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" и "Конструирование механизмов и приборов", к курсовому и дипломному проектированию, страница 6

Таблица 5

Предельная высота ленточного зигзага H, мм  в зависимости

от его температуры,  ширины ленты и размещения в печи

При размещении зигзагов на вертикальных стенках принимают Hне более 600 мм для нихрома (t_н £ 1200 ^оС) и 450 мм для хромаля (t_н £ 1300 ^оС).

При вертикальном размещении на стенках зигзаги подвешиваются на крючках или штырях, на поду укладываются на опоры загнутыми вниз концами, а на своде либо подвешиваются на крючках, либо, как и на поду, лежат на опорах в широких пазах (рис. 4). По соображениям  работоспособности при t_н £ 1000 ⁰C допускается принимать минимальный диаметр проволоки d=4 мм, толщину ленты a=1 мм, а далее на каждые 100 ⁰C минимально допустимый диаметр проволоки d увеличивается на 1 мм,  толщина  ленты — на 0,2 мм.

Затем проверяется размещение нагревателей на отведенной для них поверхности F_н, которая  учитывалась при расчете w_р. Рассчитывается площадь F_нр, реально занимаемая всеми нагревателями на поверхности F_н.

Для спирали

 F_нр =10^-3 · L_C ·  D · n,  м² .                                                  (16)

Для зигзага

 F_нр =10^-3 · L_C · H · n,  м²                                                     (17)

Затем рассчитывается отношение F_нр/ F_н, которое должно составлять для спиралей 0,5...0,75 и для зигзагов 0,6...0,85. Если полученное значение попадает в указанные интервалы, то расчет можно считать законченным. В противном случае необходимо сначала изменить в нужную сторону шаг спирали t или зигзага e, т.е. “растянуть” или “сжать” нагреватель.

 С изменением шага нагревателя, при сохранении всех остальных параметров на том же уровне, в первую очередь w_р, изменяется коэффициент a_г,  а следовательно, и w_ид. Поэтому изменится и температура нагревателя t_н. При “сжатии” нагревателя, то-есть с уменьшением шага t или e, t_н  повышается и требуется ее проверка по формуле (13).

Если t_н остается меньше максимально допустимой для принятого материала,  то на этом расчет нагревателей считается законченным.

Каждый нагреватель делится на k секций, длина которых L_к соответствует длине (ширине, высоте) стенки, на которой он размещается, а между секциями оставляется зазор h_с=(1¼3)·D для спиралей и h_з=50¼150 мм для зигзагов. Для вертикальных стенок рекомендуется принимать верхние значения интервала h_з  с учетом ползучести материала нагревателей, а для горизонтальных —  любые. Вычисляется общая площадь, занятая одним нагревателем, с учетом k+1 зазоров между секциями. При этом на стенке  должны разместиться  полностью один или несколько нагревателей. Результаты должны совпасть с предыдущей проверкой  по отношению F_нр/ F_н.

4.  Расчет металлических свободно излучающих

 экранированных нагревателей  

В высокотемпературных ЭПС c контролируемой атмосферой тепло от нагревателей передается излучением муфелю, отделяющего садку от нагревателей или радиационной (излучающей, радиантной) трубе, внутри которой располагаются  проволочные зигзагообразные нагреватели (рис. 7,а) или, реже, спиральные (рис. 7,б). Как  правило,  в  таких  печах  напряжение  на  нагревателе оказывается существенно ниже, чем напряжение в сети. В радиационных трубах длина готового (свернутого) нагревателя L определена длиной рабочей (активной) части трубы H_тр и обычно соответствует при вертикальном расположении труб высоте рабочей камеры печи, а при горизонтальном — ширине.