Значения теплофизических свойств

Зададим значения теплофизических свойств каждого блока: теплоизоляция (ШВП-350) (рис. 8), МКРР-130 (теплоизоляционная вата) (рис. 9), нагревательный элемент (Еврофехраль GS 23-5) (рис. 10), воздух (рис.11).

Рисунок 8 – Теплофизические свойства ШВП-350

Рисунок 9 – Теплофизические свойства МКРР-130

Рисунок 10 – Теплофизические свойства нагревателей

Рисунок 12 - Теплофизические свойства воздуха

 

Граничные условия каждого объекта.

Значение температуры корпуса снаружи (рис. 13) и значения температуры внутри печи (рис. 14).

Рисунок 13 – ГУ стенок печи снаружи

Рисунок 14 – ГУ стенок печи внутри

 

 

РАСЧЕТ ПРОЦЕССА ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ И АНАЛИЗ РЕШЕНИЯ

Результатом расчета нестационарной теплопередачи является модель, показывающая параметры заготовки и степень изменения ее температуры в определенный момент времени.

· Посмотрим, как меняется температурное поле камерной печи при нагревании через промежутки времени: τ ₁ = 274 с; τ ₂ = 549 с; τ ₃ = 1100; τ ₄ = 1610 с; τ ₅ = 3000 с (рис. 15 – 19).

Рисунок 15 – Температурное поле ЭПС СНО-15/12-И1 в момент времени τ ₁ = 274 с

Рисунок 16 – Температурное поле ЭПС СНО-15/12-И1 в момент времени τ ₂ = 549 с

 

Рисунок 17 – Температурное поле ЭПС СНО-15/12-И1 в момент времени τ ₃ = 1100 с

Рисунок 18 – Температурное поле ЭПС СНО-15/12-И1 в момент времени τ ₄ = 1610 с

Рисунок 19 – Температурное поле ЭПС СНО-15/12-И1 в момент времени τ ₅ = 3000 с

· Выведем график зависимости температуры нагреваемых объектов от времени (рис. 20).

 

Рисунок 20 – Графики зависимости температуры от времени

1- Температура нагревательного элемента

2- Температура МКРР-350

3- Температура теплоизоляции

· Сравним разницу температур в разных точках печи (снаружи, во внутренней стенке и внутри в разные моменты времени.

1) T ₁ – температура наружной стенки ЭПС СНО-15/12-И1°С;

Т ₂ – температура во внутренней стенке ЭПС СНО-15/12-И1°С;

Т ₃ – температура внутри ЭПС СНО-15/12-И1 °С.

 

2) Температура в разных точках печи в разные моменты времени:

1. При τ ₁ = 274 с: Т ₁ = 82 °С; Т ₂ = 800 °С; T ₃ = 1050 °С.

2. При τ ₂ = 500 с: Т ₁ = 92 °С; Т ₂ = 850 °С; T ₃ = 1100 °С.

3. При τ ₃ = 1000 с: Т ₁ = 250 °С; Т ₂ = 900°С; T ₃ = 1200 °С.

4. При τ ₄ = 1500 с: Т ₁ = 290 °С; Т ₂ = 950 °С; T ₃ = 1200 °С.

5. При τ ₅ = 3000 с: Т ₁ = 354 °С; Т ₂ = 980 °С; T ₃ = 1200 °С.

3) Разница температур между слоями изоляции печи в разные моменты времени:

1. При τ ₁ = 300 с: Т ₃ – Т ₂ = 250 °С; Т ₃ – Т ₁ = 968 °С; Т ₂ – Т ₁ =
= 718 °С.

2. При τ ₂ = 500 с: Т ₃ – Т ₂ = 250 °С; Т ₃ – Т ₁ = 1050 °С; Т ₂ – Т ₁ =
= 758 °С.

3. При τ ₃ = 1000 с: Т ₃ – Т ₂ = 300 °С; Т ₃ – Т ₁ = 950 °С; Т ₂ – Т ₁ =
= 660 °С.

4. При τ ₄ = 1500 с: Т ₃ – Т ₂ = 250 °С; Т ₃ – Т ₁ = 910 °С; Т ₂ – Т ₁ =
= 660 °С.

5. При τ ₅ = 3000 с: Т ₃ – Т ₂ = 220 °С; Т ₃ – Т ₁ = 846 °С; Т ₂ – Т ₁ =
= 626 °С.

 

Исследуя картины распределения температурного поля в разные моменты времени, а также графики зависимости температуры от времени, можно заметить, что процесс теплопередачи в разных областях печи происходит неравномерно, а скорость нагрева увеличивается при переходе от стенок детали к ее центру.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе проведения расчета нагрева слоев теплоизоляции ЭПС камерного типа были исследованы параметры камерной печи.

Проводился расчет нагрева пустой печи, то есть, без какого-либо элемента внутри неё. Печь нагревалась до температуры 1200 °С. Все расчеты производились в программной среде ELCUT.

При определении начальных и граничных условий и параметров материалов программе ELCUT был смоделирован процесс нагрева керамического изделия в ЭПС камерного типа СНЗ-6.12.4/10-И2

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Теплопередача [Электронный ресурс]. // Википедия. Свободная энциклопедия. – 2001-2020 Wikipedia. – Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/Теплопередача. (дата обращения: 03.05.2020)

2. Григорьев, Б. А. Теплообмен/Б. А. Григорьев, Ф. Ф. Цветков – М.: «МЭИ», 2005. – 450 с.

3. Чернобаев, А.П. Электрические печи сопротивления: учебное пособие / А.П. Чернобаев, В.З. Ковалев. - Югра: ЮГУ, 4 с.

5. Альтгаузен, А.П. Электротермическое оборудование: Справочник / А.П. Альтгаузен, Н.М. Некрасова, М.Б. Гутман – М.: Энергия, 1980. – 416 с.

6. Арендарчук, А. В. Общепромышленные электропечи периодического действия/ А. В. Арендарчук, А. С. Бородачев, В. И. Филиппов. – М.: Энергоатомиздат, 1990. – 113 с.