Определяне на допустимото нагряване мощността на специфична повърхност
Силата освобождава от повърхността на устройството нагревател, и определя неговата температура и следователно ефективността на нагревателя съгласно избран проект условия. Следователно, специфична повърхност мощност W изчислена стойност е от решаващо значение при разработването на нагревателните елементи.
Обикновено повърхността на мощността на нагревателя се изчислява чрез сравняване с повърхността на идеалната мощност WID нагреватели. При идеални означава нагревател, който образува с две твърдо вещество натоварване безкрайна равнина, успоредна при условие, че обвивката не участва в топлообмен и пренос на топлина се осъществява чрез облъчване.
За такова уравнение нагревател за пренос на топлина:
където c0 - излъчвателна абсолютно черно тяло;
εpr - понижено излъчвателна нагревател зареждане система;
TH - температура на нагревателя;
TK - температура на зареждане.
Имаме излъчвателна способност в този случай:
където εz - излъчвателна материал заряд;
εn - излъчвателна материал на нагревателя.
За да се изчисли Wid в известна температура от натоварването на пещ, е необходимо да попитам температурата на нагревателя. Обикновено Tn вземат 50-100 градуса по-висока от температурата Цв. Излъчвателна от различни материали, използвани за производство на нагреватели, тигли, лодки и така нататък. G. показани в таблица. 2.8.
За да се опрости инженерни изчисления в [5, 6, 9] номограмата зависимост Wid = F (Tizd. Tn) в случай εizd = εn = 0.8.
Реал нагревател, за разлика от идеала, продуктът не отделя по цялата му повърхност: някои лъчи пада върху съседни нагреватели и лигавицата. Може да се предположи, че действителната нагревателя излъчва топлина към продукта не е пълно неговата повърхност FH. само някои условно ефективна повърхност. Тогава допустим повърхност мощност на нагревателя на недвижими WD е различен от повърхността на нагревателя силата на идеала:
където αef - фактор ефективност на излъчването на системата за нагряване;
αg - стъпка коефициент;
αs - коефициент като се вземе предвид зависимостта на понижено коефициент W Ref радиация;
аК - коефициент, като се отчита влиянието на клетките за размер.
εef коефициент характеризира ефективността на системата за излъчване нагреватели в минимално допустимо (за структурни причини) interturn относителните разстояния, г. е. за най-гъсто разположени нагреватели. Αef стойности коефициент за всички нагревателни системи са показани в таблица. 2.9.
Емисийната на някои материали
Коефициент αg стъпка взема предвид зависимостта на специфична повърхност interturn мощност от относителните разстояния, за дадена система нагревател. Фиг. 2.4-2.6 показва графики за намиране αg нагреватели за различни системи. За система от паралелни пръти и продукта вътре спирален нагревател използва графика 2.5 за зигзаг тел нагревател.
Всички други геометрични съотношения имат малък ефект върху специфичната повърхност мощност, така че изчислението на нагревателя не се броят.
Фиг. 2.4. Стойността за αg на тел
спирални нагреватели
Фиг. 2.5. Стойността за αg на тел
зигзаг нагревател
Фиг. 2.6. Стойност за εg колан
зигзаг нагревател
αs фактор взема предвид зависимостта на специфичната повърхност на преден радиация намалена мощност фактор. За системата, когато натоварването е в рамките на затворена излъчваща повърхност:
където Fz - товарене площ с лице на нагревателя;
Fst - повърхността на стените на камерата на пещта заета от нагревателите.
Зависимост αs от IDB е показано на фиг. 2.7.
аК коефициент отчита влиянието на размера на натоварването върху стойността на мощност на специфична повърхност. Стойността на този коефициент се определя като функция от съотношението (Фиг. 1.2.8). Когато> 0.8, корекцията за размер натоварване не допринасят (т. Е. аК = 1). при <0,3 определение удельной поверхностной мощности приводит к завышению температуры нагревателя. В этом случае принимают Тз » Тп и поправку на αр и αс не берут.
Фиг. 2.8. Зависимост от аК
За нагреватели, от молибден disilicide, има връзка Wd на температурата на пещта, която може да се използва, като се пропуска определението на реф. αef. αg. αs. аК (фиг. 2.9).
След приключване на изчисленията знаем максимално допустимата повърхностна мощност Wd. който може да осигури ни избират дизайна на нагревателните елементи. Тази енергия се излъчва към действителната нагревател повърхност Fn и е свързан с неговите геометрични и електрически параметри.
Изчисляване на размера на нагреватели
При изчисляване нагревателни елементи EPS на работещи при температури над 600 0 С, произхождат от редица допускания:
- цялата мрежа улавя електрическата пещ Нощи власт се откроява в своите нагревателни елементи под формата на топлина, с захранващото напрежение U е постоянна:
- нагревател има постоянна дължина и постоянно сечение л S. електрическо съпротивление R в предварително определена температура в режим на фурната непроменени, след нейната устойчивост:
- посветен на енергията за нагряване се предава продукти и зидария повърхности с радиация пещ FH нагревател. Surface мощност на нагревателя:
За да се определи размерът на нагревателя е необходимо да се намери връзката между своите геометрични и електрически параметри. За кръгло напречно сечение нагревател (.. тел, прът и т.н.) с диаметър г на тези отношения са описани от уравненията:
където М - маса на нагревателя;
Рин - нагревател материал плътност.
Ако нагревателят е направена от правоъгълно сечение с страни на лента и. така че = а · m. след това
Използване на уравненията (2.8) (2.9) (2.11) (2.12) като специфичната повърхност W допустимата сила, ние откриваме, минималната гранична стойност масивност нагревателя.
След уравненията (2.8) или (2.11) или г и са намерени. вие трябва да вземете от телове или ленти от съществуващия асортимент от материали. За да направите това, ние трябва да направим следващата по-голям размер. Освен това е необходимо да се повтаря изчисления на специфична повърхност силата на специфични геометрични параметри на избрания нагревателя.
Изчисляване на геометричните размери на нагревателните елементи може да се използва за сравнение на икономическа възможност за прилагането на система за нагреватели. Например, можете да сравните капиталовите разходи на материала, като се разглеждат няколко варианта нагреватели системи; възможно да се сравни ефективността на различни електрически вериги, включващи нагреватели, чрез промяна на напрежението и съпротивлението на отделните фази; Можете да изберете оптималния начин за разполагане на нагревателите в работна зона на пещта, намирането на оптимално съотношение на дължина и сечение на нагревателя; Може да вземете електрическите параметри на нагревателя за постигане на желаната дебелина (дал живот), и т. Г.
Фиг. 2.9. Зависимостта на специфичната повърхност допустима
мощност от нагревателите на температура DM пещ:
1 - с непрекъснато регулиране; 2 - когато регулиране реле
Определяне на очакваното време за служба нагреватели
В работата на "възраст" нагреватели, т. Е. променят електрически параметри, което в крайна сметка води до необходимостта да се заменят. Например, хром-никелови сплави на нагревателите по време на тяхната работа в окислителна атмосфера увеличава дебелината на окислени слой намалява и областта на проводимата част. Ако вземем скоростта на окисляване Vok постоянна във времето, а след това, в продължение на кръглата нагревател
където п - разрез съотношение площ на окислен слой към първоначалното напречно сечение на нагревателя;
операция време на нагревателя - т.
Лента с правоъгълно напречно сечение:
Vok скорост на окисляване на някои от сплави е показано на фиг. 2.10.
Препоръчителна очаква живот на нагревателя не получават еднакво работно време обслужване по време на който секцията нагревател окислява 20% от оригиналния размер, т.е.. Д. Когато N в уравнения (2.14) и (2.15) достига 0.2. Въз основа на това състояние, цял живот TC нагревател. Тя ще бъде:
- за кръгъл нагревател:
- лента нагревател:
Фиг. 2.10. Зависимостта от скоростта на окисляване
температурата на нагревател за различни сплави:
1 - H15N60; 2 - Kh25N20; 3 - H15N60-Н; 4 - H20N80TZA;
5 - H20N80T; 6 - Cr20Ni80; 7 - H20N80-Н
Време услуга от нагреватели zhelezohromalyuminievyh сплавите, определени намаляващи концентрации на алуминий в техния състав. Условието за ограничаване е сплавта, когато концентрацията на алуминий спадна до 1%. За да се определи TC тези нагреватели използват уравнението:
където СП1 - живота на нагревателя с диаметър 1 мм.
За правоъгълни нагреватели по г означава еквивалентен диаметър де. равна на:
където - зоната на нагревателя напречно сечение; - Периметърът на напречното сечение на нагревателя.
Фиг. 2.11 показва стойностите за редица TS1 zhelezohromoalyuminievyh сплави.
Живот нагреватели, работещи в различни среди, могат да бъдат изчислени съгласно същия принцип, ако не знае скоростта на окисляване, корозия, химически състав и променя електрическите свойства на нагревател материал в тези среди. Скоростта на корозия на множество метални сплави в медиите въглерод-съдържаща е показано в [4], може да се намери скоростта на изпаряване W, Mo, Nb и Та във вакуум при различни температури.
Формули (2.16) - (2.18), че периода на експлоатация на нагревателя е по-голям от нейния диаметър или дебелина. Трябва също да се отбележи, че нагревателя с голямо напречно сечение е по-малко повлияни от дефектите на сплавта, от който е направен.
Фиг. 2.11. Срокът на експлоатация на нагревател проводник с диаметър 1 mm
спрямо температура за различни Fe-Cr-Al сплави:
1 - H23YU5; 2 - H23YU5T; 3 - H27YU5T
При избора на бойлер и напречното сечение материал обикновено е ориентирана на такива работни условия, при които услугата му живот ще бъде приблизително равна на 10 000 часа.
Процедурата за изчисляване нагреватели
Процедурата за изчисляване EPS нагреватели определят природата на заданието: първоначалните данни и целите на изчислението. Нека разгледаме няколко опции:
1. Ако преди изчисляване на изчислението на нагревателя топлинна пещ е проведено, за дизайнер, известен нагревател мощност N и площта, на която се намира. В този случай на захранващото напрежение обикновено е известно, че се избира схема включващи нагреватели и, следователно, напрежението на нагревателите известни U.
В този случай, изчисляването на нагревателя започва с определяне на специфична повърхност допустимата мощност Wd. По време на това изчисление, нагревател материал е избран и дизайн предоставяне на необходимата работна температура в пещта. След определяне на електрическите параметри на нагревателя, неговите геометрични размери са избрани специфичен размер на търговски достъпен асортимент. В края на изчисляването на възможност за проверка на разположението на нагревателя в пещта и експлоатационния й живот.
По тази схема изчисленията препоръчва да се изчисли няколко варианта на нагревателя материали и дизайн и да изберете най-добрият (съображения икономиката или лекотата на употреба).
Ако специфична повърхност мощност е твърде висока (над допустимите), което води до висока температура нагревател, обикновено се прехвърля на материал с по-висока работна температура или в свободна повърхност на работното пространство на пещта за настаняване на голям брой нагреватели с голяма FH. Ако резултатът от изчислението на избрания нагревател не могат да бъдат пуснати на дадена повърхност или ако тя е твърде тежък, е препоръчително да отидете на материалите, за да се увеличи специфична повърхност власт. По подобен проблем често е възможно да се реши, като кликнете върху нагревател проводник към лентата.
3. Пещта с ниска термична избор нагревател капацитет не оказват съществено влияние върху повърхността на пещта работното пространство. В този случай, за изчисляване на нагревателите може да поиска икономически разумен срок нагреватели услуга (например 1 година или равна пещ амортисьорите термин), и най-изгодните електрически параметри.
Свързани статии