ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ  РАСЧЕТ  ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ  ПЕЧИ  СОПРОТИВЛЕНИЯ

Темников  Евгений  Александрович

Милютин  Алексей  Юрьевич

студенты  4  курса,  энергетического  института,  Омского  государственного  технического  университета, 
РФ,  г.  Омск

Кузнецов  Кирилл  Геннадьевич

студент  1  курса,  энергетического  института,  Омского  государственного  технического  университета, 
РФ,  г.  Омск

Е-mail:  EvgenTemnikov@mail.ru

Введение

Электрические  печи  сопротивления  и  электронагревательные  приборы  получили  широкое  распространение  в  промышленности,  транспорте,  строительстве,  сельском  хозяйстве,  медицине  и  быту  благодаря  таким  достоинствам,  как  простота,  надежность,  относительно  высокий  КПД,  экологичность.  В  промышленности  электрические  печи  сопротивления  (ЭПС)  применяют  для  плавления  цветных  металлов,  нагрева  металлических  изделий  перед  пластической  деформацией,  термообработки,  сушки.  ЭПС  обеспечивают  сравнительно  точный  и  равномерный  нагрев  при  высоком  КПД  и  скорости  нагрева,  могут  работать  с  защитной  атмосферой  и  вакуумом,  что  позволяет  применять  их  для  широкого  круга  технологических  процессов.  В  данной  работе  проведем  электрический  расчет  электропечи  периодического  действия  камерной  конструкции

1.  Исходные  данные:

,  ,  , 

Материал  изделия:  Сталь

Конструкция  нагревателя:  Проволочный  зигзаг  на  керамической  полочке

Рисунок  1.  Камерная  электропечь:  а)  вид  сбоку;  б)  вид  спереди;  1  —  дверца;  2  —  футеровка;  3  —  изделие;  4  —  нагреватель.  Принимаем  схему  соединения  нагревателей  «звезда»

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

Зная  конечную  температуру  изделия    и  ,  определим  необходимое  значение  температуры  нагревателя.  t_н  =1075  [⁰С]

3.  Выбирают  материал  нагревателя  из  условия

+  50  .

Наименование  материала: 

двойной  нихром  ОХ23Ю5А

g=7270  [кг/м³]

r=(1,4+5×10^-5t)10^-6  [Омм]

T_м.р=1200  [°С]

4.  Определимдля  заданного  материала  изделия,  используя  известные  значения  и  .

5.  Определяют  удельную  поверхностную  мощность  реального  нагревателя  ,  где  коэффициент  e¢/d  =3,0;  e  =  0,8.

6.  Мощность  одного  НЭ  ,  где    —  число  фаз,    —  число  параллельных  ветвей.

7.  Определяют  размеры  нагревательного  элемента. 

Для  проволочного  нагревателя  круглого  сечения,  диаметром  d:

После  расчета  d,  выберем  ближайшее  стандартное  значение: 

после  чего  определяют  длину    и  массу    нагревательного  элемента.

где    —  плотность  материала  нагревателя,  кг/м.

Для  определения  общем  длины    и  массы  нагревателя  печи  для  трех  фаз  умножаем    и    на  число  нагревательных  элементов:

8.  Эскиз  размещения  нагревателя  в  печи.

Рисунок  2.  Проволочный  зигзагообразный  нагреватель:  а)  общий  вид;  б)  проволочный  зигзаг  на  полочке

Для  зигзагообразного  нагревателя  общая  длина  зигзага  в  свёрнутом  виде

Проверка  температуры  нагревателя  в  работе

Температуру  нагревателя  в  работе  определим  из  уравнения:

;

где  ,  причем    —  расчетный  коэффициент  тепловых  потерь;  -  абсолютная  температура  соответственно  нагревателя  и  изделия;  —  степень  черноты  поверхности  соответственно  нагревателя  и  изделия;  [м²]  —  площадь  поверхности  изделия;  —  активная  поверхность  нагревателя.

Площадь  поверхности  нагревателя:

Коэффициент:

Коэффициент:

Взаимные  поверхности  облучения: 

Площадь  активной  поверхности  нагревателя:

[кВт];

Абсолютная  температура  изделия:    [К];

Абсолютная  температура  нагревателя  в  работе:

[К]

1047  [⁰С];

Выбранный  нагреватель  удовлетворяет  условию  заданного  срока  службы  и  является  работоспособным  нагревателем  для  электрической  печи  сопротивления.

Список  литературы:

1. Коврижин  Б.Н.,  Седов  А.В.,  Харченко  М.С.  Электрический  расчет  электрической  печи  сопротивления:  Методические  указания  к  расчетно-графической  работе.  Изд-во  ОмГТУ,  2001.  —  26  с.