Сделай Сам Свою Работу на 5

Определение мощности и основных конструктивных размеров электротермической установки





Мощность электротермической установки можно определить:

, (2.20)

где кзкоэффициент запаса; Рпотрпотребляемая мощность, Вт; hээлектрический КПД установки; hттепловой (термический) КПД установки.

 

Коэффициент запаса (кз =1,1..1,3) учитывает уменьшение фактической мощности вследствие снижения питающего напряжения, старения материалов нагревателей, а также возможное отклонение условий эксплуатации от расчётных значений.

Потребная мощность электротермической установки:

, (2.21)

где Рпол –полезная тепловая мощность, Вт; Рвсп – мощность, идущая на нагрев вспомогательных устройств, Вт; Рпотмощность тепловых потерь, Вт.

 

Для электротермической установки периодического действия полезная теплота:

, (2.22)

где V – объём материала, м3; d – плотность материала, кг/м3; с – удельная теплоёмкость материала, Дж/кг·0С; t2конечная заданная температура, 0С; t1начальная температура материала, 0С.

 

Полезная мощность:

, (2.23)

где τ –время нагрева, с.

Для электротермической установки непрерывного действия полезная теплота:

, (2.24)

где L –объёмная подача нагреваемого материала в ЭТУ, м3/с.



Полезная мощность:

. (2.25)

В электротермических установках, в которых одновременно с нагревом происходит фазовое преобразование, при определении полезной мощности необходимо учитывать теплоту, расходуемую на нагрев материала до температуры фазового преобразования, и теплоту фазового превращения.

При нагреве материала и его плавлении полезная теплота определяется по формуле:

, (2.26)

где аtудельная теплота плавления материала, Дж/кг.

 

При нагреве материала и его испарении полезная теплота:

, (2.27)

где rtудельная теплота испарения материала, Дж/кг.

 

Мощность, затрачиваемую на нагрев вспомогательных устройств, находят по формулам расчёта полезной мощности, причём температуру вспомогательного оборудования принимают равной температуре нагреваемого материала.

Тепловые потери электротермических установок связаны с тремя способами передачи теплоты: теплопроводностью, конвекцией и излучением, причём в установках передача тепла может осуществляться одновременно двумя или всеми трёмя перечисленными способами. Расчёт мощности тепловых потерь проводят по формулам известным из курса «Теплотехника и термодинамика».



Теплопроводность – процесс передачи теплоты в неравномерно нагретом теле или непосредственно соприкасающихся телах, при котором теплоту переносят микрочастицы веществ, перемещающиеся из областей высокой температуры в области низких температур. В наиболее чистом виде теплопроводность проявляется внутри твёрдых монолитных тел или в очень тонких неподвижных слоях жидкости или газа. Теплота передаётся лишь при наличии разности температур между частями тела, системами тел и т.д., т.е. в температурном поле.

На основании гипотезы Фурье поверхностная плотность теплового потока (Вт/м2), передаваемого, например, через плоскую стенку определяется как:

, (2.28)

где Δt – разность температур на поверхностях стенки, через которую осуществляется передача тепла, °С; λ – теплопроводность материала стенки, Вт/м·°С; d – толщина стенки, м; Rλ – термическое сопротивление теплопроводности стенки, м2·°С/Вт.

 

Конвекция – процесс переноса теплоты текущей жидкостью или газом из области с одной температурой в область с другой температурой. Конвективный теплообмен между поверхностью твердого тела одной температуры и потоком жидкости или газа с другой температурой называют конвективной теплоотдачей. Различают теплоотдачу при вынужденном движении жидкости или газа (вынужденная конвекция) и при свободном движении (естественная конвекция).

Тепловой поток (Вт) при конвективном теплообмене рассчитывают по формуле Ньютона:



, (2.29)

где Δt – разность температур на стенке tс и потока жидкости (или газа) tж, °С; α – коэффициент теплоотдачи, Вт/м2·°С; F – площадь поверхности теплообмена, м2.

 

Излучение – процесс переноса теплоты от одного тела к другому посредством электромагнитных волн через разделяющую тела (прозрачную для волн) среду.

Плотность теплового потока (Вт/м2), передаваемого от излучателя, имеющего температуру Т1, к нагреваемому телу с температурой Т2, определяют по формуле закона Стефана-Больцмана:

, (2.30)

где Δt =(t1 - t2) – разность температур излучателя t1 = (Т1-273) и нагреваемого тела t2 = (Т2-273), °С; Rcтермическое сопротивление излучению, м2·°С/Вт.

 

Термическое сопротивление излучению:

. (2.31)

Проектирование технологических электротермических установок обычно начинают с нахождения размера их рабочего пространства (зоны или той её части, в которой размещается нагреваемый материал). При этом нагревательные элементы целесообразно располагать ближе к рабочему пространству.

Для электротермической установки периодического действия рабочее пространство определяется числом одновременно нагреваемых изделий, их размерами или объёмом (массой) материала, нагреваемого за один рабочий цикл.

Производительность ЭТУ периодического действия:

, (2.32)

где τ – полное время работы установки.

Для электротермических установок непрерывного действия размеры рабочего пространства также определяются её производительностью:

, (2.33)

где v – скорость поступления материала в рабочее пространство, м/с; F – площадь сечения рабочего пространства, м2.

 

Длина рабочего пространства:

, (2.34)

где τ – время нахождения материала в рабочем пространстве установки.

 








Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.