Расчет печи сопротивления

 

Для определения  общей длины L_н и массы G_H нагревателя печи для трёх фаз умножают L_НЭ и G_НЭ на число НЭ.

     8. Выполняют эскиз размещения нагревателя  в печи, руководствуясь рекомендуемыми соотношениями взаимного расположения проводников нагревателя приведёнными на рис. 3-5 и в табл. 5. 
 
 
 
 
 
 
 

Таблица 5 

 

     Для проволочного спирального нагревателя общая длина спирали в свёрнутом виде

     

                (13)

     Для зигзагообразного нагревателя общая  длина зигзага в свёрнутом  виде

     

                    (14)

Эскиз выполняют в виде развёртки внутренней поверхности печи, на которой размещены нагревательные элементы. Нагревательные элементы показывают в виде полей, ограниченных контуром, не изображая отдельных витков спирали или волн зигзага.

На эскизе должны быть показаны размеры, определяющие взаимное расположение рядов нагревателя на внутренней поверхности печи. Примеры выполнения эскиза приведены на рис. 10.

Число рядов  нагревателя выбирают, учитывая число  фаз, число нагревательных элементов, условие равномерности нагрева и эффективного использования поверхности стенки печи. Длина ряда нагревателя должна быть на 100-200 мм меньше длины стенки печи, на которой он расположен.

     Если  выяснится, что нагреватель не может  быть размещён в печи, то для уменьшения его размеров необходимо увеличить рабочую температуру нагревателя, при необходимости выбрав более жаростойкий материал, либо уменьшить напряжение на НЭ, например от 220 до 127 В, однако последнее заметно повышает стоимость печи за счет понижающего автотрансформатора. После этого расчет повторяют. 

     

Рис.10 Примеры  выполнения эскиза размещения нагревателей: а) камерная печь, зигзагообразный нагреватель  на стенке; б) камерная печь, спиральный нагреватель на трубках; в) шахтная печь, спиральный нагреватель на полочках 
 

Проверка  температуры нагревателя  в работе.

     Температура нагревателя в работе определяется из уравнения

                              (15)

где Р_И=Р_П(1 -γ), причем γ - расчетный коэффициент тепловых потерь, который приближенно может быть принят равным 0,25; Т_Н,Т_И - абсолютная температура соответственно нагревателя и изделия, К; ε_н, ε_и - степень черноты поверхности соответственно нагревателя и изделия, причем можно принять ε_н = 0,8, а значение ε_и для разных материалов приведены в табл. 5; F_И - площадь поверхности изделия, которую можно приближенно принять равной 0,4 от общей площади футеровки рабочей камеры печи;   F_АКТ   - активная поверхность нагревателя (формула(6)).

Выражения для  расчета F_aкt приведены в табл. 5. Взаимные поверхности облучения F₁₂,F₁₃,F₃₂ определяют из выражений:

                           (16)

где F_H - площадь поверхности нагревателя; F_ФУТ - площадь футеровки печи; φ_12Н, φ_12НН   - коэффициенты взаимною облучения, характеризующие экранирование отдельными гранями нагревателя друг друга и взаимоэкранирование соседних рядов нагревателя.

Формулы для  расчета F_H приведены в табл. 6. Если нагреватель выполнен в соответствии с рекомендуемыми соотношениями и размерами (рис. 3-5), то для расчета можно воспользоваться значениями φ_12Н, φ_12НН приведенными в табл. 6. Если конструкция нагревателя отличается от рекомендуемой, необходимо воспользоваться формулами для расчета φ_12Н, φ_12НН из [1].

Преобразуя выражение (15), с учётом приведенных выше допущений получим

                                  (17) 

     После определения температуры нагревателя  в работе целесообразно уточнить, удовлетворяет ли выбранный нагреватель  условию заданного срока службы по графикам (рис. 11) и сделать вывод о работоспособности рассчитанного нагревателя для ЭПС. 

Таблица 6

     

      
 
 

     

     Рис. 11. Зависимость температуры нагревателей от диаметра проволоки (толщины ленты) и срока службы при m = 10 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Список  литературы

1.   Свенчанский  А.Д. Электрические промышленные  печи. Ч. 1: Электрические печи сопротивления  Учебник для вузов   М.: Энергия, 1975. 384 с.

2.  Электротермическое  оборудование: Справочник / Под общ. ред. А.П. Альтгаузена. М.: Энергия, 1980. 416 с.

3.  Электротехнологические  промышленные установки / Под ред. А.Д. Свенчанского. М: Энергоиздат, 1982. 400 с.

4.  Болотов  А.В., Шепель Г.А. Электротехнологические  установки. М.: Высш.. школа,1988.336 с.

5.  Электроснабжение  и  автоматизация  электротехнологических установок,  А.Д. Свенчанский, З.Л. Трейзон.Л.А Минухи В.П. Смирнов. М.: Энергия,

1980.

6. Альтгаузен  А.П. и др. Электрооборудование  и автоматика электротехнологических установок.  М: Энергия, 1978.