Основные свойства материалов для нагревательных элементов
Контрольная работа.
Общие указания
При выполнении контрольных заданий следует учесть, что пояснительный текст в работе должен быть кратким, расчеты следует выполнять с написанием всех используемых формул с последующей подстановкой в них числовых значений. Обязательно указываются размерности величин. Схемы, графики и круговая диаграмма, приводимые в контрольных заданиях, должны выполняться аккуратно с использованием стандартных обозначений. После заключительных выводов по работе приводится список использованной литературы, ставится подпись студента и дата выполнения задания.
Работы, выполненные с нарушением указанных требований, возвращаются студенту для внесения исправлений.
Контрольные задания выполняется по исходным данным, приведенным в таблице. Вариант задания выбирается по номеру студента в списке группы.
Контрольное задание № 1
Задача 1.
Электрическая печь сопротивления для нагрева стальных изделий в окислительной атмосфере имеет мощность на фазу , кВт и напряжение Uф,
.
Требуется:
1. Описать принцип работы печи сопротивления (табл. 1).
2. Рассчитать ленточный и проволочный зигзагообразные свободно подвешенные металлические нагреватели при температуре нагрева изделия ,°C, приняв коэффициент теплового излучения стали
=0,8.
3. Выбрать стандартные размеры сечений нагревательных элементов. Уточнить расчёт по удельной поверхностной мощности.
Данные для расчета приведены в табл. 2.
Таблица 1
Вариант | Тип печи | Вариант | Тип печи |
1,11,21 | камерная | 6,16,26 | барабанная |
2,12,22 | шахтная | 7,17,27 | карусельная |
3,13,23 | с выдвижным подом | 8,18,28 | толкательная |
4,14,24 | колпаковая | 9,19,29 | протяжная |
5,15,25 | конвейерная | 10,20,30 | прямого нагрева |
Таблица 2
Данные | Варианты | |||||||||
![]() | ||||||||||
![]() | ||||||||||
![]() | ||||||||||
![]() | ||||||||||
![]() | ||||||||||
![]() | ||||||||||
![]() | ||||||||||
![]() | ||||||||||
![]() |
Указания к решению задачи
Расчет нагревательных элементов заключается в выборе его материала, определении геометрических размеров, массы нагревателя и силы тока на одну фазу. При выборе материала нагревателя необходимо, чтобы его рабочая температура
была на
выше
.
По максимальной температуре нагреваемого изделия выбирают материал нагревательных элементов (см. табл.1.1).
Таблица 1.1
Основные свойства материалов для нагревательных элементов
Материал | Плот-ность, т/м3 | Удельное электрическое сопротивле-ние при ![]() ![]() | Температурный коэффициент электрического сопротивления, (1/°С)·10-3 | Температура плавления, °С | Максимальная рабочая температура, °С |
Нихромы: Х20Н80-Н Н20Н80-Т3 Х15Н60-Н | 8.4 8.2 7.9 | 1.1 1.27 1.1 | 0.035 0.022 0.1 | ||
Железохромо-никелевые сплавы: Х25Н20С2 Х23Н18 | 7.84 7.8 | 0.92 0.9 | 0.38 0.4 | ||
Нихромы с алюминием; ХН701О Х15Н60Ю3 А | 7.9 7.9 | 1.34 1.21 | - - | ||
Железохромо-алюмиевые сплавы: ОХ27Ю5А ОХ23Ю5А Х13Ю4(фех- раль) | 7.2 7.27 7.3 | 1.42 1.35 1.26 | 0.022 0.05 0.15 |
Для выбранного материала с учетом его максимальной рабочей температуры и определенной конструкции нагревателя определяют значение допустимой удельной поверхностной мощности нагревателя (определение значения
- см.ниже).
Расчетный диаметр (м) нагревателя круглого сечения (проволочный зигзаг, спиральный) определяется по формуле:
,
где - удельное электрическое сопротивление материала в горячем состоянии,
;
- допустимая удельная поверхностная мощность нагревателя,
.
Расчетная длина проволоки на фазу, :
.
Для ленточного нагревателя прямоугольного сечения размеры сечения (м) определяются по формуле:
,
где (рис.1).
Обычно для ленточных нагревателей выбирают в пределах (5¸15) в соответствии с сортаментом выпускаемой ленты. Длина ленты на фазоветвь,
:
.
Допустимая удельная поверхностная мощность нагревателя определяется по формуле:
,
где - коэффициент эффективности излучения нагревателя находится по табл. 1.2.;
- удельная поверхностная мощность идеального нагревателя.
Величина коэффициента излучения материала нагревателя принимается равной (0,64¸0,75).
Таблица 1.2