Федеральное агентство по образованию Российской Федерации
ГОУ ВПО “Уральский государственный технический университет – УПИ”
расчет свободно излучающих металлических
нагревателей
Методические указания к практическим занятиям по дисциплинам: “Оборудование термических цехов”, “Технологическое оборудование, механизация и автоматизация в производстве, обработке и переработке новых материалов”, "Проектирование предприятий, цехов и участков по производству обработке и переработке новых материалов" и “Конструирование механизмов и приборов”, к курсовому и дипломному проектированию для студентов всех форм обучения специальностей 150105, 150601, 150702, магистров и бакалавров по направлению 150600
Екатеринбург
2007
УДК 621.78(07)
Составитель Ю.Г.Эйсмондт
Научный редактор проф., доктор. техн. наук Ю.В. Юдин
расчет свободно излучающих металлических нагревателей: Методические указания к практическим занятиям по дисциплинам: “Оборудование термических цехов”, “Технологическое оборудование, механизация и автоматизация в производстве, обработке и переработке новых материалов”, "Проектирование предприятий, цехов и участков по производству обработке и переработке новых материалов" и “Конструирование механизмов и приборов”, к курсовому и дипломному проектированию / Ю.Г.Эйсмондт. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2007, 22 с.
Методические указания предназначены для студентов всех форм обучения металлургических специальностей и рекомендуются для использования на практических занятиях, при курсовом и дипломном проектировании. Изложены характеристика металлических материалов и принципы конструирования нагревателей электрических печей сопротивления. В теоретической части приведены методики расчета открытых и экранированных свободно излучающих нагревателей.
Библиогр. : 4 назв. Рис. 7. Табл. 5. Прил. 3
Подготовлено кафедрой “Термообработка и физика металлов”.
Ó Уральский государственный
технический университет - УПИ, 2007
1. Методика расчета свободно излучающих
металлических нагревателей
В основе всех расчетных методик лежит определение удельной поверхностной нагрузки нагревателя w. Так как из практических соображений сечение материала нагревателя выражается в миллиметрах, а его длина — в метрах, то для приведения к удобной размерности в системе СИ удельную поверхностную нагрузку w принято выражать в ваттах на 1 см2 (Вт/см2) реальной поверхности нагревателя (или в кВт/м2). Она зависит от температуры нагрева изделия, способа передачи тепла, конструкции, материала и температуры нагревателя и ряда других факторов.
Во всех случаях для расчета нагревателей необходимо иметь следующие исходные данные:
Nå — установленную мощность всей печи или каждой ее зоны, кВт, которая определяется в результате расчета теплового баланса с учетом коэффициента запаса мощности kзап = 1,25¼1,55. Чем больше мощность и размеры печи (зоны), тем меньше берется коэффициент kзап.
U— напряжение питающей сети, В. Для начала расчета принимается промышленное напряжение (380 или 220 В). В процессе расчета оно уточняется и при необходимости в схему включается понижающий, реже —повышающий трансформатор.
tм — температура нагрева металла, °С. В зависимости от нее и с учетом способа передачи выбирается материал нагревателя и его максимальная рабочая температура:
tН = tм + (50...200) °С. (1)
rt— удельное электросопротивление материала, мкОм×м (Ом×мм2/м). Оно выбирается в зависимости от принятой tН по табл. П. 1.
Затем рассчитывается удельная поверхностная нагрузка w, определяется сечение и длина нагревателя. Под "нагревателем" в данном случае понимается произвольное количество последовательно включенных секций одинаковой конструкции, формы, сечения и выполненных из одного материала.
Часто приходится сначала выбрать число нагревателей, и тогда в расчет вводится N1 — мощность одного нагревателя: N1 = Nå /n, где n — число нагревателей.
В лабораторных и небольших полупромышленных печах число нагревателей может быть 1, 2 или 3. Для промышленных печей число нагревателей кратно 3, так как они включены на трехфазный ток.
2. Конструкции металлических нагревателей
Конструктивно металлические нагреватели любого типа выполняют из круглой проволоки в форме зигзага или спирали и из плоской ленты в виде зигзага. На рис. 1 приведены размерные параметры нагревателей:
L — длина нагревателя в готовом (свернутом) виде, м;
dв — диаметр вывода, мм;
t— шаг спирали, мм;
e— шаг полузигзага, мм;
D — диаметр спирали, D=(5¼14) · d, мм для промышленных печей или D=(4¼9)×d, мм для лабораторных печей;
H — высота зигзага, мм;
d — диаметр проволоки, мм;
a, b — толщина и ширина ленты, мм.
Сечение проволоки и ленты гостировано (табл. П.2). В промышленных печах применяют проволоку d>4 мм, ленту — a=1,0¼3,2 мм при m= b/a=5¼20 (чаще m=10); в лабораторных печах — только проволоку d=1¼5 мм. Величина L показывает суммарную длину всех секций одного нагревателя, которая связана с расчетной величиной l через шаг спирали t или шаг полузигзага e, а также через диаметр спирали d или высоту зигзага H.
3. Расчет металлических свободно излучающих
открытых нагревателей
Исходные данные для расчета:
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
