Расчет шахтной печи

 

Определение КПД  печи: 

       η = (Q _{полезн.} / P_уст.) • 100% 

       η = 67,76/172,12 = 40% 

       Таблица 4.1     Сводная таблица теплового баланса 

 

       4.4 Расчет нагревательных элементов 

       Печь  двухзонная  :

       I  зона — W₁ = 90 кВт

       II зона — W₂ = 90 кВт 

       Выбираем  марку материала нагревателя: проволока нихром марки Х20Н80 по Т_нагр. = t_мк + 100°C = 1000°C 

       P_ф = W₁/3 = 90/3 = 30 кВт 

       Мощность  на одной фазе 30 кВт 

       Соединение  нагревателей зоны в треугольник:

       V_ф =  V _{л ин} / √3 = 380/√3 = 220 В 

       Сопротивление фазы: 

       R_ф =  V_ф² / P_ф • 10³ = 220 ² / 30 • 10³ = 1,613 Ом 
 
 

       Диаметр проволоки: 

       d = ³ √ (4 • 10⁵ • ρ_уд. • P_ф² / π² • V_ф² • W), (мм) 

       где

       ρ_уд  — мощность одной фазы (кВт);

V_ф — напряжение фазное (В);

W — удельная поверхностная мощность нагревателя (Вт/см²) 

W/W_ид = α

При расположении спиралей проволочных  в пазу α = 0,31

W_ид ( |1|, стр. 175), принимаем 7,5

W = W_ид. • α = 7,5 • 0,31 = 2,32 

       d = ³ √ (4 • 10⁵ • 1,15_. • 30² / 3,14² • 220² • 2,32) = 4,2 ≈ 4 мм 

       Площадь поперечного сечения проволоки q (мм²):

       q = πd² / 4 = 3,14 • 4,2² / 4 = 13,84 (мм²) 

       Определяем  длину проволоки (м): 

       L = R_ф • q / ρ = 1,613 • 13,84 /1,15 = 19,42 (м) 

       К_с = 5 — коэффициент сердечника ( |3|, стр. 348)

       К_п = 4 — коэффициент плотности намотки ( |1|, стр. 173) 

       К_с = D/d;

       К_п = h/d 

       D = К_с • d = 5 • 4,2 = 21 мм

       h = К_п • d = 4 • 4,2 = 16,8 мм 

       Расстояние  между витками:

       a = 2d = 2 • 4,2 = 8,4 (мм) 

       Длина витка спирали:

       L_в = πD = 3,14 • 21 = 65,94 (мм) 

       Длина выводов нагревателя: 

       L_выв = b + 100 мм, (мм) 
 

            где

                     b — толщина стенки печи (мм) 

       L_выв =575 + 100 = 675 (мм) 

       Длина спирали нагревателя одной фазы: 

       l = L _пров. • К_п / π • К_с = 19,42 • 4 / 3,14 • 5 = 4,94 (м)

       С_{1 паза} = π •d = 3,14 • 1,49 = 4,67 (м) 

       Эта длина спирали укладывается в  одну фазу в три паза. 

       Количество  витков в одной фазе: 

       r = L_сп / L_витк =  4940/65,94 = 75 витков 

       В одном пазу r_паз = r/3 = 75/3 = 25 витков 

       Общая длина спирали  в зоне: 

       L_общ = 4,94 • 3 = 14,82 (м) 

       Мощность  спирали ( |3|, стр. 347) 

       N_н = 0,1D • l • W /К_п = 0,1 • 36 • 14,5 • 2,32/4 = 30,27 (кВт) 

       Расчет  соответствует выбранной мощности, а диаметр проволоки нагревателя 4 мм — стандартный.

       Выбираем  P_ф = 30 кВт, а мощность зоны 90 кВт. 

       Расчет  нагревателей второй зоны аналогичен вышепредставленному.