Контрольная работа по "Физике"

Задача 2.  В электрической печи сопротивления нагреваются стальные изделия в окислительной среде (ОС) или защитной - (ЗС). Нагрев изделий производится от температуры t1 = 200 ºС до температуры t2, ºС. Масса загрузки изделия  составляет Gм, т.  Время нагрева τнагр., ч,   к.п.д. печи ηп  и другие данные приведены в таблице 2.

Требуется определить:

1.        Среднюю мощность печи, обеспечивающую нагрев загрузки до заданной температуры.

2.        Установленную мощность печи.

3.        Суммарные тепловые потери печи.

4.        Удельный расход электроэнергии.

5.        Как изменится к.п.д. печи, если суммарные тепловые  потери печи снизить на 5%?  

Изменится ли при этом удельный расход электроэнергии?                                  

Таблица 2 – Исходные данные для решения задачи 2

Примечание. В качестве газа принять азот.

Решение:

Полезное количество теплоты определяется  как:

[pic 1]Дж.

Здесь tм1, tм2 – соответственно начальное и конечное значение  температуры материала загрузки;

        см – средняя удельная теплоемкость материала загрузки ([pic 2]Дж/кгºС);

Gм –  масса загружаемого материала.

Массовый расход газа Gг:

[pic 3] кг,

где υг – объемный расход газа за 1 час работы печи;  

        k – удельный расход газа на единицу массы загрузки печи (k=0,01÷0,015 м3/кг);  

γ – плотность газа.

Расход тепла на нагрев газа:

[pic 4] Дж,

где сг  – средняя удельная теплоемкость газа ([pic 5] Дж/кгºС).

Определим количество теплоты, расходуемое за цикл нагрева:

ηп = Qпол /Qц,

Откуда:

[pic 6]Дж.

[pic 7] (так как не заданы потери при загрузке - выгрузке).

1. Потребная (средняя) мощность садочной печи определяется по расходу теплоты в период нагрева (по Qнагр):

[pic 8]кВт.

2. Установленная мощность печи связана с потребляемой мощностью соотношением:

[pic 9]кВт,

где kм = 1,5– коэффициент запаса мощности.

3. Суммарные тепловые потери печи:

[pic 10]Дж.

Удельный расход электроэнергии:

[pic 11]кВт⋅ч/кг.

Если суммарные тепловые потери снизить на 5%, то КПД незначительно увеличится.

Удельный расход энергии при этом незначительно уменьшится.

Задача 4. Определить размеры нагревателей: проволочного (ПНЭ) или ленточного (ЛНЭ) трехфазной однозонной печи. Мощность печи Рп., кВт; температура нагрева изделий в печи tизд., ºС. Напряжение питающей сети U,В. Нагреватели должны быть расположены равномерно на суммарной площади стен Fст.∑ . Нагреваемый материал изделия и другие данные приведены в таблице 4.

Таблица 4 – Исходные данные для решения задачи 4

Решение:

По максимальной температуре нагрева изделия выбираем материал нагревателя, учитывая, что предельно допустимая температура этого материала должна быть равна