Расчет электрических нагревателей. Расчет расхода тепла на нагревания изделия и тепловые потери печи, страница 2

При разработке проектов электроустановок часто приходится разрабатывать электрическую схему установки или приспосабливать готовую электрическую схему к местным условиям.


1 Расчет электрических нагревателей

Так как нагрев изделия производится в воздухе, рассчитаем количество тепла, которое необходимо затратить для нагрева изделия до температуры 1500С.

Полезное тепло, идущее на нагрев изделия  в печи, определяется по формуле

Qпол = СвозL(tвнtнар), где Своз – средняя удельная теплоемкость воздуха, кДж/(м3×0С);

                                                Своз =1,3 кДж/(м3×0С);

L    – производительность вентилятора, м3/с; L = 0,694 м3/с;

tвн   –  температура внутри печи, °С; tвн = 130 °С;

tнар – температура снаружи печи, °С; tнар = 21 °С.

Qпол = 1,3×1(130 – 21) = 98,4 кДж.

Мощность нагревателя определяется по формуле

                                         

где  1,3 – коэффициент запаса, учитывающий неучтенные потери тепла;

Qпол – расход тепла на нагревание изделия, Дж;

            t –  время, ч.

                                                кВт.

Так как данная печь имеет три ступени регулирования, то для реализации этого в конструкции необходимо два калорифера, которые будут попеременно включатся «звездой» и «треугольником». Мощность одного калорифера рассчитаем по формуле

где п – количество калориферов, п = 2.

 кВт.

Мощность одной фазы калорифера

;

кВт.

Определим диаметр проволоки, необходимый для нагрева заданного количества якорей и остовов. Для этого воспользуемся зависимостями диаметра от удельной мощности, которые приведены на рисунке 1.1.

Из рисунка 1.1 видно, что кривые не пересекаются. Поэтому примем стандартный диаметр проволоки:

                        d = 0,28 см;

w = 5,5 Вт/см2.

Длина проволоки нагревателя

;

 см.

Диаметр спирали

Д = 7 d;

Д = 7× 0,28 = 1,96 см.

Длина витка спирали

Lв = p × Д ;

Lв = 3,14×1,96 = 6,16 см.

Количество всех витков спирали

;

.

Шаг витка проволоки

h = 4 × d;

h = 4 × 0,28 = 1,12 см.

Длина витков проволоки

Lсп = Nв × h;

Lсп = 716×1,12 = 802 см.

Примем количество труб п = 12 штук, тогда активная длина трубы

;

 см.

Для размещения проволоки диаметром 2,8 мм в заданном количестве труб примем стандартный диаметр каждой такой трубы 45 мм.

Определим площадь, при которой обеспечится необходимая скорость воздуха.

, где V – необходимая скорость воздуха в калорифере, м/с; V = 10 м/с.

м2.

Длина одной трубы калорифера

А = Lакт + З;

где З – запас на пробки, м; З = 0,03 м.

А = 0,668 + 0,03 = 0,698 м.

Расстояние между трубами калорифера

;

 м.

Ширина калорифера

, где dmp – диаметр трубы калорифера с учетом толщины стенок, мм; dmp = 49 мм.

 м.

Разбежка в сечениях составляет 1,5 %, что считается допустимым

Сечение калорифера, построенное по данным, вычисленным выше, приведено на рисунке 1.2.



2 Расчет расхода тепла на нагревания изделия и тепловые потери печи

2.1 Определение размеров печи и калорифера

В проектированной печи производится сушка одного якорей и одного остова тягового электродвигателя троллейбуса. Одним из тяговых электродвигателей используемых на троллейбусе является ДК-211, который имеет следующие размеры:

длина остова – 747 мм;

диаметр остова – 535 мм;

длина якоря – 812 мм;

диаметр якоря – 306 мм;

масса тягового электродвигателя – 725 кг.

Длину тележки рассчитаем по формуле

, где   dост –  диаметр остова, мм; dост = 535 мм;

dя –  диаметр якоря, мм; dя = 306 мм;

lк  –  расстояние между остовом и краем тележки, мм; lк =50 мм;

lм  –  расстояние между остовами, мм; lм =100 мм.

 мм.

Ширину тележки рассчитаем по формуле

;

 мм.

Высоту тележки рассчитаем по формуле

где    dk – диаметр колеса тележки, мм; dk = 200 мм;

lя – выступающая над тележкой длина якоря, мм; lя = 812 мм.

 мм.

Определим толщины стенок, пола и потолка печи. Для этого определим удельный тепловой поток через каждые из выше перечисленных элементов печи, приходящийся на 1 м2 этих элементов (стенки, пол и потолок)

, где  tвн – температура внутри печи, 0С; tвн = 130 0С;

tнар – температура снаружи печи, 0С; tнар = 21 0С;

d  – толщина потолка печи, м;

l  – коэффициент теплопроводности материала потолка печи, Вт/(м× 0С);