Работа и конструкция печи - Физика и энергетика контрольная работа

Главная

Физика и энергетика
Работа и конструкция печи

Описание работы и конструкции печи. Тепловой расчет нагрева металла в индукционной печи. Конструктивный, теплотехнический и электрический расчеты. Определение охлаждения индуктора. Техническая характеристика печи с учетом рассчитанных показателей.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
1 ОПИСАНИЕ РАБОТЫ И КОНСТРУКЦИИ ПЕЧИ
Нагрев алюминиевых слитков перед прессованием производят в индукционной печи методического действия типа 1ИНМ-40/100НБ.
Нагрев заготовок осуществляется методическим способом, который заключается в последовательном нагреве заготовок до заданной температуры по мере прохождения их через индуктор, состоящий из трех однофазных индукторов, включенных на три фазы питающей сети, и конструктивно представляющих собой трубу, в которую с одного конца загружаются не нагретые заготовки, а с другого выгружаются нагретые заготовки.
Индукционная печь представляет собой нагревательную установку, работающую по принципу трансформатора с разомкнутым сердечником, первичной обмоткой которого является индуктор, а вторичной - поверхностные слои нагреваемой заготовки. При действии переменного электромагнитного поля, создаваемого индуктором, в поверхностных слоях слитков, находящихся в этом поле, индуцируются электрические токи, которые разогревают эти слои заготовки. Передача тепла от поверхностных слоев слитка и его глубинным объемом осуществляется теплопроводностью.
Для этого метода нагрева характерно наличие температурного перепада по сечению слитка, пропорционально скорости нагрева, то есть мощности, приходящейся на единицу поверхности слитка.
Продвижение заготовок через индуктор производится с помощью толкателя. За один ход толкателя одновременно проходит загрузка одной заготовки в индуктор, продвижение всех заготовок, находящихся в индукторе, на длину одной заготовки и выгрузка из индуктора нагретой заготовки.
Нагрев слитков в индукторе до заданной температуры происходит постепенно по мере прохождения их по индуктору. Чем дальше заготовка находится в индукторе, тем выше температура слитка. Максимальную температуру имеет заготовка, находящаяся на выходном конце индуктора.
Для постоянного контроля температуры слитка, находящегося на выходе из индуктора, печь снабжена торцевой термопарой, которая своими электродами постоянно уперта в торец слитка и автоматически отводится в сторону специальным механизмом на период выгрузки слитка из индуктора. Кроме того, термопара играет роль датчика, по сигналу которого производится включение и отключение индуктора от сети. Таким образом, при совместной работе установки с прессом, установка может находиться в режиме ожидания.
В качестве исходных данных для расчета индукционной нагревательной печи имеем начальное и конечное температурные состояния металла, свойства металла и технологические ограничения. Исходные данные для расчета представлены в табл.1.
Максимальная температура нагрева заготовок
Тепловой расчет нагрева металла в индукционной печи произведен по методике, изложенной в работе [1].
Заданы: наружный диаметр заготовки D2=0,4м; длина заготовки l=1,05м; масса заготовки m=260кг; сплав АД33; частота тока f=50Гц.
Время нагрева металла t найдем по формуле
где Т0 - температура на поверхности слитка, 0С;
Tц - температура в центре слитка, 0С;
- коэффициент температуропроводности, м2/с;
л - коэффициент теплопроводности,Вт/м•К;
с - удельная теплоемкость, Дж/кг•К;
R2 - относительная глубина активного слоя;
R2 - относительная координата точки, на наружной поверхности , на оси (в центре) слитка .
- глубина проникновения тока находится по формуле
с - удельное электросопротивление, Ом•м;
Температура прессования алюминиевого сплава АД33 находится в интервале 440 - 490 0С. Температура поверхности слитка То= 4900С. Перепад температур между наружной и внутренней поверхностями заготовки в практике допускается Т=200С. Тогда Тц=4700С.
Для алюминиевых сплавов с=0,03?10-6 Ом•м [2], м=1, частота тока в индукторе f=50Гц. Тогда глубина проникновения тока
Согласно [1, табл. П-3]определим значение функций
S(0,9;1;0,2)=0,1013; S(0,9;0;0,2)= - 0,1237.
Следовательно Т0/Тц=(0,2+0,1013)/(0,2-0,1250)=3,9.
S(0,9;1)=0,04, S(0.9;0)= - 0,05 [1, стр.236].
Для алюминиевых сплавов при температуре 5000С л=188,3Вт/м•К, с=1047Дж/кг•К, г=2710кг/м3 [2]. Тогда 6,6•10-5 м2/с. 0,22
Зная время нагрева, можно определить среднюю полезную мощность через теплосодержание заготовки
c - удельная теплоемкость, с=1047Дж/кг•К;
Tср - средняя по сечению температура слитка, Tср=4600С (733К).
3 КОНСТРУКТИВНЫЙ И ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТЫ
Для расчета индуктора заданы: наружный диаметр заготовки D2=0,4м; длина заготовки l=1,05м; масса заготовки m=260кг; частота тока f=50Гц; напряжение, подводимое к индуктору Ри=750 кВт.
Расчет индуктора произведем по методике, изложенной в [1].
1. Внутренний диаметр индуктора Dи выбирается из соотношения Dи/ Dн=1,2?2,5; Dи =0,33?0,69м.
Принимаем диаметр индуктора Dи=0,52м.
2. Внутренний диаметр тепловой изоляции Dиз выбираем из соотношения Dиз - Dн>0,01м.
3. Длина индуктора определяется по формуле
где n - количество заготовок одновременно нагреваемых в индукторе , n=t/t0,
t0 - темп выдачи заготовок, примем 700с.
Изготовление индуктора такой длины нерационально, поэтому индуктор выполним состоящим из 3 секций, соединенных в один блок. Длина одной секции составит l1=1,33м.
При выбранном темпе выдачи заготовок производительность печи будет равна П=3600/700=5шт/ч (1300кг/ч).
4. Тепловые потери через стенку изолирующего слоя определяем по формуле
где л- коэффициент теплопроводности материала тепловой изоляции;
tвн - температура внутренней стороны изолирующего цилиндра;
tнар - температура наружной стороны изолирующего цилиндра.
В качестве теплоизолирующего материала выберем асбест. Коэффициент теплопроводности асбеста л=0,24Вт/м•К [2].
Температура внутренней стороны изолирующего цилиндра равна конечной температуре слитка tвн=4700С. А температура его наружной стороны приблизительно равна температуре индуктирующего провода, который прилегает к изолирующему цилиндру tнар=600С.
5. Полная мощность, выделяемая в индукторе для нагрева 3 заготовок
6. Термический к.п.д. определяется по формуле
Электрический к.п.д. определяется по формуле
где Ри - мощность подведенная к индуктору, она задана и равна Ри =750 кВт.
7, Индуктор нагревается током, проходящим по нему, и теплом, теряемым нагреваемыми заготовками через тепловую изоляцию. Полное количество тепла, нагревающего индуктор
Тепловой баланс индуктора представлен в табл.2.
Потери тепла через стенку изолирующего цилиндра
Расчет произведен по методике изложенной в работе [1].
1.Активное r2 и внутреннее х2м реактивное сопротивление заготовки
с2 - удельное электросопротивление материала заготовки, с2=0,03•10-6Ом•м.
При m2=23,2 согласно [1, табл.11-1] А=0,09; B=0,09.
r2=3,14•0,03•10-6•23,2•0,09/1,05=1,87•10-7 Ом,
где k1=f(Du/l), находится по графику [1, рис.5-6]. k1=f(0.125)=0,96.
где м0 - магнитная проницаемость вакуума, м0 =4р-7•10-7 [1];
3, Реактивное рассеяние индуктора находится по формуле
4, Коэффициент приведения активного сопротивления заготовки
5. Приведенное сопротивление заготовки
6, Приведенное реактивное сопротивление заготовки
7.Толщину индуцирующего провода выбираем по возможности оптимальной, d1?1,6Д1.
Материал для индуцирующего провода - медь. Д1 - глубина проникновения тока в медь, Д1=0,07/=0,07/=9,8•10-5 м.
8, Активное r1 сопротивление индуктирующего провода
где с1 - удельное электросопротивление материала провода, для меди с1=2•10-8 Ом•м [1];
g - коэффициент заполнения, g=0,85…0,9 [1].
При d1/Д1=1,5 kr=f(d1/Д1)=1,4. [1,рис.5-9].
9, Реактивное х1 сопротивление индуктирующего провода
При d1/Д1=1,5 kх=f(d1/Д1)=1,2. [1,рис.5-9]; k1=0,96.
10. Эквивалентные активное, реактивное и полное сопротивления индуктора
rэ= r1+ r2'=0,88•10-6+3•10-9=8,83•10-7 Ом;
xэ= x1+ x2'=0,75•10-6+3,4•10-9=4,2•10-7 Ом;
12. Ток в одном витке индуктора определяется по формуле
А/мм2 , что допустимо (< 150 А/мм2[1]).
14. Напряжение на одном витке индуктора
щ =380/40,7=9,3. Принимаем щ =9 витков.
17. Активное, реактивное и полное сопротивление индуктора
Индуктор для сквозного нагрева изготавливается многовитковым и представляет для воды, протекающей через него, большое гидравлическое сопротивление. Для того чтобы обеспечить необходимое для охлаждения индуктора количество воды при заданном давлении на входе, требуется выбрать соответствующее внутреннее сечение трубки. Его можно определить расчетным путем по известному количеству тепла, которое должно быть отведено водой.
Расчет произведен по методике изложенной в работе [1].
Для расчета заданы температура охлаждающей воды на входе Tвх=+10 0С, на выходе Tвых=+50 0С.
1. Из теплотехнического расчета известно полное количество тепла, нагревающего индуктор
W=(0,24•467,2/40)•10-3=28•10-4 м3/с
где н - скорость воды примем н=2м/с.
Выберем трубку с внутренним диаметром d=1,9 см или прямоугольную трубку с внутренним отверстием 2,0x1,45см.
4 Проверка на турбулентность. Наилучшее охлаждение имеет место в том случае, если движение воды является турбулентным (вихревым), что получается при достаточной скорости ее течения. При этом происходит интенсивное перемешивание воды в трубке.
При турбулентном движении воды должно удовлетворяться неравенство
где Re - критерий Рейнольдса; н- скорость воды, м/с; м' - кинематическая вязкость воды, м2/с; D0 - гидравлический эквивалент диаметра, м.
Гидравлический эквивалент диаметра находится по формуле
где F- внутренний периметр трубки, участвующий в теплообмене, F=6,9 см.
Значение кинематической вязкости принимаем в зависимости от средней температуры Tср=(10+50)/2=30 0С м'=0,84•10-6м2/с [1, стр.182].
Re=193236>2300, движение воды турбулентное.
где л1 - коэффициент сопротивления при шероховатости первого рода, л1= 10-2(k/D0)0,314 ;
k - коэффициент шероховатости первого рода, k=1,5?5м (в среднем можно считать, что k=3м);
l -длина трубки индуктора, l=рD1срщ;
Чтобы учесть возможные местные уменьшения сечения трубки при пайке, а также повороты у выводов, следует полученный результат увеличить в 1,5 раза
При питании индуктора водой от городского водопровода перепад давления не должен превышать 2•105 Па. Так как полученное значение выше 2•105 Па, необходимо поделить индуктор по охлаждению на несколько секций.
6 Число ветвей (секций) найдем по формуле
где Дpn - допустимый перепад давления.
После проведенных расчетов получили индукционную печь с технической характеристикой, указанной в табл.3.
Техническая характеристика печи с учетом рассчитанных показателей
Производительность при нагреве до 470 0С
Характеристика секционных печей. Особенности теплопередачи, нагрева металла. Теплообмен в рабочем пространстве печи. Нагрев труб в секции. Расчет горения топлива, тепловой баланс печи. Результаты расчета теплового баланса. Размеры и параметры печи. курсовая работа [377,3 K], добавлен 07.08.2013
Конструкции методических печей. Сухая очистка газов. Применение батарейных циклонов. Определение времени нагрева металла в сварочной зоне. Расчет горения топлива. Приход тепла в рабочее пространство печи. Технико-экономические показатели работы печи. курсовая работа [1,4 M], добавлен 18.04.2014
Литературный и патентный обзор по теме работы. Расчет полного горения топлива. Расчет нагрева металла в печи и основных размеров печи. Тепловой баланс и выбор горелок. Определение высоты кирпичной трубы. Расчёт сечения борова. Тип и размер футеровки. курсовая работа [1,1 M], добавлен 23.05.2010
Краткое описание секционной печи и ее схема. Расчет теплообмена в рабочем пространстве печи. Тепловой баланс печи по секциям. Расчет горения топлива (состав исходного газа, состав и калориметрическая температура продуктов сгорания). Расчет нагрева труб. курсовая работа [272,3 K], добавлен 22.01.2013
Расчет горения топлива. Определение размеров рабочего пространства печи. Расчет внешнего теплообмена в рабочем пространстве. Расчет времени нагрева заготовок. Уточнение размеров рабочего пространства печи. Тепловой баланс камерной нагревательной печи. курсовая работа [126,0 K], добавлен 06.11.2015
Расчет горения топлива. Объёмы компонентов продуктов сгорания, истинная энтальпия. Время нагрева металла в печи с плоскопламенными горелками. Расчет основных размеров печи. Определение расхода топлива. Выбор горелок для нагрева круглых труб в пакетах. контрольная работа [364,2 K], добавлен 07.08.2013
Основы тепловой работы камерной садочной печи для цилиндрических заготовок; характеристика и условия процессов; технологический режим нагрева металла. Расчет параметров внешнего теплообмена, горения топлива, воздушного тракта, к.п.д. и производительности. курсовая работа [3,9 M], добавлен 07.12.2012
Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д. PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах. Рекомендуем скачать работу .

© 2000 — 2021



Работа и конструкция печи контрольная работа. Физика и энергетика.
Курсовая работа: Широтно імпульсний модулятор на базі магнітного підсилювача
Курсовая работа по теме Физическое воспитание и здоровый образ жизни учащихся
Курсовая работа по теме Вина как условие гражданско-правовой ответственности
Курсовая работа по теме Гендерные особенности в подростковом возрасте
Реферат: Cricket A Civilized Game Essay Research Paper
Курсовая работа по теме Управління дебіторською заборгованістю в умовах антикризового регулювання фінансового стану підприємства
Курсовая работа по теме Організація управління запасами підприємства ВАТ 'Донецький завод гірничорятувальної апаратури'
Сочинение по теме Салтыков-Щедрин: краткое содержание небольших сказок
12 Модели Человека В Экономической Теории Реферат
Отчет по практике: Осинское отделение Сбербанка России № 1664/0056
Реферат по теме Рекламные кампании в СССР
Реферат: Философские проблемы фантастики. Скачать бесплатно и без регистрации
Курсовая работа по теме Понятие и формы вины
Сочинение На Тему Пушкина Вьюга Ночью
Контрольная работа по теме Принципы формирования гостиничного интерьера
Сочинение Образ Катерины Кабановой
Дипломная работа по теме Особенности муниципального управления в городах федерального значения
Курсовая работа по теме Изучение взаимосвязи национальных литератур на уроках литературы в средней школе (Шекспир и Цветаева)
Реферат по теме Справедливость, теория справедливость Д. Ролза
Малодушие Сочинение 9.3
Основы проектирования активных аналоговых фильтров - Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника курсовая работа
Техническое обслуживание МФУ Phaser 3100MFP/S - Программирование, компьютеры и кибернетика курсовая работа
Проектирование электропривода подъема мостового крана - Производство и технологии курсовая работа