Электрический расчет печи сопротивления.

 

Исходными данными для электрического расчета являются:

1) мощность печи (или зоны для многозонных печей), полученная в результате теплового расчета;

2) мощность тепловых потерь через кладку печи или зоны;

3) конечная температура нагрева изделий;

4) характеристика нагреваемых изделий: габаритные размеры, материал;

5) напряжение питающей сети;

6) особые условия нагрева: наличие защитной атмосферы, вакуума, требования к материалу нагревателей и т. п.

Для многозонной печи, если мощности зон различны, электрический расчет проводится отдельно для каждой зоны. Нагревательные элементы могут получать питание непосредственно от цеховой сети напряжением 220, 380 или 660 В или от понижающих электропечных трансформаторов, специально разработанных для электрических печей сопротивления.

Цель электрического расчета заключается в определении размеров (сечения и длины) нагревателей (по фазам) в соответствии с требуемым для выделения необходимой мощности сопротивлением.

Если представить себе электрическую печь, в которой тепловые потери через кладку равны нулю (Р_пот = 0), а нагреватель выполнен в виде тонкого сплошного листа, охватывающего загрузку (рис. 2.25), то, принимая равными поверхности изделия и нагревателя, можно записать уравнение лучистого теплообмена между таким идеальным нагревателем и поверхностью нагреваемого изделия в виде:

 

 ,                                                      (2.27)

 

где температура нагревателя Т_н = t_н + 273, K, равна

 ,                                                         (2.28)

а удельная поверхностная мощность идеального нагревателя

 

 ,                                            (2.29)

 

где Р_н – мощность печи, Вт; F_н – площадь поверхности нагревателя, м²;

Т_н и Т_изд – температуры нагревателя и изделия,  K;

- приведённая излучательная способность; с_s = 5,7 Вт (м² ⋅ K⁴) – излучательная способность абсолютно черного тела; ε_н, ε_изд – коэффициенты теплового излучения нагревателя и изделия.

 

 

Рис. 2.25. Идеальный нагреватель: 1 – нагреватель; 2 – изделие; 3 – футеровка

 

Из уравнения (2.29) видно, что удельная поверхностная мощность идеального нагревателя зависит от температур нагревателя и нагреваемого изделия, а также от коэффициентов теплового излучения материалов нагревателя и изделия ε_н = с_н/с_s, ε_изд = с_изд/с_s. Идеальный абсолютно черный нагреватель (ε_н =1), излучающий на абсолютно черное изделие (ε_изд = 1), имеет удельную поверхностную мощность, Вт/м2:

 

 ,                                            (2.30)

 

 2.2.8. Электрооборудование печей сопротивления

 

Печи сопротивления косвенного действия могут получать питание непосредственно от цеховой сети с напряжением 220, 380 и 660 В или от понижающих электропечных трансформаторов однофазного и трехфазного исполнений (серий ТПО и ТПТ) с широким диапазоном регулирования вторичного напряжения и от автотрансформаторов (серии АПТ). Эти серии разработаны с учетом требований (по значениям вторичного напряжения и диапазону регулирования) питания печей с нагревателями: из сплавов сопротивления, из чистых тугоплавких металлов и из неметаллических материалов.

Электропечные трансформаторы для уменьшения потерь в токоподводах устанавливаются в непосредственной близости к печи. Подвод питания от трансформатора к нагревателям может быть осуществлен кабелем или шинами – в зависимости от конкретной компоновки. Коммутационная аппаратура, аппаратура управления и автоматического регулирования температуры монтируется в щитах управления.