Расчет электрических нагревателей. Расчет расхода тепла на нагревания изделия и тепловые потери печи, страница 3

a_вн – коэффициент теплоотдачи температуры в печи, Вт/(м²× ⁰С);

a_нар – коэффициент теплоотдачи температуры снаружи, Вт/(м²× ⁰С).

Из-за незначительности коэффициента теплоотдачи температуры в печи им можно пренебречь.

Коэффициент теплоотдачи температуры снаружи печи рассчитывается по следующим формулам.

Для потолка печи  ;

Для пола печи        ;

Для стен печи        , где t’ – температура наружной поверхности установки, ⁰С.

Для потолка печи   Вт/(м²× ⁰С);

Для пола печи         Вт/(м²× ⁰С);

Для стен печи         Вт/(м²× ⁰С).

Коэффициент теплопроводности материала l общий как для стенок, потолка и пола печи и зависит от средней температуры и материала кладки печи

, где t” – температура стенки печи внутри, ⁰С;

t” = t_вн – 4;

t” = 130 – 4 = 126 ⁰С;

⁰С.

Тогда при найденной t_cp = 89 ⁰С, и материале кладки печи пеноперлит, коэффициент теплопроводности материала l будет вычисляться по формуле

l = 0,0698 + 0,01162×10^-3×t_cp;

l = 0,0698 + 0,01162×10^-3×89 = 0,07083 Вт/(м× ⁰С).

Так как в формуле удельного теплового потока через стенки печи q₀ два неизвестных, а именно само q₀ и d, то это уравнение решается путем последовательного подбора одной из переменных (в нашем случае подбирать будем d )

Зададимся следующими d для потолка, пола и стенок соответственно:

d_{потолка} = 0,031 м;

d_пола = 0,058 м;

d_стенок = 0,029 м;

Тогда, подставив в уравнение удельного теплового потока q₀ соответствующие толщины и найденные выше значения a _нар, получим:

Удельный тепловой поток для потока печи при t_нар = 21 ⁰С

 Вт/м².

Удельный тепловой поток для пола печи при t_нар = 21 ⁰С

 Вт/м².

Удельный тепловой поток для стенок печи при t_нар = 21 ⁰С

 Вт/м².

Для правильности определения d  и q₀ необходимо провести проверку

Тогда для потолка при t’ = 52 ⁰С

 ⁰С.

Для пола при t’ = 52 ⁰С

 ⁰С.

Для стенок при t’ = 52 ⁰С

 ⁰С.

Расхождение t₂ с t’ составляет примерно 1%, что считается допустимым.

Теперь можно определить размеры самой печи

Высота печи

, где h_з – расстояние от верхней точки якоря до потолка печи, м; h_з = 0,2 м.

 м.

Длина печи

где l_з – расстояние от крайней точки тележки до стенки печи, м; l_з =0,3 м.

 м.

Ширина печи

, где b_з – расстояние от крайней точки тележки до стенки печи, м; b_з =0,15 м.

h_к – толщина колеса тележки с учетом зазора, м; h_к =0,5 м.

 м.

Длина калорифера

;

 м.

Высота калорифера

где Р – расстояние от нижней (верхней) кромки калорифера до первой трубы, м;  Р = 0,025 м;

Р₁ – расстояние между трубами двух соседних калориферов, м;  Р₁ = 0,05 м;

Р₂ – расстояние между трубами калорифера, м;  Р₂ = 0,05 м.

 м.

Ширина калорифера

;

 м.

2.2 Определение полных потерь тепла через стенки печи

Полные потери тепла печи потолка

где F_вн – площадь потолка внутри печи, м²;

F_нар – площадь потолка снаружи печи, м²;

F_ср  – средняя площадь потолка снаружи и внутри печи, м²; если то  иначе

Длины, по которым вычисляются площади F_вн  и F_нар  для потолка, пола и стенок соответственно, берутся из эскиза печи:

Для потолка печи

F_вн   =  1,930 м²;

F_нар =  2,097м²;

F_ср  =  2,013м².

Для пола печи

F_вн   =  1,930 м²;

F_нар =  2,097 м²;

F_ср  =  2,013 м².

Для стенок печи

F_вн   =  6,547 м²;

F_нар =  7,338 м²;

F_ср  =  6,943 м².

Для стенок калорифера

F_вн   =  1,646 м²;

F_нар =  1,784 м²;

F_ср  =  1,715 м².

Тогда полные потери тепла потолка печи

 Вт.

Полные потери тепла пола печи

 Вт.

Полные потери тепла стенок печи

 Вт.

Полные потери тепла печи

;

 Вт.

Полные потери стенок тепла калорифера

 Вт.

Полные потери тепла печи с учетом калорифера

;

 Вт.

2.3 Уточнение размеров и мощности калорифера

Уточненная мощность нагревателя

Р_у = Q_пол + Q;

Р_у = 98,40 + 2242,27/1000 = 100,65 кВт.

Уточненная мощность одного калорифера

;

 кВт.

Уточненная мощность одной фазы калорифера

;

 кВт.

Уточненная длина провода

;

 см.

Уточненное количество витков

;

.

Уточненный шаг витков

;

см.

3 Аэродинамический расчет печи

                3.1 Аэродинамический расчет печи при открытой циркуляции воздуха

Потеря давления на каждом участке воздухопровода определяется по формуле

, где l – длина соответствующего участка воздухопровода, м;

l – коэффициент сопротивления трения;

d – диаметр воздухопровода, мм;