Барабанная электрическая печь для закалки шариков подшипников качения
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
запаса, принимается равным 1,1тАж1,2 для зоны нагрева.
Вт
Установленная мощность зоны выдержки, Вт, определяется как
где к - коэффициент запаса, принимается равным 1,4тАж1,6 для зоны выдержки.
Установленную мощность каждой из зон принято округлять до значения из ряда предпочтительных чисел, кратного 5 кВт:
2.7Определение теплового КПД и удельного расхода энергии
Определим суммарную потребляемую мощность печи:
Найдем тепловые потери печи:
Определим удельный расход электроэнергии:
3. Электрический расчет
Температура нагревателей принимается на 30тАж50 оС выше температуры печи. Температура печи составляет оС. Принимаем температуру на нагревателях печи оС.
Материалы для нагревательных элементов выбираются в соответствии с режимом работы печи (непрерывный, прерывистый) и значениями рекомендуемой и максимально допустимой температуры, особенностями рабочей среды, стоимостью материала, особенностями условий работы нагревателя. В качестве материала для нагревателей выбираем никельсодержащий сплав Х20Н80. Основные характеристики сплава приведены в табл.2.
Таблица 2. Основные характеристики сплава Х20Н80
Рабочая температура, оС1050Максимально допустимая температура, оС1150Удельное электрическое сопротивление при 1000 оС, 1,12
Никельсодержащие сплавы обладают лучшей пластичностью, жаропрочностью, термостойкостью, устойчивостью к вибрациям по сравнению с безникелевыми. У нагревателей из сплавов на основе никеля больше срок службы и отсутствует крип, но их применение ограничено из-за дороговизны.
Так как установленные мощности зон печи невелики, то можно предположить, что материалоемкость нагревателей печи также невелика. Следовательно, дороговизна не является основным показателем качества при выборе материала нагревателей.
При вращении двигателя, вращающего барабан, на нагреватели через корпус печи передаются вибрации. Так как никельсодержащие сплавы обладают лучшей устойчивостью к вибрациям, то выбор материала нагревателей оправдан.
Для всех зон печи выбираем нагреватели в виде проволочного зигзага. Нагреватели на своде, в поду и на боковых стенках печи.
3.1 Расчет нагревателей зоны нагрева
Нагреватели зоны нагрева соединяем в звезду.
Рассчитаем фазную мощность нагревателей зоны нагрева по формуле:
Зададимся удельной поверхностной мощностью идеального нагревателя по рис.5.12 [1]:
По температуре тепловоспринимающей поверхности оС и принятой температуре нагревателя оС:
Рассчитаем удельную поверхностную мощность реального нагревателя по формуле:
где - поправочные коэффициенты
- коэффициент эффективности излучения
По таблице 5-5[1] для проволочного зигзага
- коэффициент шага (зависит от относительных витковых расстояний)
По рис.5.28 при выбираем
- коэффициент, учитывающий размеры изделия
Принимаем
- коэффициент, учитывающий приведенный коэффициент излучения нагреваемого изделия.
По рис. 5-29[1] при выбираем =1,1
По формуле (36 ):
Определим диаметр проволоки по формуле:
Выбираем диаметр , площадь поперечного сечения F и массу 1м проволоки по табл. 5-6 [1]:
Рассчитаем длину нагревателя по формуле:
Массу нагревателей одной фазы определим по формуле:
Срок службы нагревателей оценим по формуле:
где - определяется по марке сплава и температуре (рис.5.33[1]):
- диаметр проволоки
3.2 Расчет нагревателей зоны выдержки
Нагреватели зоны выдержки соединяем в звезду через понижающий печной трансформатор с вторичным напряжением 130В.
Рассчитаем фазную мощность нагревателей зоны выдержки по формуле (35): барабанный электрический печь температура
Зададимся удельной поверхностной мощностью идеального нагревателя по рис.5.12 [1]:
По температуре тепловоспринимающей поверхности оС и принятой температуре нагревателя оС:
Зададимся поправочными коэффициентами в формуле (36):
для проволочного зигзага (по табл. 5-5[1])
при (по рис.5.28)
(для зоны выдержки)
=1 (для зоны выдержки)
Рассчитаем удельную поверхностную мощность реального нагревателя по формуле (36):
Определим диаметр проволоки по формуле (37):
Выбираем диаметр , площадь поперечного сечения F и массу 1м проволоки по табл. 5-6 [1]:
Рассчитаем длину нагревателя по формуле (38):
Массу нагревателей одной фазы определим по формуле (39):
Срок службы нагревателей оценим по формуле (40):
4. Механический расчет
Барабан печи изготовлен из стали марки 20Х23Н18 толщиной .
Барабан сложной формы:
Длина барабана: 2260 мм при внутреннем диаметре барабана 400 мм
1090 мм при внутреннем диаметре барабана 250 мм
Рассчитаем объем металла барабана (без учета шнека) по формуле: