Типы печей с элементами сопротивления, их разделение по температуре нагрева. Конвейерная нагревательная печь, ее проектирование. Габариты печи, ее рабочий эскиз. Выбор огнеупорных и теплоизоляционных материалов конструкции. Тепловой расчет печи.
Аннотация к работе
Электропечи косвенного нагрева с элементами сопротивления широко распространены не только во всех отраслях промышленности, но и в быту. Основные преимущества печей с элементами сопротивления следующие: возможность равномерного нагрева при соответствующем расположении нагревателей и устройства циркуляции печной атмосферы при нагреве в расславленных солях; К недостаткам таких печей следует отнести необходимость периодической смены нагревателей (элементов сопротивления) и высокие затраты энергии на нагрев печи и изделий, доведение рабочего пространства до требуемой температуры. В металлообрабатывающей промышленности электропечи косвенного нагрева применяются: для сушки изделий небольших размеров, но выполненных с большой точностью; Каждая конструкция из этих печей может быть разделена на: печи с периодической загрузкой (камерные, шахтные, с выдвижным подом и др.);Рассчитать и спроектировать нагревательную печь: Тип печи электрическая Производительность печи, 350кг/чПоэтому правильное определение времени нагрева имеет большое значение при расчете и конструировании нагревательных печей. Методы расчета нагрева металла (заготовки, детали) зависят от того, к какой категории нагреваемое тело можно отнести, к категории теплотехнически "тонких" или "массивных" тел. "Тонкими" телами с точки зрения нагрева называются такие тела, у которых разность температур по сечению тела невелика и ею можно пренебречь - считать, что температура по сечению тела при нагреве одинаковая.Коэффициент теплоотдачи в формуле для определения числа подобия Био характеризует интенсивность переноса тепла в печи на поверхность нагреваемого тела (В случае охлаждения тела он характеризует интенсивность теплоотдачи с поверхности охлаждаемого тела к окружающей среде). Коэффициент теплоотдачи складывается из коэффициента теплоотдачи лучеиспусканием и коэффициента теплоотдачи конвекцией: Коэффициент теплоотдачи конвекцией в нагревательных печах без искусственной циркуляции продуктов горения изменяется незначительно и может быть принят =10-20 . Коэффициент теплоотдачи лучеиспусканием при постоянной температуре печи определяется по формуле: [(Тп/100) 4 - (Тм/100) 4] / (Тп-Тм), , где - температура печи, К.Коэффициент теплопроводности ? характеризует способность тела проводить теплоту и зависит от природы вещества, его структуры, температуры и некоторых других факторов.Отношение S к полной толщине нагреваемого тела А называется коэффициентом несимметричности нагрева ?: ?=S/A, ?=0,5 3.2 Расчет нагрева теплотехнически "тонких" тел 3.2.1 Расчет "тонкого" тела при постоянной температуре печиОпределение размеров конвейерной ленты печи ведется исходя из производительности печи, продолжительности нагрева заготовки при принятом расположении заготовок в печи. Обычно задается весовая производительность печи G кг/ч; зная вес нагреваемой заготовки М кг/шт., можно определить штучную производительность N: N=G/М, шт. Задавшись расположением заготовок - расстоянием между соседними заготовками - и определив продолжительность нагрева заготовки при этом расположении, можно определить количество заготовок n, которое должно быть одновременно в печи: n=N· n 1=49*1=49 шт.Обычно для постройки термических печей используются в качестве огнеупорного материала шамотный кирпич (обычный и легковесный) и реже высокоглиноземистый и иногда корборундовые кирпичи и изделия. В качестве теплоизоляционных материалов используются: диатомитовый кирпич, вермикулитовые плиты, асбоцементные плиты, а также засыпки: асбестовые, диатомит и трепел, шлаковая и минеральная вата. Исходя из температуры в рабочем пространстве печи 1050°С ограничиваемся теплоизоляционным материалом в виде пеношамота.Для печей, работающих непрерывно, так что в стенах, своде и поду печи устанавливается стационарное распределение температур, применяются одни огнеупоры и одни конструкции.Толщина внутреннего слоя применяется в пределах от 1/2 кирпича (115 мм) до 1 кирпича (230-250 мм) и соответственно наружного теплоизоляционного слоя в пределах от 1/2 кирпича (115 мм) до 1 кирпича (230-250 мм).(780-20)
Qполез= 350*0,52 3,6 = 38422Принимаем сталь 30Определим тепловое сопротивление слоев футеровки. Для двухслойной кладки в 1м приближенно можно принять, что средняя температура шамотного слоя: тс=0,5 (810-20) =365?С тср=0,5 (твн тс) =0,5 (810 365) =557,5?С где твн - температура внутренней кладки тв - температура воздуха в цехе тср2=0,5 (tc тв) =0,5 (557,5 20) =288,75?Са) F1 бок. ст=2,21,2=4,73м2 б) F1 пода=3,140,62=1,13м2 в) F1 торец=3,140,62=1,13м2(размеры окна выбирают конструктивно) 6.
План
Содержание
1. Введение
2. Техническое задание
3. Расчет нагрева металла
3.1 Определение "массивности" нагреваемых тел
3.1.1 Коэффициент теплоотдачи
3.1.2 Коэффициент теплопроводности
3.1.3 Расчетная прогреваемая толщина нагреваемого тела
3.2 Расчет нагрева теплотехнически "тонких" тел
3.2.1 Расчет "тонкого" тела при постоянной температуре печи
4. Определение габаритов печи
5. Выбор огнеупорных и теплоизоляционных материалов конструкции и толщины стен, свода и пода печи, составление рабочего эскиза печи
5.1 Выбор огнеупорных и теплоизоляционных материалов
5.2 Конструкции кладки печей
5.2.1 Рекомендуемые конструкции кладки стен печи
6. Тепловой расчет электропечей сопротивления
6.1 Определение тепла, пошедшего на нагрев вспомогательных устройств
6.2 Определение удельных тепловых потерь стенки
6.3 Определение расчетных поверхностей
6.4 Определение потерь через отверстие
6.5 Потери тепла на короткое замыкание составляет около 90% от потерь через кладку
6.6 Неучтенные потери
6.7 Выходное количество тепла
6.8 Определение мощности
6.9 Определение КПД печи
7. Расчет электрических нагревательных элементов
7.1 Нагревательные элементы соединяют в звезду
7.2 Определение диаметра проволоки
7.3 Сечение проволоки
7.4 Проволочные сопротивления располагают в виде цилиндрической спирали
7.5 Длина витка спирали
7.6 Длина выводов нагревателя
7.7 Длина проволоки в спирали без выводов
7.8 Количество витков в спирали
7.9 Длина спирали одного элемента l=h2, мм, l=14316=4,4м
Список использованной литературы
Введение
Электропечи косвенного нагрева с элементами сопротивления широко распространены не только во всех отраслях промышленности, но и в быту. Основные преимущества печей с элементами сопротивления следующие: возможность равномерного нагрева при соответствующем расположении нагревателей и устройства циркуляции печной атмосферы при нагреве в расславленных солях;
удобство и простота регулирования температуры как ручного, так и автоматического;
компактность, чистота и создание культурных условий для обслуживающего персонала;
возможность и удобство применения контролируемых атмосфер и вакуума.
К недостаткам таких печей следует отнести необходимость периодической смены нагревателей (элементов сопротивления) и высокие затраты энергии на нагрев печи и изделий, доведение рабочего пространства до требуемой температуры.
В металлообрабатывающей промышленности электропечи косвенного нагрева применяются: для сушки изделий небольших размеров, но выполненных с большой точностью;
термообработки различных деталей и заготовок;
нагрева цветных сплавов и под обработку давлением;
плавление цветных сплавов на алюминиевой и магниевой основе;
нагрева под термообработку и обработку давлением в вакууме и контролируемых атмосферах.
Типы и конструкции печей с элементами сопротивления многочисленны и разнообразны. Их можно разделить по температурам нагрева: низкотемпературные тн=600 - 650°С;
Каждая конструкция из этих печей может быть разделена на: печи с периодической загрузкой (камерные, шахтные, с выдвижным подом и др.);
печи с непрерывной загрузкой (толкательные - проходные, конвейерные, с роликовым подом и др.).
Конвейерная печь - печь непрерывного действия с перемещением садки на горизонтальном конвейере.
Под печи представляет собой конвейер - полотно, натянутое между двумя валами, которые приводятся в движение специальными двигателями. Нагреваемые изделия укладываются на конвейер и передвигаются на нем через рабочее пространство печи. Конвейерная лента может быть выполнена плетеной из нихромовой сетки, штампованных пластин и соединяющих их прутков, а также для тяжелых нагреваемых изделий - из штампованных или литых цепных звеньев.
Конвейер размещается целиком в камере печи и не остывает. Однако валы конвейера находятся в очень тяжелых условиях и требуют водяного охлаждения. Поэтому часто концы конвейера выносят за пределы печи. В этом случае значительно облегчаются условия работы валов, но возрастают потери теплоты в связи с остыванием конвейера у разгрузочных и загрузочных концов. Нагреватели в конвейерных печах чаще всего размещаются на своде или в поду под верхней частью ленты конвейера, реже - на боковых стенках.
Конвейерные нагревательные печи в основном применяются для нагрева сравнительно мелких деталей до температуры около 1200 К.