Проектирование ЭПС периодического действия.

При проектировании задаётся либо часовая производительность печи, либо её единовременная загрузка. Последняя необходима при конструировании камеры печи, поэтому, если она неизвестна, то ею задаются с последующей проверкой её соответствия заданной производительности печи.

Конструируют печную камеру, определяют её размеры и параметры, учитывая следующие полномочия.

1. Внутренние размеры камеры должны быть малы и соответствовать размерам загрузки.

2. Внешние габариты печи определяются её внутренними размерами и толщиной кладки. Кладка должна обеспечивать низкие температуры кожуха печи не выше 60 ˚С при температуре окружающей среды в 20˚С) и малые тепловые потери печи.

Огнеупорная часть выполняется из возможно более лёгкого материала, чтобы снизить аккумулированное тепло.

3. Расположение нагревателей в печи должно определяться как технологическими требованиями, так и возможностью их размещения в печи. Расположение нагревателей должно соответствовать расположению в ней изделия, для обеспечения наилучшей теплопередачи.

В крупных печах следует создавать несколько тепловых зон. При глубине печи свыше 1.5 метра, следует предусмотреть через каждые 1-1.5 метра тепловую зону, а в горизонтальных печах – через 1.5-2.5 метра длины.

Следующий этап – определение времени нагрева садки. Если задана часовая производительность печи, то время цикла легко определить по формуле:

, (3-15)

где 𝘎 - масса загрузки печи, кг; 𝘌 – её часовая производительность, кг/ч.

Время цикла в общем виде:

(3-16)

Время простоя () складывается из времени её загрузки выгрузки, а иногда на чистку и подправку. Определяется оно на основе общих соображений в зависимости от формы, веса и количества изделий.

Время выдержки изделий в печи задаётся технологическим процессом.

Для определения времени нагрева необходимо знать значение удельного теплового потока :

, (3-17)

где рекомендовано брать температуру изделий в конце первого периода равной ; отношение для камерных печей обычно принимается равным 1/3, а для шахтных 0.5.

После определения времени нагрева приступают к расчёту тепловых потерь печи и к составлению энергетического баланса.

(3-18)

где (3-19)

здесь - масса садки; - средняя удельная теплоёмкость садки; и - температура садки в начальном и нагретом состояниях.

Вспомогательное тепло складывается из тепла, идущего на нагрев жароупорных деталей (поддонов, корзин, ящиков и т.д.), нагреваемых вместе с садкой.

, (3-20)

где - масса жароупорных деталей нагреваемых за цикл; - средняя удельная теплоёмкость каждой жароупорной детали; и - температуры жароупорных деталей в начальном и нагретом состоянии.

Тепловые потери печи за время одного цикла складываются из тепловых потерь за отдельные периоды цикла – за время нагрева, выдержки, остывания и время простоя печи:

, (3-21)

Отдельно подсчитываются тепловые потери через закрытую и открытую дверцы, причём учитывается время открытого состояния последней:

, (3-22)

где - определяется, как тепловые потери через любую стенку, - определяются конвекцией и излучением.

Для малых отверстий = 1.0, для крупных (примерно равных габаритам печной камеры - .

, (3-23)

где - абсолютная температура печи; – абсолютная температура окружающего печь воздуха; - площадь окна дверцы; 𝜓 – коэффициент диафрагмирования, вычисляемый по рис. 3.7.

Рис.3-7.Коэффициент диафрагмирования отверстий:

1 - круглое отверстие; 2 – квадратное;

3 – прямоугольное (соотношение сторон 2:1);

4 – длинная щель высотой А

Расход энергии на единицу обрабатываемой в печи продукции определяется из выражения

, (3-24)

Тепловой КПД печи равен:

, (3-25)

Количество тепла, которое необходимо ввести в печь за период нагрева изделий:

, (3-26)

Мощность печи периодического действия

, (3-27)

Или , (3-28)

Здесь - коэффициент запаса.

Когда температурный перепад в изделиях в период нагрева ограничен технологическим заданием (например ), то принятые значения удельного теплового потока проверяются по выражениям:

Для пластины или

Для цилиндра или