Расчет печи сопротивления

-положения изделия,

-требований  к равномерности нагрева.

В простых случаях, когда отсутствуют специальные  требования, целесообразно расположить нагреватели на боковых стенках печи.

2.   Определяют  удельную поверхностную тепловую  мощность Р_уд на внутренней поверхности печи F_ФУТ, где расположен нагреватель:

По номограмме (рис. 8), зная конечную температуру изделия t_И и Р_уд, определяют необходимое значение температуры нагревателя t_H и ориентировочное значение W_УД. Если t_H  получается более 1200 °С, что слишком много для металлических нагревателей, необходимо увеличить F_фут за счет размещения нагревателя на незанятых поверхностях футеровки.

3. Выбирают материал  нагревателя (табл 2) из условия

4.  Определяют  W_ИД, для заданного материала изделия (рис. 9) по известным t_Н и t_И.

5.   Определяют  удельную поверхностную мощность реального нагревателя W = aW_ИД,  где коэффициент a определяют для заданной конструкции нагревателя и материала нагреваемого изделия (табл. 3).

6.  Задаются  электрической схемой нагревателя.  Для выравнивания нагрузки по  фазам обычно принимают симметричную трехфазную схему включения нагревательных элементов (НЭ). Для маломощных печей целесообразно соединить нагревательные элементы по схеме "звезда", т. к. при этом напряжение на НЭ меньше, а ток больше, что позволяет увеличить сечение НЭ и соответственно срок службы. Для более мощных печей применяют схемы "треугольник", если сечение НЭ получается достаточно большим. Для мощных печей нагреватели имеют две и более параллельные ветви (двойная "звезда").

Мощность одного НЭ Р_нэ ⁼ P_П/(m_Фn), где m_ф - число фаз, n - число параллельных ветвей.

7. Определяют  размеры нагревательного элемента. Для одного НЭ из системы  уравнений (1) можно получить

                       (8)

где S_Н.Э, П_H.Э - соответственно площадь и периметр поперечного сечения нагревательного элемента.

Для проволочного нагревателя круглого сечения, диаметром  d, подставляя S_H.Э = π·d² /4, П_Н.Э= π·d в (8), получим 

                               (9)

Для ленточного нагревателя прямоугольного сечения (a×b) S_H.Э=ab= mа²; П_Н.Э =2(а+b)= 2(m+1)а, где m =b/а = (5-15) - оптимальные соотношения ширины b и толщины а ленты. Ориентировочно можно принять m = 10. После подстановки в (8) получим

                     (10) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Варианты  заданий 

Таблица1

 

Примечание: 1- Проволочная спираль на керамической трубке

                       2 - проволочный зигзаг на стенке

                       3 - проволочная спираль на керамической  полочке

                       4 - проволочный зигзаг на керамической  полочке

                       5 - ленточный зигзаг на стенке

                       6 - ленточный зигзаг на полочке 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Таблица 2

Основные характеристики материалов для нагревательных элементов

 

 

Рис 8. Значение удельной поверхностной мощности идеального нагревателя W_ИД и мощности, размещаемой на 1м² футеровки, Р_УД и зависимости от температур изделия t_И и нагревателя t_Н . 
 
 

      Рис.9 График удельных поверхностных мощностей  для идеального нагревателя при  нагреве изделий из различных материалов.

       
 
 

Таблица 3  

Рекомендуемые коэффициенты α при нагреве различных материалов

 
 
 

     После расчета d или а, задавшись значением m, выбирают ближайшее стандартное значение d или ( а × b ) из табл. 4, после чего определяют длину L_HЭ и массу G_НЭ нагревательного элемента.

     

                           (11)

     

                         (12)

     где γ - плотность материала нагревателя, кг/м³ 
 
 
 
 

Таблица 4

Геометрические  характеристики и масса 1м проволоки  и ленты