Определение времени нагрева изделий в печах периодического действия, страница 3

После предварительного расчета высоты h и длины L рабочего пространства необходимо проверить правильность выбранной ширины b, руководствуясь практическими данными, приведенными в табл. 1.5.

Таблица 1.5

Практические значения L / b для методических электропечей различного типа

Когда задана кривая нагрева изделий во времени, определение суммарного времени пребывания изделий в печи и длины печи L_P не составляет затруднений, так как последняя связана с временем нагрева t соотношением:

L_P = П t / А,

где П - заданная производительность печи; А - погонная загрузка.

Если длина печи определена, то её можно разбить на зоны. По кривой нагрева для начала и конца каждой зоны определяют температуры изделий, а по ним - удельные тепловые потоки зон:

для пластины - t_зоны = сrS / q_P ( t_PMK - t _PMH),

для цилиндра - t_зоны = сrR / 2q_P ( t_PMK - t _PMH),

где q_P - постоянный тепловой поток зоны, t_PMK и t_PMH - соответственно температуры поверхности изделий в конце и начале тепловой зоны.

Выражения (  ) и ( ) действительны для всех зон, кроме первой, для неё должно быть учтено время начального периода нагрева t₁ .

Полученные по выражениям ( ) и ( ) значения q_P должны быть проверены с точки зрения допустимых температур печей:

q_P = С_PR,

где T_P - максимально допустимая с точки зрения стойкости нагревателей температура печи; T_M^² - температура поверхности изделий в конце данной зоны.

Максимально допустимое значение теплового потока может быть определено по табл. 1.6.

          Таблица 1.6

Значение максимального теплового потока q_{P max} при нагреве различных материалов, Вт / м²

При предварительных расчетах температура печи может приниматься меньшей на 50^°С значений, рекомендуемых для нагревателей температур.

Когда кривая нагрева не задана, строим её предполагая, что температура по всей длине нагревательной печи поддерживается постоянной. Для этого, используя формулы ( ) и ( ), предварительно задаются общей длиной печи, числом и длиной тепловых зон. Определяется удельный тепловой поток в последней тепловой зоне (конечная температура нагреваемых изделий в которой задана) по формуле:

q_{P зоны} = С_PR,

Чтобы обеспечить необходимую длительность работы установленных электронагревателей, значения теплового потока при расчете не должны превышать значений q_{P max} (табл. 1. 6) .

Из выражений

t_зоны = сrS / q_P ( t_PMK - t _PMH),

t_зоны = сrR / 2q_P ( t_PMK - t _PMH),

 можно определить температуру поверхности изделий в начале последней зоны или, что то же самое, в конце предыдущей зоны, что позволит найти удельный тепловой поток этой зоны. Действуя таким образом, получаем температуры изделий в каждой зоне и дойдя до начальной температуры их нагрева, строим кривую нагрева изделий. Если число зон получится дробным (в случае несовпадения рассчитанной температуры металла в начале первой зоны), то надо скорректировать их длины в ту или иную сторону, а затем повторить расчет, начиная с последней зоны, и получить температуры изделий в начале и конце каждой зоны и удельные тепловые потоки. По значениям полученных температур строится кривая нагрева, определяется длина отдельных тепловых зон, длина всей печи и общее время нагрева изделий.

Затем уточняют погонную загрузку, находят действительное значение удельной производительности печи и сравнивают её с рекомендуемой.

Следует отметить, что иногда тепловые зоны методических электропечей устанавливают равными по мощности, но различными по длине - первую зону наиболее короткой, а последнюю - самой длинной. Достоинством таких печей является возможность использования в каждой из тепловых зон однотипных электронагревателей, кабелей и электроаппаратуры.

В тех случаях, когда задана максимально допустимая скорость нагрева изделий V_max (°C / ч ), максимальный удельный тепловой поток не должен превосходить:

для пластины -  q_P = V_max C rS,

для цилиндра -  q_P = 0,5 V_max C rR,

Обычно V_max задается для первой зоны.

Если задан максимально допустимый перепад температур в изделии D t, то максимальный удельный тепловой поток не должен быть больше, чем

q_P = 2l Dt/ S,

 для пластины и

q_P = 2l Dt/ R

для цилиндра.

Обычно D t_max задается для последней зоны.