Задача № 2. РАСЧЕТ И ВЫБОР НАГРЕВАТЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

ПЕЧИ СОПРОТИВЛЕНИЯ.

Исходные данные:

Рн =17 кВт

U_Н = 380 В

t_Р = 800° С

Размеры (внутренние) печи:

Ширина 0,8 м .

Высота 0,6 м

Определить:

1. Основные электрические величины: I_л, I_ф, R_л, R_ф, Р_ф.

2. Параметры нагревательного элемента d, W, L_ф, R_ф, W_д.

3. Массу и способ укладки нагревательного элемента в печи.

Отношение ширины к толщине нагревательного элемента m

Решение:

1. Определение основных электрических величин;

а) определение линейных и фазных токов нагрузок по формулам:

I_л=P_н/U_н=17·10³/380=44,8 А

I_ф=P_ф/U_ф= I_л/ =44,736/ =25,858 А

R_л=U_л²/P_н=380²/17·10³=8,494 Ом

P_ф=U_ф²/P_ф=220²/5,66·10³=8,55 Ом, где Р_ф=Р_н/3=17/3=5,66 кВт

где Р_н - номинальная мощность печи, кВт;

U_л - напряжение линейное, В;

U_ф - напряжение фазное, В.

б) По (3) т.8-25 выбираем нагревательный элемент круглого сечения Х15Н6О-Н с t_р=950⁰С;

с удельным сопротивлением ₂₀=1,12 мкОм · м;

поправочный коэффициент электрического сопротивления =1,089

при t_p= 800°С (3) т. 8-27.

2. Определение параметров нагревательных элементов.

2.1 Выбор формы (ленточный или проволочный) производится в зависимости от мощности печи по (3) т.8-29.

Диаметр круглого сечения (в виде спирали или зигзага)

где - удельное электрическое сопротивление материала в горячем состоянии, Ом·м;

W_д - допустимая удельная поверхностная мощность нагревателя, Вт/м²

Р_ф - мощность на фазу, Вт.

_гор=₂₀·=1,12·1,089=1,219·10^-6 Ом·м

где - поправочный коэффициент электрического сопротивления при 800°С =1,089 (3) т. 8-27.

₂₀= 1,12 мкОм·м (3) т. 8-25 для нихромного сплава X15H60-H.

W_д=_пр·W_s·_эф=0,333·0,58·0,68

где _эф = 0,68 (2) т. 45-4;

W_s = 0,58 Вт/см² рис.45-9.

_пр=

мм

Выбираем по (3) т.8-25 Х15Н60-Н =1,4 мм стержень круглого сечения.

2.2 Определение длины нагревательного элемента.

где R – сопротивление нагревательного элемента.

2.3 Определение параметра нагревательного элемента в форе ленты или стержня прямоугольного сечения; размер сечения.

, м

где m=a/b – отношение ширины к толщине нагревательного элемента по (3) стр. 154

2.4 Длина ленты (или стержня) на фазоветвь.

, м

2.5 Определение сопротивления нагревательного элемента.

R_ф=L_ф/S=1,719 · 10^-6· 7,489/1,53·10^-6=5,45 Oм

где S=F=d²/4=3,14·1,4²/4=1,539 мм²

Метод укладки нагревательного элемента в камере зависит от конструктивных размеров проволочного спирального и ленточного зигзагообразного нагревателя.

Значение Д, А, S по (2) стр. 154 и размерности.

3. Определение удельной поверхностной мощности нагревательного элемента и теплоизоляционных материалов и их выбор.

а) Расчет удельной поверхностной мощности идеального нагревателя и нагреваемого изделия.

W_ид=_пр W_s =0,333·5,8= 1,93 Вт/см²; W_s =5,3 Вт/см²

где _пр - приведенный коэффициент теплового излучения.

W_s - удельная поверхностная мощность при теплообмене двух абсолютно черных тел, по рис. 45-9.

б) Определение типа применяемых тепло-изоляционных материалов
и их монтаж выполняется руководствуясь по (3) Г. 1-3, Г.2-1, 2-7.

в) Расчет сечения токоведущих токопроводов и пускорегулирующих устройств выполняется по (5, 6, 7).

Таблица №2

Задания для расчета и выбора нагревательных элементов печи сопротивления по курсу «Электротехнологические установки»

Наименование данных	Задания

Мощность печи, Р_н, кВт	21,6	1,8	1,65	1,55	1,7	5,5	9,3	13,1	10,9	8,6	7,7	27,5	13,5
Напряжение питающей сети, U_н, В
Рабочая температура печи Т_П, ⁰С
Размеры печи: Ширина, м Высота, м	0,5	0,6	0,55	0,52	0,6	0,7	0,7	0,9	0,68	1,4	0,8	1,5	0,9
0,4	0,5	0,5	0,42	0,4	0,5	0,6	0,6	0,5	1,0	0,6	1,2	0,75
m=a/b
Продолжение таблицы
Наименование данных	Задания

Мощность печи, Р_н, кВт	5,7	9,6	12,7	10,7	8,1	7,3	3,9	3,5		3,6		4,5
Напряжение питающей сети, U_н, В
Рабочая температура печи Т_П, ⁰С
Размеры печи: Ширина, м Высота, м	0,5	0,75	0,92	0,82	0,6	0,5	0,4	1,7	1,9	0,5	0,9	0,55	1,2
0,35	0,6	0,7	0,7	0,4	0,3	0,35	1,3	1,5	0,3	0,6	00,4	0,8
m=a/b