Обновлено: 21.01.2025

Анализ направлений в развитии современных технологических процессов термической обработки. Обзор конструкций нагревательных и термических печей. Выбор основного оборудования и материалов для изготовления печей. Расчет камерной электропечи сопротивления.

Рубрика	Производство и технологии
Вид	контрольная работа
Язык	русский
Дата добавления	25.06.2013
Размер файла	54,2 K

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

1. Выбор основного оборудования

2. Материалы для изготовления печей

3. Расчет камерной электропечи сопротивления

3.1 Тепловой расчет печи

3.2 Мощность печи

3.3 Электрический расчет печи

Термическая обработка является неотъемлемой составной части общезаводского процесса изготовления изделий. При изготовлении сложных изделий термическую обработку применяют неоднократно, сочетая ее с процессами сложных производств и чаще всего с формообразованием в виде комплексных технологических комбинированных процессов.

Как показывает практика, термическое производство оказалось очень восприимчивым к появлению новых источников энергии, новых средств и новых материалов. Характерными направлениями в развитие современных технологических процессов термической обработки являются:

- использование для термической обработки остаточного тепла предшествующих обработок и переделов;

- наследование при термической обработке упрочнения от предшествующих обработок;

- применение обработок, сокращающих длительность процессов;

- применение дополнительных обработок, повышающих их коррозионную и эксплуатационную стойкость;

- широкое использование автоматизированного проектирования индивидуальных технологических процессов и систем управления техпроцессами на базе микропроцессоров;

- применение нейтральных и контролируемых атмосфер, вакуума.

Камерные электропечи сопротивления предназначены для термической обработки изделий большой номенклатуры в условиях индивидуального и мелкосерийного производства.

В электропечах может осуществляться нагрев под закалку, нормализацию, отжиг и т. д. Применение защитной атмосферы в электропечах типа СНЗ позволяет получать изделия без окалины, что снижает объем механической работы.

Электропечи предназначены для нагрева под закалку высоколегированных сталей и инструмента, а также для отжига, нормализации и отпуска в окислительной среде.

Электропечи состоят из следующих частей: сварного кожуха, футеровки, нагревателей, механизма открывания дверцы. Сварной кожух электропечи зафутерован теплоизоляционным и огнеупорным кирпичом, образующим рабочую камеру. В электропечах установлены нагреватели типа КЭНА25/400/400 -12 штук.

Загрузочный проем электропечи закрыт футерованной дверцей, которая подвешена к кожуху электропечи на рычагах. Открывание и закрывание дверцы производится вручную.

Система управления нагревом обеспечивает: измерение, запись и автоматическое позиционное регулирование температуры рабочего пространства электропечи с возможностью перехода на ручной режим управления нагревателями.

Силовая температура управления нагревателями размещена в шкафу управления. Прибор теплового контроля нагревателями размещена в шкафу управления нагревателями, а также аппаратура сигнализации установлены на дверях шкафа управления.

Область применения: мелкосерийное и серийное производство. Электрические печи типа СНО, с металлическими нагревателями. Эти печи компактны, имеют большую производительность, небольшой расход электроэнергии и больший срок службы металлических нагревателей вследствие применения высококачественных огнеупорных и теплоизоляционных материалов, равномерное распределение тепла по длине рабочего пространства.

Для всех электрических печей нагреватели выполнены в виде зигзагов. Для электрических печей СНО на 1000 о С нагревательные элементы выполнены в виде ленточного зигзага, марка сплава Х20Н80 и расположены на боковых стенках, на своде и на поду рабочей камеры. На боковых стенках и на дверце нагреватели подвешиваются на штырях, на своде на крючках. Подовые нагреватели свободно укладываются в пазах между опорными столбиками. Питание нагревательных элементов электроэнергией осуществляется от трехфазной сети через понижающий трансформатор.

Многообразие конструкций нагревательных и термических печей требует дифференцированного подхода при выборе огнеупорных изделий для футеровки этих печей.

Условия службы огнеупоров в кладке нагревательных печей определяются главным образом уровнем температур. Наибольшая температура в томильной зоне нагревательных печей достигает 1280-1350 С, а в сварочных зонах 1350-1450 С. Газовая среда рабочего пространства нагревательных печей обычно бывает окислительной либо слабо окислительной.

Наиболее интенсивному износу подвергаются подины нагревательных печей вследствие механического воздействия изделий из металла, действия переменных температур, достигающих 1400 С, и шлаковой коррозии.

Основной причиной износа подин нагревательных печей является коррозионное воздействие оксидов железа, образующихся при окислении заготовок. Скорость окисления железа в температурном промежутке 800-1250 С возрастает примерно в 10 раз. При более высоких температурах окисление железа происходит весьма интенсивно, причем образующаяся окалина размягчается и стекает на под печи.

Степень взаимодействия окалины с подом зависит от свойств огнеупорного материала, применяемого для кладки пода.

Шамотные огнеупорные изделия начинают взаимодействовать с оксидами железа в восстановительной среде при 1100 С, а весьма интенсивное взаимодействие между ними в окислительной среде происходит при 1300 С и выше. Огнеупорные изделия других типов в этих условиях проявляют большую стойкость, поэтому в настоящее время для футеровки верхнего слоя подин нагревательных печей обычно применяют хромопериклазовые огнеупорные изделия, продолжительность службы которых составляет один год и колеблется от нескольких месяцев до двух-трех лет. Весьма устойчивы к воздействию окалины и окисляющегося металла в нагревательных печах при 1400-1450 С карборундовые огнеупоры, что, помимо малого химического сродства между ними и окалиной, объясняется также плохой смачиваемостью их поверхности расплавленной окалиной.

При кладке подин нагревательных печей возможны различные варианты применения огнеупорных изделий.

Например, нижний слой подины, служащий для тепловой изоляции, выкладывают из шамотного легковесного или из динатомитного кирпича; средний слой, а в методической зоне и верхний, выкладывают из шамотного кирпича общего назначения классов В и Б; верхний слой подины в сварочной и томильной зонах можно выкладывать из хромопереклазового кирпича или из других, устойчивых в данных условиях, огнеупорных изделий.

Подины нагревательных печей можно изготавливать из огнеупорного бетона на портландцементе с тонко молотым хромитом и форстеритовым заполнителем.

Бетонные огнеупорные блоки с подсыпкой магнезитовым или хромитовым порошком можно применять для кладки томильной зоны нагревательных печей, температура в которой составляет 1300 С. В этих условиях бетонные блоки по стойкости не уступают хромопереклазовому кирпичу.

Использование огнеупорного бетона высоким содержанием Al2O3 для футеровки верхнего рабочего слоя позволяет отказаться от металлической облицовки балок, выполняемой из дорогостоящего жароупорного стального литья. При этом также улучшается качество и экономичность нагрева, так как металлическая облицовка способствует интенсивному отводу тепла в щели между балками, в результате чего увеличивается неравномерность нагрева заготовок и расход топлива.

Однако полностью всем указанным условиям одновременно не удовлетворяет ни один огнеупорный материал. Поэтому правильный выбор материала для постройки печи во многом определяет успех ее работы, время между ремонтами, сохранение формы и пр.

Самым распространенным огнеупорным материалом для кладки печей является шамотный кирпич, приготовляемый из огнеупорной глины. В состав огнеупорной глины в основном входят глинозем Al₂O₃ и кремнезем SiO₂. Содержание глинозема в огнеупорных глинах колеблется в широких пределах; для огнеупоров применяются глины с содержанием глинозема до 45%.

Теплоизоляционные материалы должны обладать низкой теплопроводностью, достаточной теплоустойчивостью, небольшим объемным весом и невысокой стоимостью.

Диатомит - это природный материал, представляющий собой остатки панцирных микроорганизмов. В естественном виде применяют в виде засыпок и обмазок. Служит исходным материалом для производства диатомитового кирпича.

Асбест - природный минерал волокнистого строения, применяемый в виде листового картона, шнура и засыпки.

термический печь камерный нагревательный

Рассчитать камерную электропечь сопротивления для нагрева заготовок диаметром 0,14 и высотой 0,182 м. Конечная температура нагрева металла t кон = 840°C. Начальная температура металла t нач = 20°C. Масса садки G = 39,6 кг (10 шт* 3,9 кг).

Р = 39,6/3600 = 0,011 кг/с. Теплофизические параметры материала заготовок: средняя теплоемкость с_р = 0,686 кДж/кг*К, плотность с = 7800 кг/м 3 , коэффициент теплопроводности л = 27,4 Вт/м*К.

Печь питается от сети трехфазного тока напряжением 380 В.

Размеры печи Принимая р = 0,166 кг/(м 2 *с) находим площадь пода, занятую металлом:

F / = Р/р = 0,011/0,166 = 0,066 м 2 .

В-ширина поддона, принимаем 0,7м

Высота печи: Н=0,68м

Площадь тепловоспринимающей поверхности металла равна:

и теплоотдающей поверхности печи:

Степень черноты футеровки равна е_п = 0,8, а степень черноты стали в защитной атмосфере е_м = 0,45 по формуле находим:

Средний коэффициент теплоотдачи излучением:

Принимая коэффициент теплоотдачи конвекцией равным б конв = 11,63 Вт/(м 2 *К), находим значение суммарного коэффициента теплоотдачи к металлу:

Критерий Био равен:

Температурный критерий для поверхности заготовок:

Коэффициент температуропроводности, входящий в критерий Фурье, равен:

Продолжительность нагрева заготовок в печи:

Уточняем основные размеры печи. Для обеспечения заданной производительности в печи должно одновременно находиться следующее количество металла:

Число заготовок одновременно находящиеся в печи:

При плотной укладке на поддоны 10 заготовок занимают площадь:

Напряжение пода равно:

Мощность печи вычисляем по формуле:

где К=1,2 - коэффициент запаса.

Расход тепла в печи равен:

где Q_пол - полезное тепло, затраченное на нагрев металла; Q_тепл - потери тепла теплопроводностью через кладку; Q_ткз - потери тепла на тепловые короткие замыкания.

Расход тепла на нагрев металла в печи равен:

Коэффициенты теплопроводности материалов равны:

Принимая в первом приближении линейное распределение температуры по толщине футеровки, найдем температуру на границе раздела слоев:

Коэффициенты теплопроводности материалов слоев равны:

Стационарное тепловое состояние равно:

Температуры на границе раздела слоев футеровки:

Температура наружной поверхности футеровки равна:

С учетом принятой толщины стен, найдем площадь наружной поверхности футеровки:

Потери тепла теплопроводностью через кладку печи равны:

Потери на тепловые короткие замыкания

Общий расход тепла в печи:

Тогда мощность печи равна:

Принимая рабочую температуру нагревательных элементов равной:

Выбираем сплав Х15Н60

Удельное сопротивление сплава при рабочей температуре

Относительная мощность стен, несущих нагреватели, равна:

В проектируемой печи могут быть использованы проволочный спиральный или ленточный зигзагообразный нагреватель. Для каждого из выбранных типов можно принять схему соединения нагревателей «звезду» или «треугольник».

Ленточный зигзагообразный нагреватель.

Подобные документы

Общая характеристика нагревательных печей. Печи для нагрева слитков (нагревательные колодцы). Тепловой и температурный режимы. Режимы термической обработки. Определение размеров печей. Печи для термической обработки сортового проката. Конструкция печей.

курсовая работа [44,3 K], добавлен 29.10.2008

Тепловой расчет камерной электропечи сопротивления для нагрева заготовок круглого сечения из сплава Л62. Ориентировочный расчет проволочного спирального нагревателя. Автоматизация управления электрическими печами. Типы нагревателей и схемы их соединения.

курсовая работа [941,8 K], добавлен 28.12.2014

Особенности нагрева заготовок из стали ШХ15 в камерной печи сопротивления. Тепловая мощность электрической печи и коэффициент полезного действия. Тепло, теряемое вследствие теплопроводности кладки печки. Расчет торцевых боковых стенок, пода и свода.

курсовая работа [4,7 M], добавлен 17.01.2016

Применение камерной печи с выдвижным подом для отжига, отпуска и закалки тяжелых деталей. Расчет горения топлива, рабочего пространства и теплового баланс печи, тепла, необходимого на нагрев режущего инструмента. Выбор материала для конструкции печи.

контрольная работа [450,3 K], добавлен 20.11.2013

Разработка режимов термической обработки пуансона из чугуна. Выбор основного и вспомогательного оборудования. Планировка участка и проектирование тележно-камерной печи для термообработки. Расчёт ее конструкции и теплового баланса. Выбор типа нагревателей.

Уроки гончарного дела

Калькулятор рассчета нагревателей из фехраля и нихрома

Для расчета нагревателя печи нужно задать значение его мощности, диаметр проволоки, напряжение сети, а также значение удельного сопротивления. Удельное сопротивление проволоки Суперфехраль (Х23Ю5Т-Н-ВИ) 1,39 Ом×мм²/м, Еврофехраль (Х27Ю5Т-Н-ВИ) — 1,44 Ом×мм²/м. Для нихрома — в среднем 1,1 Ом×мм²/м. Чтобы не было перекала проволоки, значение поверхностной нагрузки не должно превышать 1,4-1,6 Вт/см.

Расчет нагревателей из фехраля или нихрома

Более подробно о подборе и расчете нагревателей в печи для обжига можно почитать на нашем форуме: Расчет нагревателей-спиралей печи для обжига.

комментарий 71

Спасибо разработчикам. Очень полезная, а главное, удобная вещь. Спасибо!

Здорово↨ Я бы такую програмку хотел бы на телефон и планшетник.

вещь хорошая, но к сожалению, не измеряет поверхностную нагрузку и суперфехрали нет…

Поверхностная нагрузка добавлена, по суперфехрали — добавлена возможность вручную ввести сопротивление материала

Программа почему-то при равных параметрах ошибается почти на пол метра в отличии от сайта.

Ток и сопротивление не изменяются при изменении диаметра

Ошибочные данные выдает.
при 30квт 4мм 380в должно быть 67 м а не 671м
В 10 раз ошщибиться….

Скорее всего вы ввели в поле мощность не 30000 Вт, а 3000. При правильном вводе и удельном сопротивлении 1,1 получается 54.96 метра.

врет как сивый мерин прога чем больше Вт тем меньше провода хотел бы я 200000Вт получить на 3м провода аха-ха… внесите ясность в чем измеряете

Адрей, если возьмете 10 см провода, то мощность будет еще больше! Попробуйте засунуть его в розетку, и вы почувствуете всю мощь на собственном опыте))

Я Вам больше скажу, чем тоньше провод, тем меньше его нужно по расчётам мощность/сопротивление)
Программа все правильно считает, ваша задача уменьшить поверхностную нагрузку.

Не подскажете как искать мощность печи, которая ещё не собрана?

Суперфехраль (Х23Ю5Т-Н-ВИ) 1,39 Ом×мм²/м, Еврофехраль (Х27Ю5Т-Н-ВИ) — 1,44 Ом×мм²/м. Для нихрома — в среднем 1,1 Ом×мм²/м.

в формуле сказано «удельное сопротивление (Ом×мм²/м)»
а вы указали удельное сопротивление для своего диаметра отсюда и 671 метр

Вячеслав, а запятой после 67 не было?

. неправильно считает этот калькулятор 220в, 2мм , 2000 вт, удельное 0.453, 24.2ом делим на 0.453 получаем 53,42 метра, а этот выдает 167,74 метра , хотя ток правильно показал..

Олег, не надо ругать калькулятор, у вас ошибка в расчетах, ищите…

А что такое перекал? Какая должна быть поверхностная нагрузка, чтобы нить вообще не раскалялась и её можно было бы залить термостойким силиконом?

Вопрос на засыпку) С силиконом не доводилось пока что встречаться, а перекал — это когда проволока слишком сильно накаляется — температура приближается к точке плавления металла нагревателя.

Ну мне нужно чтобы нить прогревалась не более 150 град. 220В, длина нити кратна 17 метрам. Не витая, а прямыми прядками по о.5 метров. к примеру пусть будет 0.6 или 0.7 мм диаметр. Силикон держит до 400 градусов температуру.

Привет. А если мне нужна температура 1000 градусов, ввел данные, как считал по формулам, все сходится, но вот поверхностное напряжение 16 с копейками?

Здравствуйте! Скажите, почему исчез калькулятор, будет ли? Самый лучший калькулятор в сети был…

Спасибо, что написали! поправил.

Поверхностная нагрузка не должна превышать 1,4-1,6 . А если она скажем 0,4 это хорошо или это значит что спираль будет слегка красная? Как эту нагрузку подбирать, чем меньше тем лучше или приближать к 1,4-1,6? Спасибо.

Чем меньше поверхностная нагрузка, тем меньше мощность получается, а провод длиннее. Обычно же наоборот, хотят побольше мощности и при этом проволоку покороче)

Нет, мощность одинаковая 3000вт, просто если взять провод 1,5мм то нагрузка 3, а если взять 3мм то нагрузка 0,3 (примерно), при этом мощность постоянная, меняется только длинна провода

Имелось в виду при одинаковом диаметре провода. Если у вас поместится 100 м провода, то можно и 0,3 по идее.

Здравствуйте Извините , но что то я запутался .. При рабочей камере 140*100*450 и объемом в 6.3л итра с температурой 800-1100 градусов, получается — 1500 Ватт (из другого калькулятора) , напряжение 220 в. хочу использовать еврофехраль 2 мм , то ежели использовать Ваш калькулятор то проволоки требует аж 230 метров , если по вашему калькулятору считать исходя из мощности 60 литровой камеры уменьшив в 10 раз приблизительно 6еменьшив да 6 литров и 600 Ватт соответственно , то проволоки придется вообще фантастическое количество аж 575 метров !! Пожалуйста просвитите меня в ошибках , я не верю , что столького количества проволоки 2 мм нужно для этой камеры , хотя чую на глаз 20 — 30 метров хватило бы..

Тимур, если хотите короче провод, то одно из двух — либо уменьшайте толщину проволоки, либо увеличивайте мощность.

Большое Спасибо за пояснение. А как мощность увеличить ? просто увеличить объем печи ? или позволить давать большую нагрузку от розетки , в плане не дома в квартире , где ограничена потребляемость. Печь будет в гараже . там трехфазное питание и одна фаза для 220 в берется оттуда , автомат спокойно держит нагрузку 4- 5 Квт для тепловой пушки. То есть получается , что 2 мм проволоку бессмыслено использовать в такой камере в 6.3 литра — даже если я увеличу мощность печи на такой объем , всё равно длина проволоки будет большой , что бы впихнуть в такой объем печи , им наверняка греться она будет бесконечно долго.. Выходит лучше 1 мм или 1.2 мм оптимально ?

Да, вы все правильно написали — для маленькой печи лучше брать провод потоньше.

Большое спасибо Юрий буду из 1 мм делать.

Вообще эта канитель с зависимостью между величинами при изготовлении различных нагревателей для понятия взаимосвязи должна осознаваться на физике . Чем тоньше диаметр проволоки , тем выше сопротивление . Значит она будет греться меньше . А та проволока , у которой диаметр больше — будет обладать более меньшим сопротивлением . При подключении её к сети при равных длинах с тонкой нитью , она будет греться больше , а так как она толще , то и ток может пропускать больший , и её износостойкие характеристики будут выше / долго будет служить / . Правда будет в других параметрах проигрышь — размеры спирали , габариты самой печи и кое что другое могут не удовлетворить задуманному . Вот я так примерно думаю . Ведь толстой нити нужно будет на получение одного и того же сопротивления расчитанной спирали взять больше по длине . А это уже связано и с габаритами и другими перерасходами . Да и что об этом говорить — есть очень хорошие методики расчётов всех этих показателей с различными коэффициентами и прибамбасами .

Здравствуйте!
Не идут расчёты с применением вашего калькулятора и методики «Расчет нагревателей-спиралей печи для обжига.»
Делаю расчёт для печи с мощностью 15 квт
Считаю один нагреватель 5квт ( с учетом того то их будет 3)
Фехраль Х23Ю5Т
Калькулятор выдает
3 — диаметр проволоки
146.79 метров
380 В
13.16 Ток (А)
28.88 сопротивление (Ом)

С использованием расчёта по статье
При подключении нагрузки «треугольник»
380В
7,6 Ток (А)
50 — сопротивление (Ом)
65 ~ метров проволока
Проверочные данные длины по формуле не совпадают (стр 27. статьи)

Вэф из таблицы 3 — 6,05.
коэффициент а- из таблицы 4 — 0,2
к- Поправочный коэффициент при 1000C — по данным ГОСТ 1,076
Pt — удельное сопротивление материала — 1,44
P20 — удельное электрическое сопротивление материала — 1,344
Bдоп — Допустимая поверхностная мощность — 1,21

Формулы из статьи:
I = P / U = 5000 / 380 = 13,16 А
R = U / I = 380 / 13,16 = 28,88 Ом
Сопротивление 1 метра проволоки фехраль 3мм из таблицы — 0,204 Ом
L = 28,8 / 0,204 = 141,57 м
Другой вариант — ρ — удельное электрическое сопротивление материала фехрали — 1,39 Ом*мм2/м
L = R * S / ρ = 28,88 * 7,065 / 1,39 = 146,79 м

Выдержка из ГОСТ 12766.1-90
Приложение 2
Обязательное
Номинальные значения электрического сопротивления 1м проволоки, ом/м
Таблица 8
Фехраль Х23Ю5Т
Диаметр 3 мм — сопротивление 0,197 ОМ ( У вас 0,204 Ом ?? Почему, откуда ?)
Сила тока в трёхфазной сети считается по более сложной формуле. В данном случае спираль подключена «треугольником» между двух фаз, например A — B. Без использования нейтрали. Напряжение на концах 380В. Ток в данном случае составит 7,6 А.
Следовательно сопротивление 50 ОМ.
Как быть с этими данными?

Про 0,204 Ом вопрос к автору статьи — Геннадию Суркову. Если считать с 0,197 Ом, то получается ближе ко второму расчету (где ρ = 1,39 Ом*мм2/м).
L = 28,88 / 0,197 = 146,6 м
Другие формулы для расчета тока на 380В мне пока неизвестны)

Расчет тепловых потерь печи для нагрева под закалку стержней. Расчет закалочной печи

Исходные данные для расчета тепловых потерь печи для нагрева под закалку стержней. Определение мощности, необходимой для нагрева, коэффициент полезного действия нагрева холодной и горячей печи. Температура наружной стенки и между слоями изоляции.

Рубрика	Производство и технологии
Вид	контрольная работа
Язык	русский
Дата добавления	25.03.2014
Размер файла	98,4 K

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА

ФГОУ ВПО "Иркутская государственная сельскохозяйственная академия"

На тему: "Расчет тепловых потерь печи для нагрева под закалку стержней. Расчет закалочной печи"

Задачи

Рассчитать тепловые потери печи для нагрева под закалку стержней. Зазор между стержнями и тепловой изоляцией рекомендуется принимать 110…140 мм. Тепловая изоляция из двух слоев: 1 слой - шамотовый кирпич, толщина, д_ш = 65 мм; 2 слой - вермикулитовая засыпка, толщина, д_в = 250 мм.

Рассчитать мощность, необходимую для нагрева, КПД нагрева холодной и горячей печи, температуру наружной стенки, температуру между слоями изоляции.

Плотность алюминия г = 2700 кг/м 3

Теплоемкость алюминия С = 0,872 кДж/кг• о С

Определяем массу стержней

где n_д - число стержней;

г - плотность материала стержней;

d - диаметр стержня;

l - длина стержня.

Энергия для нагрева

где С - удельная теплоемкость материала стержней

где ф - время нагрева, принимаем равным 2 часам

Выполняем эскиз закалочной печи с нанесением размеров

Определяем внутреннюю поверхность печи F₁

(АЧВЧ2) + (ВЧСЧ2) + (СЧАЧ2) =F_1,, м 2 )

А=630мм; В=670мм; С=270мм.

(630Ч670Ч2) + (670Ч270Ч2) + (270Ч630Ч2) = 1,537 м 2 , F₁ =1,537 м 2

Определяем наружную поверхность шамота F₂

(760Ч800Ч2) + (800Ч400Ч2) + (400Ч760Ч2) = 2,464 м 2 , F₂ = 2,464 м 2

Определяем наружную поверхность печи F₃

(1260Ч1300Ч2) + (1300Ч900Ч2) + (900Ч1260Ч2) = 7,884 м 2 , F₃ = 7,884 м 2

Определяем среднюю поверхность шамотной кладки

Определяем среднюю поверхность теплоизоляционной засыпки

Определяем массу шамотовой кладки

где г_ш = 2,58 т/м 3

Определяем массу теплоизоляционной засыпки

где г_в = 0,25 т/м 3 . Масса жаропрочного контейнера

Тепловые потери печи

- принимаем равным 0.

б_нар = 12 Вт/м 2 • о С, л_в = 0,15 Вт/м• о С, л_ш = 1,25 Вт/м• о С

Мощность, необходимая для нагрева детали в стационарном режиме

Температура между слоями

Температура наружной стенки

Средняя температура шамотовой кладки

Средняя температура теплоизоляционной засыпки

Количество тепла, необходимое для нагрева шамотовой кладки

С_ш = 0,98 кДж/кг• о С

Количество тепла, необходимое для нагрева вермикулитовой засыпки

С_в = 0,63 кДж/кг• о С

Количество тепла для нагрева жаропрочных изделий

Суммарное количество тепла для нагрева конструкции печи

Действительная продолжительность нагрева печи

КПД горячей печи

КПД холодной печи

Задача № 2

Рассчитать закалочную печь, размеры из эскиза 1-го задания. Напряжение 380/220, схема соединения D/Y. Мощность из 1-го задания.

Решение

Приведенный коэффициент излучения изделия

D_изд - степень черноты материала стержней, для алюминия 0,242

D_н - степень черноты материала нагревателя, принимаем 0,8

Удельная поверхностная мощность идеального нагревателя

Т_изд = t_изд+273, Т_н = t_н+273, t_н = 1100 o C

Коэффициент б_р, учитывающий неполное использование мощности, коэф. определяется по графику.

Fизд/Fст = 0,558

б_р = 0,6.

Для нагревателей в виде спирали принимаем коэффициент эффективности системы б_эф = 0,39. Минимальное относительное витковое расстояние для принятой системы в виде спирали определяется: h - шаг спирали, d - диаметр проволоки, коэффициент шага б_г = 1,4. Реальная удельная поверхностная мощность

б_с определяем по графику (б_с = 0,31)

закалочная печь температура мощность

Мощность одной фазы

с - удельное сопротивление нихрома

Длина проволоки, приходящаяся на одну фазу

D = 10d = 10•2,4 = 24 мм

l_w = рD = 3,14•24 =75,36 мм

Количество витков на фазу

Шаг спирали h = 3d = 3•2,4 =7,2 мм

Длина спирали на 1 фазу

Размещение нагревательных элементов в печи

площадь спирали больше площади стен, поэтому принимаем соединение Y и напряжение 220 В.

Срок службы нагревателя.

==36000 час. k' - коэффициент учитывающий форму нагревателя

Классификация и принцип действия обжарочной печи при обжаривании овощей. Устройство механизированной паромасляной печи. Методика расчёта обжарочной печи: определение расхода теплоты на нагрев, площади поверхности нагрева печи и нагревательной камеры.

практическая работа [256,0 K], добавлен 13.06.2012

Определение полезной тепловой нагрузки на выходе из печи. Расчет процесса горения: теплотворной способности топлива, теоретического расхода воздуха, состава продуктов горения. Коэффициент полезного действия печи и топки. Вычисление конвекционной секции.

курсовая работа [155,1 K], добавлен 10.12.2014

Нагревательные толкательные печи, их характеристика. Разновидности печей. Расчет горения топлива, температурный график процесса нагрева, температуропроводность. Время нагрева металла и основных размеров печи. Технико-экономические показатели печи.

курсовая работа [674,8 K], добавлен 08.03.2009

Выбор размеров рабочего пространства барабанной электрической печи. Определение температур в тепловых зонах. Расчет полезной и вспомогательной мощности. Выбор материалов футеровки боковых стенок и пода печи. Расчет нагревателей зоны нагрева и выдержки.

курсовая работа [1,7 M], добавлен 03.02.2012

Расчет теплового баланса четырехзонной методической печи. Определение времени нагрева и томления металла в методической и сварочной зонах. Тепловой баланс печи и расход топлива. Требования техники безопасности при обслуживании, пуске и эксплуатации печей.

курсовая работа [505,2 K], добавлен 11.01.2013

Выбор и поддержание температурного режима секционной печи для скоростного малоокислительного нагрева. Принципиальная схема автоматического контроля и регулирования теплового режима секционной печи. Управление процессом нагрева в секционных печах.

где К_{р —} коэффициент расположения деталей в печи, принимаем 1,4

Определим число деталей одновременно находящихся в рабочем пространстве печи:

N — штучная производительность печи (шт/час)

q — вес заготовки (кг);

G — производительность печи — 450 кг/час

N = 450/35,1 = 12,8 (шт/час)

n = 1,87 • 12,8 = 23,9 (шт)

Принимаем 24 шт.

Определяем размеры рабочего пространства.

Приспособление изготавливается из Ст.3, диаметром 30 мм. В печах садочного типа (шахтных) нагреваемый металл неподвижен, поэтому основным требованием при расчете печей периодического действия является постоянство температуры во всем объеме рабочего пространства и одинаковые условия передачи теплоты к обрабатываемым изделиям.

Масса единовременной загрузки (садки) равна:

P = n • q = 24 • 35,1 = 842,4 (кг)

Используем двухъярусное приспособление. Детали подвешиваем на хомутах через голову штока.

Внутренние размеры нагревательной камеры печи необходимо приблизить к габаритным размерам загрузки, поскольку наличие неиспользуемого пространства в камере приводит к увеличению тепловых потерь.

Общая высота садки вместе с приспособлением (по эскизу) будет составлять 1300 + 1150 = 2450 мм. Высота садки, находящейся в рабочем пространстве составит 1150 мм (по длине штока). Необходимо, чтобы садка могла разместиться в камере печи рационально с точки зрения оптимальных условий теплопередачи. Загрузка и выгрузка деталей из печи должна быть удобной. Рабочие размеры поперечного сечения печей с вертикальной загрузкой определяются размерами сечения загрузочного окна с необходимыми зазорами. Эти зазоры зависят от загрузки и могут колебаться от 150 до 250 мм на сторону при вертикальной загрузке изделий с помощью крана. Диаметр загрузочного окна будет составлять:

d_окна = d_присп + 2R_детали + 500 мм = 500 + 67 + 500 = 1067 мм

Так как садка имеет высоту 1600 мм, разбиваем всю высоту камеры печи на две тепловые зоны, равные между собой по 1088 мм.

Глубина пода — 470 мм;

Глубина загрузочного окна — 460 мм;

Высота полукрышек — 400 мм;

Высота рабочего пространства — 2176 мм;

Высота печи — 3506 мм;

Внутренний диаметр — 1400 мм;

Наружный диаметр — 2600 мм.

4.3 Составление теплового баланса

Определение полезной теплоты, пошедшей на нагрев садки:

G — производительность печи (кг/час);

c — средняя массовая удельная теплоемкость (кДж/кг • К);

t_мк, t_мн — конечная и начальная температура нагреваемого металла (°C)

1000/3600 — переводной коэффициент из кДж/час в Вт

Q_полезн = 450 • 0,616 • (900 — 20) • 1000/3600 = 67,76 (кВт)

2) Определение теплоты, пошедшей на нагрев приспособлений:

Штанга — 1300 мм;

24 крючка — 12000 мм;

2 кольца — 3140 мм;

2 крестовины — 1000 мм

Всего затрачено 17 440 мм.

Вес одного погонного метра прутка равен:

m = V • ρ = 706 500 • 7,8 = 5,5 кг

V = l • S = 1000 • 706,5 = 706 500 мм 3

S = πR 2 = 3,14 • 15 2 = 706,5 мм 2

Вес приспособления равен: М = 5,5 • 17,44 = 95,9 ≈ 96 кг

Q_тары = М • с (t_мк — t_мн) = 96 • 0,655 (900 — 20) = 15,37 (кВт)

3) Определение тепловых потерь через стенку печи

Для кладки печи выбираем два вида кирпичей:

а) кирпич шамотный 230 х 115 х 65

б) кирпич диатомитовый

Стенка состоит из полутора шамотных кирпичей и одного диатомитового, значит стенка трехслойная.

Определяем количество тепла, передаваемого в час через 1 м 2 стенки:

шамот шамот диатомит

F — толщина стенки (м);

K — коэффициент теплопередачи.

Шамотный кирпич S₁ = 0,23 (м)

Шамотный кирпич S₂ = 0,115 (м)

Диатомитовый кирпич S₃ = 0,23 (м)

t₁ — температура внутренней стенки 950°C

t₂ — температура наружной стенки 40°C

Среднее значение коэффициента теплопроводности:

для шамотного кирпича

Количество передаваемого тепла на 1 м 2 равно:

Q_ст = 1 • 0,8 (950 — 40) = 0,73 (кВт)

Распределение потерь по температуре в кладке от зоны нагрева до кожуха:

Всю стенку принимаем за 1:

t₃ = S₃ (t₁ — t₄) = 0,4 (950 — 40) = 364°C

Общая площадь печи состоит из :

S_окна = 3,14 • 0,46 • 1,1 = 1,6 (м 2 );

S_пода = 3,14 • 0,7 2 = 1,54 (м 2 );

S_бок = 3,14 • 1,4 • 2,45 = 10,8 (м 2 );

S_полукр = 3,14 • 0,55 2 = 0,95

Общая площадь S_печи равна 14,89 (м 2 )

Количество передаваемого тепла на кладку печи:

4) Определение тепловых потерь через короткие замыкания:

5) Определение потерь через отверстие ( полукрышки)

F_акт — активная поверхность (м 2 )

F_акт = F_отв • Ф = 0,98 • 0,75 = 0,735

с_прив = 16,72 кДж/м 2 • К 4

Ф — коэффициент диафрагмирования оконного проёма (0,75)

F_отв = πR 2 = 3,14 • 0,56 2 = 0,98 (м 2 )

Q_отв. = 4,9 • 0,735 [(1223/100)4 – (343/100)4] = 22,24 (кВт)

Читайте также:

  
• Покупка металла в банке
  
• Толщина металла шевроле круз
  
• Хлебопечка с металлическим приводом
  
• Как закрепить ревизионный люк металлический
  
• Виды металлического штакетника для забора и способы их крепления