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

Q_пол = С_возL(t_вн – t_нар), где С_воз – средняя удельная теплоемкость воздуха, кДж/(м³×⁰С);

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

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

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

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

Q_пол = 1,3×1(130 – 21) = 98,4 кДж.

Мощность нагревателя определяется по формуле

                                         

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

Q_пол – 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

L_в = p × Д ;

L_в = 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

L_сп = N_в × h;

L_сп = 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 = L_акт + 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 d_mp – диаметр трубы калорифера с учетом толщины стенок, мм; d_mp = 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   d_ост –  диаметр остова, мм; d_ост = 535 мм;

d_я –  диаметр якоря, мм; d_я = 306 мм;

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

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

 мм.

Ширину тележки рассчитаем по формуле

;

 мм.

Высоту тележки рассчитаем по формуле

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

l_я – выступающая над тележкой длина якоря, мм; l_я = 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  t_вн – температура внутри печи, ⁰С; t_вн = 130 ⁰С;

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

d  – толщина потолка печи, м;

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