№ варианта
|
nд
|
d, мм
|
материал
|
tвнутр, оС
|
tнар, оС
|
l, мм
|
10
|
12
|
65
|
алюминий
|
460
|
20
|
350
|
Плотность алюминия γ = 2700 кг/м3
Теплоемкость алюминия С = 0,872 кДж/кг∙оС
Расчет
Определяем массу стержней
где nд - число стержней;
γ - плотность материала стержней;
d - диаметр стержня;
l - длина стержня.
Энергия для нагрева
где С - удельная теплоемкость материала стержней
Полезная мощность
где τ - время
нагрева, принимаем равным 2 часам
Выполняем эскиз закалочной печи с нанесением размеров
Определяем внутреннюю поверхность печи F1
(А×В×2) + (В×С×2) + (С×А×2) =F1,, м2)
А=630мм; В=670мм; С=270мм.
(630×670×2) + (670×270×2) + (270×630×2) = 1,537 м2, F1 =1,537 м2
Определяем наружную поверхность шамота F2
(760×800×2) + (800×400×2) + (400×760×2) = 2,464 м2, F2 = 2,464 м2
Определяем наружную поверхность печи F3
(1260×1300×2) + (1300×900×2) + (900×1260×2) = 7,884 м2, F3 = 7,884 м2
Определяем среднюю поверхность шамотной кладки
Определяем среднюю поверхность теплоизоляционной засыпки
Определяем массу шамотовой кладки
где γш = 2,58 т/м3
Определяем массу теплоизоляционной засыпки
где γв = 0,25 т/м3. Масса
жаропрочного контейнера
Тепловые потери печи
- принимаем равным 0.
αнар = 12 Вт/м2∙оС, λв = 0,15 Вт/м∙оС, λш = 1,25 Вт/м∙оС
Мощность, необходимая для нагрева детали в стационарном режиме
Температура между слоями
Температура наружной стенки
Средняя температура шамотовой кладки
Количество тепла, необходимое для нагрева шамотовой кладки
,
Сш = 0,98 кДж/кг∙оС
Количество тепла, необходимое для нагрева вермикулитовой засыпки
,
Св = 0,63 кДж/кг∙оС
Количество тепла для нагрева жаропрочных изделий
Суммарное количество тепла для нагрева конструкции печи
Действительная продолжительность нагрева печи
КПД горячей печи
КПД холодной печи
где ==204231020; =
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
где
Dизд - степень черноты материала стержней, для алюминия 0,242
Dн - степень черноты материала нагревателя, принимаем 0,8
Удельная поверхностная мощность идеального нагревателя
Тизд = tизд+273, Тн = tн+273, tн = 1100 oC
Коэффициент αр, учитывающий неполное использование
мощности, коэф. определяется по графику.
,
Fизд/Fст = 0,558
αр = 0,6.
Для нагревателей в виде спирали принимаем коэффициент
эффективности системы αэф = 0,39. Минимальное относительное
витковое расстояние для принятой системы в виде спирали определяется: h - шаг
спирали, d - диаметр проволоки, коэффициент шага αг = 1,4. Реальная удельная поверхностная мощность
αс определяем по графику (αс = 0,31)
закалочная печь температура мощность
Мощность одной фазы
Диаметр проволоки
ρ - удельное сопротивление нихрома
Сопротивление фазы
Ом
Длина проволоки, приходящаяся на одну фазу
мм
Диаметр спирали
D = 10d = 10∙2,4 = 24 мм
Длина витка
lw = πD = 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
мм