Курсовой проект "Электрооборудование электрической печи сопротивления" Вариант 10 студент 4этф4
![]()
|
М ![]() федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Самарский государственный технический университет» (ФГБОУ ВО «СамГТУ») Электротехнический факультет Кафедра «Электроснабжение промышленных предприятий» Электротехнологические установки и системы Курсовой проект "Электрооборудование электрической печи сопротивления" Вариант 10 Выполнил: студент 4-ЭТФ-4 Мингалимов С.С Принял: Данилушкин А.И. Самара 2018 Содержание
ИСХОДНЫ ДАННЫЕ Материал изделия: Латунь Форма и размеры изделия: Призма 0.24x0.6x1.2 м Температура нагрева: 950 C Допустимый перепад температур в конце нагрева: 100 С Допустимый перепад температур в процессе нагрева: 300 С Производительность печи: 0.3 т/ч. Условные обозначения: t- температура, град.; T - температура, К; Т=t+273; ![]() F - площадь поверхности; ![]() ![]() ![]() c - удельная теплоемкость, Дж/(кг ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Q - количество теплоты, Дж; P - электрическая мощность, Вт; W - удельная поверхностная мощность; Вт/см2 R - электрическое сопротивление, Ом; U - напряжение, В; I - ток, А; ![]() ![]() ![]() G - масса изделия, кг; ![]() ![]() 2S - толщина изделия (для призмы); R - радиус изделия (для цилиндра); ![]() ![]() 2. Тепловой расчет печи сопротивления. Расчет нерегулярного режима. 2.1. Температура ![]() ![]() 2.2. Удельный полезный тепловой поток ![]() Здесь Cs=5,76 Вт / м2 К4 – излучательная способность абсолютно черного тела. Так как фактические размеры печи не известны, принимаем предварительно ![]() ![]() Величина ![]() 2.3. Допустимый тепловой поток из условия максимального перепада температур по сечению изделия: ![]() 2.4. Определяем продолжительность нерегулярного режима. 2.4.1. для пластины: ![]() 2.5. Перепад температуры в конце нерегулярного режима (в начале регулярного режима). .Для пластины: ![]() 2.6. Максимальная рабочая (номинальная) температура печи из условия по п. 2.3. ![]() ![]() 2.7. Перепад температуры в начале регулярного режима для призмы: если ![]() ![]() 2.8. Температура поверхности к началу регулярного режима 2.9.Для призмы: ![]() 2.10. Температура центра к началу регулярного режима 2.10.1. Для призмы: ![]() 3. Расчёт регулярного режима 3.1. Температура ![]() ![]() 3.2. Температура центра цилиндра (или середины пластины) в конце регулярного режима: ![]() 3.3. Средняя по сечению температура ![]() ![]() 3.4. Средняя по сечению температура ![]() ![]() 3.5. Продолжительность регулярного режима. 3.5.1 Для призмы: ![]() П р и м е ч а н и е: При достижении температуры печи ![]() ![]() 3.6. На втором этапе нагрева (при ![]() ![]() ![]() 3.7. Коэффициент теплопередачи в конце нагрева (момент времени ![]() ![]() ![]() 3.8. Среднее значение коэффициента теплопередачи ![]() 3.9. Относительная температура поверхности изделия в конце регулярного режима ![]() где ![]() 3.10. Критерий Bi : 3.10.1. Для призмы ![]() 3.11. По найденным для регулярного режима ![]() ![]() 3.12. По найденному ![]() ![]() ![]() ![]() 3.13. По температурному графику для центра изделия (рис.3 или рис.4) по известным Bi и Fo находим относительную температуру центра ![]() 3.14. Абсолютная температура центра в конце нагрева: ![]() 3.15. Перепад температуры в конце нагрева: ![]() . ![]() Р и с. 2 Температурный критерий для .поверхности пластины.. 3.17. Полное время нагрева ![]() 3.18. По заданной производительности П печи определяем количество изделий в печи, схему их размещения, конфигурацию и размеры камеры печи [2,3,4]. Количество n изделий, одновременно размещаемых в печи, определяется производительностью печи и временем нагрева ![]() где G=V*γ=0.4*0.6*1.2*8500=2448 кг – масса одного изделия. ![]() Р и с. 4 Температурный критерий для середины пластины 3.19. Разработка конструкции камеры печи. Конструкция печной камеры, ее форма и размеры должны отвечать следующим требованиям. Внутренние размеры камеры печи должны соответствовать размерам загрузки; наличие неиспользованного пространства в камере печи приводит к увеличению внешних размеров и росту тепловых потерь. Размеры камеры должны позволять удобную загрузку и выгрузку садки, ремонт и другие технологически операции. Внешние габариты печи определяются ее внутренними размерами и толщиной кладки. Кладка должна обеспечить низкие температуры кожуха печи (не выше 60 ![]() Расположение нагревателей в печи должно определяться как технологическими требованиями, так и возможностью размещения их в печи. В печах, в которых проводятся технологические процессы, требующие высокой равномерности нагрева, а также в печах для нагрева крупногабаритных изделий желательно применять расположение нагревателей на своде, в поду и на боковых стенках печной камеры, а иногда и на задней стенке и дверце печи. В шахтных печах в таких случаях следует размещать нагреватели на дне шахты и на крышке, а в колпаковых печах – в стенде или тележке. В крупных печах следует создавать несколько тепловых зон. 3.20. Коэффициент теплопередачи излучением для наружной стенки печи ![]() ![]() ![]() ![]() 3.21. Толщина ![]() ![]() Отсюда: ![]() : ![]() ![]() 3.22. Размеры печи Высота печи: ![]() Длина печи: ![]() Ширина печи: ![]() Площадь камеры печи: ![]() Расчет энергетических характеристик печи Мощность тепловых потерь через кладку печи: ![]() Количество тепла, аккумулированного изделием: ![]() Количество тепла, аккумулированного загрузочными приспособлениями, размещаемыми в печи вместе с садкой , ![]() ![]() Здесь ![]() ![]() Тепловые потери за время ![]() ![]() Здесь ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Полный расход тепла за цикл ![]() ![]() Удельный расход электроэнергии ![]() Тепловой коэффициент полезного действия ![]() Тепловая мощность печи ![]() Здесь ![]() расчёт И ВЫБОР нагревателЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ При расчете нагревателей электрической печи сопротивления конструктор должен выбрать тип нагревателей, материал для их изготовления, определить размеры – сечение и длину – и разместить их внутри печи. Мощность, выделяющаяся в нагревательных элементах, должна быть равна расчетной тепловой мощности печи, а параметры этих элементов должны соответствовать мощности печи и напряжению питания. 4.1. По рабочей температуре печи определяем температуру нагревательного элемента и выбираем материал нагревателя. ![]() 4.2. По табл. 4, 5 определяем удельную поверхностную мощность идеального нагревателя ( ![]() ![]() ![]() 4.3. Определяем фактическую удельную поверхностную мощность нагревателя ![]() Здесь ![]() 4.5. В зависимости от мощности печи производим разбивку печи на электрические зоны, выбираем схему соединения нагревателей, определяем мощность фазы. 4.6. Рассчитываем параметры нагревателя. Расчет ведется по конкретным зависимостям для проволочного или ленточного нагревателя, приведенным ниже: 4.6.1. Диаметр сечения проволоки нагревателя ![]() Диаметр спирали: ![]() 4.6.3. Длина ![]() ![]() ![]() ![]() где ![]() Разработка принципиальной схемы и выбор электрооборудования печи При разработке принципиальных схем и выборе электрооборудования необходимо пользоваться справочными данными и придерживаться рекомендаций, изложенных в [5]. Алгоритм работы печи Включаются вводной автоматический выключатель QF и автоматический выключатель цепи управления QF1. Загружается в печь изделие. После загрузки изделий в печь закрывается дверца печи (в нашем случае вручную, но для печей большой мощности можно установить привод). Подается напряжение на каждую зону печи включением контакторов К. На панели регулятора температуры ТРМ задатчиком ![]() Библиографический список
6. А.И. Данилушкин, В.А. Данилушкин, Н.Н.Клочкова. Электрооборудование и автомати зация электрической печи сопротивления: учеб. пособие./– Самара. Самар. гос. техн. ун-т, 2015. – 84 с.: ил. |