Розрахунок печі опору непрямої дії

МІНІСТЕРСТВО  ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ

Національний  технічний університет України

«Київський  політехнічний інститут»

Кафедра електропостачання

 

 

 

 

РОЗРАХУНОК  ПЕЧІ ОПОРУ НЕПРЯМОЇ ДІЇ

 

 

НТУУ«КПІ» ОН91.04.04.01.2011 ПЗ

(шифр роботи)

 

 

курсова робота з дисципліни

«Споживачі  електричної енергії»

 

 

 

 

 

 

 

Керівник курсової роботи: Виконала:

студентка   Войтович К.Ю.                                                                                        

      Чернявський А.В.                  (прізвище, ініціали) 

        (прізвище, ініціали)

___________________________

Робота захищена з оцінкою:                                                            (підпис, дата)                                                        

 

 

____________________________ гр. ОН-91  

  (оцінка, підпис керівника)

                                                                   

«___»_____________2011 р. Залікова книжка №  ОН-91-03                  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Київ 2011

 

АНОТАЦІЯ

Курсова робота виконана у вигляді пояснювальної записки на 56 аркушах формату А4, яка включає в себе 11 рисунків, 1 таблицю, 4 додатки, 17 бібліографічних найменувань.

У курсовій роботі розгядається питання вибору печі опору непрямої дії для досягнення заданої мети в проектуванні процесу металообробки. Піч використовують для гартування металевих виробів.У роботі розглядаються такі основні питання як визначення внутрішніх параметрів печі, тепловий та електричний розрахунки печі, розрахунок освітлення місця розташування печі, проектування схеми та вибір мережі живлення печі, двопозиційне регулювання температури печі, техніко-економічні показники нагрівання деталей в печі, енергетичний баланс печі, шляхи підвищення продуктивності печі, економії електричної енергії при експлуатації.

Ключові слова : кабельна лінія, нагрівальний елемент, освітлення, пакет плит, піч опору, плита, садка, світильник, світловий потік, трансформатор струму, фазо-гілка.

 

 

ЗМІСТ

 

АНОТАЦІЯ………………………………………………………………………..2

ВСТУП 4

1 УМОВИ ПРОЕКТУВАННЯ 5

2 ВИЗНАЧЕННЯ ВНУТРІШНІХ ПАРАМЕТРІВ ПЕЧІ 8

3 ТЕПЛОВИЙ РОЗРАХУНОК ПЕЧІ 11

4 ЕЛЕКТРИЧНИЙ РОЗРАХУНОК ПЕЧІ 15

ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ 52

ДОДАТКИ 53

 

 

 

 

 ВСТУП

Електропечі мають дуже широке розповсюдження в промисловості, транспорті, сільському господарстві та побуті. На багатьох підприємствах електричні печі є основними споживачами електричної енергії. У 50-х роках почали активно розвиватися вакуумні печі опору. Електропечі отримали застосування у всіх галузях промисловості і навіть в побуті. Це обумовлене наступними істотними перевагами їх в порівнянні з паливними печами:

1. Можливість концентрувати виділення великої кількості енергії у досить малих об’ємах та отримувати завдяки цьому дуже великі швидкості нагріву та будь-які необхідні температури.
2. Можливість забезпечити високу рівномірність нагріву виробів як шляхом відповідного розташування джерела виділення тепла по стінкам нагрівальної камери, так і застосуванням примусової циркуляції атмосфери.
3. Легкість регулювання підведеної потужності, а тому, і температури, легкість автоматизації регулювання температурного режиму печі.
4. Зручність механізації та автоматизації процесів завантаження та розвантаження матеріалів або виробів, які піддаються нагріву, та їх пересування в печі, що значно спрощує ввімкнення електричних печей у технологічний потік, у автоматичні лінії та заводи.
5. Легкість герметизації електричних печей, можливість завдяки цьому захистити матеріали і деталі, які нагріваються, від окислення захисною атмосферою або вакуумом, або навпаки, розташувати їх у спеціальну атмосферу для насичення поверхні вуглецем, азотом, або іншими речовинами або в вакуум для обезгаження.
6. Компактність, чистота, зручність обслуговування, покращення умов праці, менше, у порівнянні з паливними печами, забруднення атмосфери.

У електричних печах  опору непрямої дії тепло виділяється  у спеціальних нагрівальних елементах та передається тілам, які нагріваються променеспусканням, конвекцією або теплопровідністю.

У більшій кількості печей непрямої дії теплопередача здійснюється як променеспусканням, так і конвекцією, причому в високотемпературних  або середньотемпературних печах (з робочою температурою більше ніж 700°С) домінує опромінення, а у низькотемпературних печах з примусовою циркуляцією атмосфери нагрів здійснюється у більшій мірі конвекцією.

У печах непрямої дії з рідким теплоносієм, у який занурюються вироби які нагріваються, тепло передається виробам як конвекцією, так і теплопровідністю. Рідкий теплоносій у свою чергу може нагріватися або струмом, який через нього протікає (електродні ванни), або через стінку тигля від нагрівальних елементів (ванни з зовнішнім підігрівом).

 

 

1 УМОВИ ПРОЕКТУВАННЯ

 

Вибираємо складальний цех – складання інструменту .

Здебільшого складальний цех розміщується на великих площах багатопролітних промислових корпусів з висотою до нижнього поясу ферм до 18 метрів та більше при ширині прольоту 18-24 м.

Складання дрібних виробів складається з трьох загальних циклів: вузлового складання окремих частин, наступної чистової збірки та контролю готових виробів. Часто між чистовою збіркою та контролем проводиться цілий комплекс регульовно-накладочних робіт, налаштування, тарировка, градуювання та нагрів виробів. На вузловій та загальній збірці дрібних виробів повинна бути використана система комбінованого освітлення; тільки там, де установка (ОП) місцевого освітлення неможлива внаслідок специфіки технології, допускається використання одного загального освітлення.

Розміри об’єктів розпізнавання в складальних цехах різних галузях промисловості можуть бути досить різноманітні: від 0,1 мм в часовій та ювелірній промисловості до одного чи навіть декількох міліметрів, наприклад при збірці кузова автомобіля.

Умови середовища в більшості складальних цехів нормальні, що дозволяє використовувати для їхнього освітлення відкриті ОП зі степенню захисту ІР20.

Використання ламп ДРИ в освітлювальній установці (ОУ) складальних цехів може зробити освітлення більш економічним та зручним в експлуатації, але потребує спеціальних засобів по покращенню кольорового середовища в приміщенні та зниженню пульсації освітленості на робочих місцях.

     

 

Вихідні дані:

1. Продуктивність печі: Q=6 т/добу.
2. Тепловий ККД: h=0,7.
3. Температура нагрівання плит: t_вир=900 °С.

4. Час нагріву: t_нг=2 год.
5. Час допоміжних операцій: t_доп=0,3 год.
6. Параметри плит:

     довжина L=700 мм;

ширина B=200 мм;

                     висота H=100 мм

7. Регулювання температури у межах: Dt=±40 °С.
8. Потужність цехового трансформатору: S_тр=1000 кВ×А.
9. Матеріал плит – сталь.

 

 

Умови експлуатації:

• в частині впливу кліматичних умов зовнішнього середовища                  по ГОСТ 15543-70 та ГОСТ15150-69;
• висота над рівнем моря до 1000 м;
• температура навколишнього повітря від +5 до +40˚С;
• відносна вологість повітря до 80% при температурі +25˚С;
• навколишнє середовище невибухонебезпечне, з дозволеною концентрацією агресивних газів та парів, пилу в концентрації, що не перевищує вказані в ГОСТ 12.1.005-76.
• розміри робочої зони цеху біля печі:

довжина А=10 м;

ширина В=9 м;

•    висота цеху:

Н=8,4 м;

• мінімальна освітленість приміщення: Е_min = 300 лк;
• коефіцієнти відбиття:

r_1(с)=0,5% - від стелі;

r_2(ст)=0,3% - від стін;

r_3(п)=0,1% - від підлоги;

• Густина матеріалу: γ_в=7650 кг/м³;
• Відстань від внутрішньої кладки до нагрівачів: l₁=0,05 м;
• Конструктивний габарит нагрівачів у плані: l₂=0,05 м;
• Мінімальна відстань від нагрівачів до виробу: l₃=0,05 м;
• Відносний ступінь чорноти поверхні виробу: ε_вир=0,9;
• Ступінь чорноти внутрішньої кладки печі: ε_печі=0,9;
• Ступінь чорноти поверхні нагрівачів: ε_нагр=0,9;
• Коефіцієнт поверхневої потужності ідеального зигзагоподібного нагрівача: α_н=0,46;
• Коефіцієнт запасу: К_з=1,5;
• Коефіцієнт відмінності середнього освітлення від мінімального: z=1,15;
• для піднімання та опускання заслону печі використовуємо асинхронний двигун;
• потужність КЗ на шинах ГПП: S_кз=100 МВА;
• довжина КЛ1: L_кл1=400 м;
• довжина КЛ2: L_кл2=60 м;
• довжина КЛЗ: L_кл3=3 м;
• довжина КЛ4: L_кл4=3 м;
• довжина КЛ5: L_кл5=6 м;
• довжина КЛ6: L_кл6=3 м;
• довжина КЛ7: L_кл7=3 м;
• електрична піч повинна відповідати ТУ 16.531.529-80, по техніці безпеки ГОСТ 12.2.007.9-75;

• режими тарифних зон:
• зона піку: 8-11 год, 17-19 год;
• зона напівпіку: 6-8 год, 11-17 год, 19-22 год;
• зона ночі: 22-6 год.
• тариф на електроенергію – 87,6  коп /(кВт×год)

 

 

 

 

 

2 ВИЗНАЧЕННЯ ВНУТРІШНІХ  ПАРАМЕТРІВ ПЕЧІ

 

Визначення маси одного виробу

,

де   – маса одного виробу, т;

      – густина матеріалу, =7650 кг/м³;

       Н – висота плити, мм;

     L – довжина плити, мм

       В – ширина плити, мм. 

=7650×0,1×0,7×0,2=107,1 кг

Визначення маси однієї садки

,

де    – маса однієї садки, т;

   Q – продуктивність, т/добу;

  t_нг – час нагріву, год;

  t_доп – час допоміжних операцій, год.

 кг.

Визначення кількості виробів, які одночасно нагріваються

,

де    n - кількість виробів, які одночасно нагріваються;

      – маса однієї садки, т;

      – маса одного виробу, т.

Приймаємо n=6 виробів.

Приймаємо кількість  пакетів: =2.

Визначення кількості плит в одному пакеті

де    n^' - кількість плит в одному пакеті;

       n - кількість виробів, які одночасно нагріваються;

        к – кількість пакетів.

плит.

Рисунок 2.1. Розташування плит в пакеті і пакетів у садці

 

Визначення висоти пакету

,

де  - висота пакету, м;

   – висота плити, м;

   - кількість плит в одному пакеті.

=0,1×3=0,3 м

Визначення висоти внутрішньої камери печі

,

де Н_п -   висота внутрішньої камери печі при розміщенні виробів в один пакет, м;

   H_в - висота пакету, м

Н_п=0,3+0,8=1,1 м

Визначення внутрішніх розмірів пічної камери при розташуванні нагрівачів тільки на бічній поверхні печі

а) ширина пічної камери при розташуванні нагрівачів тільки на бічній поверхні печі:

В_п=2×(l₁+l₂+l₃)+B_c ,

де В_п - ширина пічної камери при розташуванні нагрівачів тільки на бічній поверхні печі, м;

     В_с=2×В+0,05, м – ширина садки;

     В_с=2×0,2+0,05=0,45 м.

В_п=2×(0,05+0,05+0,05)+0,45=0,75 м

б) довжина пічної камери при розташуванні нагрівачів тільки на бічній поверхні печі:

L_п=2×(l₁+l₂+l₃)+L_c,

де L_п – довжина пічної камери при розташуванні нагрівачів тільки на бічній поверхні печі, м;

     L_с=L– довжина садки; L_с=0,7 м;

      l₁– відстань від внутрішньої кладки до нагрівачів, l₁=0,05 м;