Тепловой расчет электрической камерной печи

Министерство образования и науки Российской Федерации

ФГАОУ ВПО «Уральский федеральный университет имени первого

Президента России Б.Н. Ельцина»

Институт новых материалов и технологий

Кафедра «Теплофизика и информатика в металлургии»

Расчетная работа

         “ ТЕПЛОВОЙ РАСЧЁТ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ  КАМЕРНОЙ ПЕЧИ “

       Студент: Басарев А.И

       Группа: НМТВ-353202д-КУ

       Преподаватель: Гольцев В.А        

Екатеринбург 2018

 ПОРЯДОК РАСЧЁТА ВРЕМЕНИ ПЕРВОГО ПЕРИОДА (τ1)

1. При известных размерах печи устанавливают эффективную, как правило, вся внутренняя поверхность кладки печи , излучающую на металл.[pic 1]
2. При известных размерах заготовок и их размещении в печи определяют угловой коэффициент с металла на металл φм.м. К примеру, для изделий в виде плиты (одной или нескольких) лежащих на поде в один ряд по высоте φм.м = 0. Для изделий в виде цилиндров диаметром d, расположенных на поде в один ряд по высоте, но с промежутками между осями С, угловой коэффициент с металла на металл может быть рассчитан по выражению:

.[pic 2]

После этого может быть определён угловой коэффициент с металла на кладку:

φм.к = 1 – φм.м.

Угловой коэффициент с кладки на металл обычно находят, как отношение:

.[pic 3]

Полученное значения угловых коэффициентов используют для расчёта Спр.

1. Принимаем эффективную температуру в печи в конце первого периода нагрева и во втором периоде обычно на 50÷70ºС выше конечной температуры нагрева металла, т.е.:

,[pic 4]

где  – задаётся технологами.[pic 5]

1. Из условия наилучшего использования мощности печи принимают температуру поверхности металла в конце первого периода:

.[pic 6]

1. Определяем удельный тепловой поток на металл в первом периоде нагрева

.[pic 7]

Эффективная температура печи в начале нагрева

.[pic 8]

Коэффициенты теплообмена в начале, в конце и средний за первый период нагрева, Вт/(м2·К):

 ,[pic 9]

 ,[pic 10]

 .[pic 11]

Число теплового подобия в первом периоде

 ,[pic 12]

где l – определённый размер нагреваемого тела (радиус цилиндра или прогреваемая толщина пластины), м;

λм – средний коэффициент теплопроводности металла в интервале (tп.нач … tп.1), Вт/(м·К).

Если число Bi ≤ 0,25, то тело можно считать теоретически тонким, что означает равенство температур по всему сечению изделия, т.е. температура массы тела в конце первого периода равна температуре поверхности и температуры середины. Если Bi > 0,25, то определяют температурный перепад Δt = (tп1 – tс1) по сечению тела, а затем температуры массы тела в конце первого периода нагрева.

Для пластины

.[pic 13]

Для цилиндра

,[pic 14]

где λм – коэффициент теплопроводности металла в конце первого периода нагрева, Вт/(м·ºС);

tм1 – температура массы в конце первого периода нагрева, ºС.

1. Находим приращение теплосодержания Дж/кг нагреваемого изделия (следует взять из таблицы справочника при начальной температуре tп1.

,[pic 15]

где см – средняя теплоёмкость в интервале температур (tм.нач … tм1), которое определяют следующим образом:

 .[pic 16]

1. Вычисляем количество теплоты, поглощённое одним изделием за время первого периода:

Qм = gшт · Δiм,

где gшт – масса изделий, кг/шт.

1. Находим продолжительность первого периода, с.

 ,[pic 17]

где   – эффективная поверхность одного изделия, м2.                                                                                                                                                                                                 ПОРЯДОК РАСЧЁТА ВРЕМЕНИ ВТОРОГО ПЕРИОДА (τ2) [pic 18]