Богданов С.П. Расчет печей сопротивления: методические указания - файл n1.doc

приобрести
Богданов С.П. Расчет печей сопротивления: методические указания
скачать (732.5 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc733kb.29.05.2012 23:30скачать

n1.doc

  1   2   3   4   5   6   7   8
Федеральное агентство по образованию

_______________________________________________________________

Государственное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

Санкт-Петербургский государственный технологический институт

(Технический университет)

_______________________________________________________________________________________

Кафедра технологии электротермических и плазмохимических

производств

С.П.Богданов


РАСЧЕТ ПЕЧЕЙ СОПРОТИВЛЕНИЯ
Методические указания

Санкт-Петербург

2006

УДК 66.041.38

Богданов, С.П. Расчет печей сопротивления [Текст]: методические

указания / С.П.Богданов – СПб.: СПбГТИ(ТУ), 2006.- 36с.

Методические указания содержат подробное описание теплового расчета футеровки и нагревательных элементов средне- и высокотемпературных электрических печей сопротивления в которых теплопередача осуществляется за счет излучения. Приведены основные характеристики материалов, применяемых при изготовлении печей.

Методические указания предназначены для студентов 5 курса химико-технологических специальностей и соответствуют рабочей программе учебной дисциплины «Теория высокотемпературных процессов и реакторов»

Рис. 14, табл.8, библиогр. 9 назв.


Рецензент: ООО «Гипрохим-технолог».

А.А.Педро д-р. техн. наук, зав. лабораторией.

Утверждено на заседании учебно-методической комиссии факультета наукоёмких

технологий 02.03.2006.
Рекомендовано к изданию РИСо СПбГТИ(ТУ)

Ведение
Электрические печи сопротивления (ЭПС) - это самый распространённый тип электрического аппарата в химической технологии. В них электрическая энергия преобразуется в тепловую в соответствии с законом Джоуля-Ленца. Наиболее распространенный тип печей сопротивления – печи косвенного нагрева, в которых электрический ток протекает по специальному элементу – нагревателю. Передача тепла от нагревателя к загрузке печи может осуществляться теплопроводностью, конвекцией, излучением. При температурах выше 600 оС преобладает теплопередача излучением, при этом другими видами теплопередачи можно пренебречь. Такие печи относят к средне- и высокотемпературным, а их расчёт осуществляют на основании законов физики и ряда эмпирических закономерностей, обнаруженных на опыте. В данном методическом указании приведен порядок расчета таких печей, описаны наиболее распространенные материалы, которые используют при изготовлении футеровки и нагревательных элементов печи.


  1. Тепловой расчет


Цель теплового расчета электрических печей сопротивления – определение оптимальных параметров (энергетических, геометрических, экономических) при которых обеспечивается проведение заданного технологического процесса. По результатам расчета выбирают конструкцию футеровки печи, определяют установленную мощность печи, находят количество теплоты, необходимое для проведения физико-химических превращений в обрабатываемом материале, вычисляют тепловые потери печи. Для ЭПС непрерывного действия выбирают число тепловых зон и мощность каждой зоны печи. В некоторых случаях рассчитывают кривые нагрева и охлаждения загрузок.

Завершают тепловой расчет вычислением производительности печи, удельного расхода электроэнергии и теплового КПД. Производительность садочных (периодических) ЭПС:

, (1.1)

где G – производительность печи, кг/с;

М – масса единовременной загрузки, кг;

tц – время технологического цикла, с.
Время цикла включает в себя:

, (1.2)

где tз,в – время загрузки и выгрузки;

tн – время нагрева;

– время изотермической выдержки;

tохл – время охлаждения.

Для ЭПС, работающих в непрерывном режиме, производительность удобно считать:

, (1.3)

где L – длина печи, м;

m – масса загрузки на участке длиной 1 м, кг/м.

При расчете производительности печей непрерывного действия во время цикла не включают время на загрузку и разгрузку печи. Такие печи удобно разбить на тепловые зоны, и относить расчетные параметры на 1 м длины печи.

Из уравнений (1.1) и (1.3) видно, что производительность зависит от времени цикла. Для ее повышения необходимо сокращать составляющие tц, однако tн, и tохл зачастую заданы условиями технологии. Если допускается проведение нагрева и охлаждения с максимальной скоростью, тогда можно воспользоваться тепловым расчетом для нахождения оптимальных энергетических характеристик процесса, обеспечивающих минимальное время цикла.

Знание удельного расхода электроэнергии позволяет оценить энергетическую эффективность процесса. Для вычисления используют уравнение:

, (1.4)

где qэ - удельный расход электроэнергии, Дж/кг;

Nпотр – мощность, потребляемая печью из сети, Вт.

Тепловой КПД характеризует работу печи как источника энергии.

, (1.5)

где т – тепловой КПД печи;

Nз – мощность, расходуемая на нагрев и физико-химические процессы в загруженном образце, Вт.


    1. Определение установленной мощности


Установленная мощность Nу – это потребляемая электропечью при заданном режиме термообработки мощность, взятая с запасом, учитывающим «старение» нагревателей и возможное временное падение напряжения в сети:

, (1.6)

где Nпотр – мощность, потребляемая из сети при заданном режиме, Вт;

kз – коэффициент запаса мощности, kз=1,11,2 – для ЭПС непрерывного действия, kз =1,2 1,4 – для ЭПС периодического действия.

Потребляемая мощность расходуется на нагрев загрузки и вспомогательных устройств, прогрев футеровки и атмосферы печи, на компенсацию тепловых потерь. Для печей, работающих в непрерывном режиме:

, (1.7)

где Nз – мощность, необходимая для нагрева загрузки и прохождения физико-химических процессов в ней, Вт;

Nвсп- мощность, необходимая для нагрева вспомогательных приспособлений (лодочек, тиглей, конвейера и т.п.), Вт;

Nпот – мощность, необходимая для компенсации тепловых потерь, Вт.

Если печь работает в периодическом режиме, удобнее оперировать не мощностью, а количеством теплоты:

, (1.8)

где Qпотр – энергия, потребленная печью за один цикл, Дж;

Qз – количество теплоты, необходимое для нагрева загрузки до заданной температуры и прохождения физико-химических процессов в ней, Дж;

Qвсп – количество теплоты, необходимое для нагрева вспомогательных

приспособлений, Дж;

Qпот – тепловые потери, Дж;

Qак – количество теплоты, аккумулированное футеровкой печи, Дж.


    1.   1   2   3   4   5   6   7   8


Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации