу – 40 %. Толщина пластины равна 0,08 м.

Расчет продолжительности нагрева садки в печи необходим для разработки технологической операции нагрева и термообработки, определения, размеров рабочего пространства, тепловой мощности печи и размеров и мощности нагревательных элементов.

Нагрев заготовок в печах при постоянной температуре рабочего пространства выполняют для электрической печи при этом коэффициент теплоотдачи:

Время нагрева заготовки:

τ = Кр*в* =2*20* час

3.3Выгрузка заготовок или поковок из ну

Выгрузка осуществляется с помощью пневматического толкателя в электрическую шахтную печь.

Выгрузка производится термистом 3-ого разряда.

Длительность времени выполнения выгрузки составляет 2 мин.

4 Расчет основных теплотехнических параметров и кпд НУ

4.1 Расчет теплового ограждения НУ

Потели теплоты через тепловое ограждение определяется теплопроводностью футеровки и тепловой изоляции НУ, поэтому расчетк теплового ограждения должен предшествовать выбор материала и размера футеровки и тепловой изоляции.

Рассчитаем коэффициент теплопроводности :

Плотность теплового потока:

Механизм передачи теплоты через футеровку и изоляцию называется теплопроводностью. При этом количество передаваемой теплоты определяется: tпечи-tн ∕ (δф∕λф+δт.и.∕λт.и.)=750-70 ∕ (0.25∕0.87+0.3∕1.34)=1307

Расчет потерь теплоты через загрузочную дверь:

Площадь наружней поверхности: Fзд.=14.635 м

Коэффициент диафрагмирования:

Д=0.5(1+ 1+0.02)= 2.02

Уравнение Стефана-Больцмана:

Qзд.= 5.67(Тпечи∕100)^3*Fзд.*Д=5.67*(750∕100)^3*14.635*2.02=7071 Вт

Qздк= Qзд*τ0∕τц=7071*10∕90=786 Вт

Общие потери теплоты через окружающую среду:

Qос.=( )* Fн+ Qздк=(1413+1307)*5.72+ 786=16.3 кВт

Доля теплоты, выделяющейся в печи, передаваемая окружающей среде.

η= Qос∕Nпечи=16.3∕1094=0.01

Определение основных параметров источника теплоты

Количество теплоты, идущее на нагрев металла:

Qм=mN∆i/3600=75*50*315/3600=328 Вт

Количество теплоты идущее на разогрев:

Qак=0.5 Qос=0.5*16.3=8.15 кВт

Мощность, затрачиваемая на подвод электроэнергии:

Nэп=0.1(Qм+ Qак+ Qос)=0.1(328+16300+8150)=2478 Вт

Точная мощность электрической печи:

Nнагр= Qм+ Qак+ Qос+ Nэп=16300+8150+328+2478=27256 Вт=27.3 кВт

Расчет нагревателей.

Вид нагревателя: нихром Х20Н80

ρ=1.2(1+0.0001*t)=1.2(1+0.0001*650)=1.278

Сопротивление нагревателя:

R=Nэп∕U^2=27300/220^2=0/56 Ом

Диаметр и длина нагревателя:

D=74*10^-2* =74*10^-2 =0.82mm

L=43*10^-2* =43*10^-2* =72 m

Заключение.

Для выполнения такой термической операции, как отжиг предлагается использовать электрическую шахтную печь.

На основании выше приведенных расчетов получены следуюзие технические характеристики:

1 Размеры рабочей камеры:

Ширина-5720 мм

Длина-1200 мм

Высота-580 мм

2 Максимальная температура 800⁰С

3 Производительность печи 3750 кг∕час

4 Мощность электрической печи: 27.3 кВт

5 Источник теплоты : электричество.