Расчёт и конструирование оборудования для тепловой обработки (стр. 4 )

6.7 Расчёт Qткз

Средний диаметр тепловых замыканий

d := 0.03

F =πd2/4

λ := 0.64 - для муллито-коррундовой трубки (90%Al2O3)

Длины трубочек:

L1 := 0.027

L2 := 0.039

Температуры слоев, где происходит ТКЗ:

tокр1 := 105°С

tокр2 := 300°С

Потери на ТКЗ:

Qткз1отв =Fλ(tвн − tокр1)/L1

Qткз1отв = 19.1847

Qткз2отв =Fλ(tвн − tокр2)/L2

Qткз2отв = 11.0197

Qткз := Qткз1отв + 2Qткз2отв

Qткз = 41.22Вт

6.8 Расчёт потерь тепла через глазок Qотв

Ñòåïåíü ÷åðíîòû èçëó÷àþùåãî òåëà (ñòåêëà)

Êîýôôèöèåíò äèàôðàãìèðîâàíèÿ

Ïëîùàäü ñìîòðîâого îêîíа

Òåìïïåðàòóðà ïå÷è

6.9 Расчёт тепла на неучтенные потери Qнеуч

Для печей периодического действия

Qнеуч=0,10…0,15(Qпол +Qкл +Qакк +Qткз+Qотв)

Qнеуч =0,12(2864,5+4095,13+595,43+41,22+1,65)=0,12.7597,9=911,75 Вт

6.10 Окончательный расчёт теплового баланса

Qрасх=Qпол+Qвсп +Qкл+Qакк+ Qткз+ Qотв+Qнеуч

Qрасх=2864,5+0+4095,13+595,43+41,22+1,65+911,75= 8509,65 Вт

Уравнение теплового баланса

Qподв=1,016Qрасх=1,016.8509,65= 8645,8 Вт

6.11 Определение КПД печи

η=Qпол/Qрасх

η= 2864,5/8645,8=0,33

7. Определение мощности печи

Руст=к1(Qпол+Qвсп)+к2(Qрасх-Qпол-Qвсп)

к1- учитывает колебания напряжения в сети (1,1-1,3), к1=1,2

к2- учитывает потери на «старение» печи (1,2-1,4), к2=1,3

Руст=1,2(2864,5+0)+1,3(8509,65 -2864,5-0)=10776 Вт≈ 11 кВт

Pхх=Pуст-Qпол=,5=7911,5 Вт

8. Определение удельного расхода энергии

А= Руст .(τнагрева+τвыд)/mс=10776.2,155/5=4644 Вт.ч/кг=4,6 кВт.ч/кг

9. Расчёт и размещение нагревателей

Нагреватель спиральный проволочный, его проще всего разместить в печи цилиндрической формы. Расположен в пазах футеровки.

Руст<25 кВт, =>питание однофазное.

Площадь поверхности садки в зоне, воспринимающей излучение,

d := 0.09 м

h := 0.09 м

Fизд=πd2/4+πhd, Fизд = 0.0318 м2

Tнmax := 1390°С

Tн := 1350+ 273=1623 К

Tc := 1240+ 273=1513 К

εнагр := 0.8 - для нихромовых нагревателей

εизд := 0.8 - для ниобия

γ := 1.24 - удельное сопротивление, Ом.мм2/м

Площадь поверхности, занятой нагревателем:

Fст= πDН=π.0,138.0,11 =0,0477 м2

Спр

Спр=4 Вт/м2К4

Wид = 7 Вт/см2 (по рис.4 из методических указаний)

Определение W:

α эф := 0.32 – коэффициент эффективности спиралевидной системы нагревателей,

α г := 1,8 – коэффициент шага нагревателя (t/d=4,5)

(по рис.6 из методических указаний),

α с := 1,2 – коэффициент, зависящий от приведённого коэффициента лучеиспускания (по рис.9 из методических указаний),

α р := 0,92 – коэффициент, зависящий от площадей, испускающих и принимающих тепло, (по рис.10 из методических указаний), Fизд/Fст=0,67

W := Wидα эфαгαсαр, W = 4,5 Вт/см2=4,5*104 Вт/м2

d=

d = 0,216 мм

Принимаем в соответствии со стандартом:

d = 0,8 мм.

Сопротивление нагревателя, Ом:

R=U2/Pуст, R = 13,4

Длина нагревателя, м:

l=π d2R/4γ, l =5,43

Проверка по удельной мощности

W=Pуст/ πdl=0,79 Вт/см2

Проверка по температуре:

Pуст= Pнагр

Площадь поверхности одного нагревателя, м2:

Fнагр =πdl/1000, Fнагр = 0.0136

Tнагр = 1514 К, Tнагр<Tн, следовательно, условие выполняется.

Назначаем шаг витка нагревателя: t=4,5*d, t=4мм.

L0=lt/πD=1,73м.

Расчет выводов нагревателей.

По правилам техники безопасности длина части нагревателя, входящего во

внутреннее пространство печи, должна быть не менее 50 мм. Аналогично для

вывода в окружающее пространство. С учетом этого: Lвыв=lt/πD=0,03м.

L=L0- Lвыв=1,7м, n=L/πD=1,7/π0,146=3,7.

10. Расчёт механизма подъёма

Масса крышки

Мкр=ρшVш+ρэVэ+ρкVк=400.5,94.10-4+1800.1,1.10-4+7145.4,12.10-4=3,38 кг.

11.Определение ориентировочной стоимости нагревательной камеры

Смета стоимости основных материалов, готовых узлов и деталей

№	Наименование	Количество	Цена,	Сумма, руб
1	Шамот-ультралегковес	1,5 кг	200 руб/кг	300
2	Углеграфитовый композит	1 кг	14000 руб/кг	14000
3	Керамические изделия	0,5 кг	100 руб/кг	50
4	Сталь 12Х18Н10Т	15 кг	150 руб/кг	2250
5	Резина вакуумная	0,3 кг	333 руб/кг	100
6	Термопара (кабель)	2 м	700 руб/м	1400
7	Нагреватель Х20Н80	6м	100 руб/м	600
8	Кварцевое стекло	1шт.	100 руб/шт	100
9	Электроника	1 комплект	3000 руб/компл.	3000
10	Насос	1шт.	2000 руб/шт	2000
Всего:	23700

Смета расходов на основную зарплату основным рабочим