Розрахунок печі опору непрямої дії

t=2,0-1,214-0,75=0,036 год

За цей час деталь нагріється до деякої температури . Перепишемо рівняння нагріву в іншій формі:

,

де  - кінцева температура;

     - початкова температура;

     - температура нагрівачів;

      Т- постійна нагріву

       Далі йде період допоміжних робіт,що триває 0,3 год

2) Далі розпочинається  повторний нагрів ,але з температури 423 . Отримаємо наступне:

Нагрівання:

 год

Охолодження:

 год

Нагрівання:

 год

Час наступного періоду  охолодження:

t=2,0-1,042-0,75-0,16=0,048 год

Охолодження:

Допоміжні операції:

3) Далі йде третій  цикл:

Нагрівання:

год

Охолодження:

год

Нагрівання:

год

Час наступного періоду  охолодження:

t=2,0-1,054-0,75-0,16=0,036 год

Охолодження:

 

Допоміжні операції:

4) Далі йде четвертий  цикл:

Нагрівання:

год

Охолодження:

год

Нагрівання:

год

Час наступного періоду  охолодження:

t=2,0-1,052-0,75-0,16=0,038 год

Охолодження:

 

 

Допоміжні операції:

Як бачимо, кінцеві  температури 4 і 3 однакові. Отже, починаючи  з 3-го циклу, всі наступні цикли будуть проходити так само. Кількість  циклів за день:

Тоді кількість повторюючихся циклів n=10-3=7.

Час роботи печі за день:

t_p=1,214+0,036+1,042+1,054+0,16+0,16+7×(1,052+0,16)=12,15 год

t_p=12 год

За отриманими результатами будуємо добовий графік роботи печі

(рис. 9.2):

                  

Рисунок 9.2 - Добовий графік роботи печі

 

 

 

 

 

 

10 ТЕХНІКО-ЕКОНОМІЧНІ ПОКАЗНИКИ НАГРІВАННЯ ДЕТАЛЕЙ В ПЕЧІ

 

Визначення річних витрат електроенергії:

W_річн=К₂·N_р·W_доб,

де W_річн – річні витрати електроенергії;

   К₂ – коефіцієнт, який враховує додаткові витрати електроенергії за рахунок нагріву печі після відключення, К₂=1,1;

     N_р – кількість робочих днів у році, N_p=21·12=252;

     W_доб – добове споживання електроенергії на нагрів виробів, який отримаємо з добового графіка зміни спожитої потужності при роботі пічного пристрою, кВт·год.

З метою економії електроенергії, при розвантаженні печі не потрібно відключати піч. Тому приймається на циклі роботи в період нагріву садки включені обидві секції нагрівачів.

Добове споживання електроенергії на нагрів виробів:

,

де W_доб – добове споживання електроенергії на нагрів виробів, які отримаємо з добового графіка зміни спожитої потужності при роботі пічного пристрою, кВт·год;

     К₁– коефіцієнт, який враховує споживання електроенергії приводами допоміжних механізмів,К₁=1,03;

      t_i – кількість часу споживання електричної енергії, год;

     P – встановлена потужність печі, кВт;

 кВт∙год

Звідки

W_річн=1,1·21·12·1050,6=291226,32 (кВт×год)/рік

Визначення річної продуктивності печі:

де Q_річн – річна продуктивність печі, т/рік;

     N_р – кількість робочих днів у році;

     Q_доб – добова продуктивність печі, т/добу

Q_річн=252·6=1512 т/рік

Визначення питомих  витрат електроенергії на нагрів:

де ω – питомі витрати електроенергії на нагрів, (кВт·год)/т;

  W_річн – річні витрати електроенергії, (кВт·год)/рік;

   Q_річн – річна продуктивність печі, т/рік

 (кВт×год)/т

Визначення питомої  вартості нагріву:

де В_доб – добова вартість нагріву, грн/добу;

    Q_доб – добова продуктивність печі, т/добу

Добову вартість нагріву  визначаємо по тризонному тарифу [17]:

В_доб=а₁·W₁+ а₂·W₂+ а₃·W₃,

де а₁ – ставка тризонного тарифу для зони піку, яка триває з 8 до 11 год, з 17 до 19 год (додаток Б):

а₁=2,68 грн/(кВт×год);

     а₂ – ставка тризонного тарифу для зони напівпіку, яка триває з 6 до 8 год, з 11 до 17 год, з 19 до 22 год:

а₂=1,9 грн/(кВт×год);

     а₃ - ставка тризонного тарифу для зони ночі, яка триває з 22 до 6 год:

а₃=1,13 грн/(кВт×год);

   W₁, W₂, W₃ – витрати електроенергії у відповідні зони доби.

                                       W=P·t,

де Р – встановлена  потужність печі;

t – час включення у відповідні зони доби (визначаємо з рисунку 9.2).

W₁=85×(0,2+0,15+1,06+0,3)+85×(0,5+0,16+0,3)=226,95 (кВт×год)/добу;

W₂=85×(0,2+0,9)+85×(0,2+1,05+0,16+1,1+0,2+0,6)+85·(0,75+0,2+1)=540,6 (кВт×год)/добу;

W₃=85×(0,1+0,2+1,214+0,04+1,042+0,2+1,1)=331,16 (кВт×год)/добу

  Тоді добова вартість нагріву:

В_доб=2,68×226,95+1,9×540,6+1,13×331,16=2009,5 грн/добу

Питома вартість нагріву:

грн/т

 

 

 

 

 

 

11 ЕНЕРГЕТИЧНИЙ БАЛАНС  ПЕЧІ

 

11.1 Споживана  електроенергія в освітленні

                                                   ,

де К_в – коефіцієнт включення, _;

      К_пра – коефіцієнт додаткових втрат на ПРА, _- для ламп ДРЛ;

     – потужність лампи,    кВт;

      N – кількість ламп, N₌4;

     Т_р – час роботи за рік, _. 

Приймаємо Т_р=3024 год

                                         кВт×год

11.2 Втрати електроенергії в лініях мережі електропостачання

                                   ,

де  – питомий активний опір кабелю, Ом/км;

     – розрахунковий струм в лінії, А;

     – довжина лінії, км

     Т_р – час роботи за рік, _. 

Приймаємо Т_р=3024 год

Значення  , і беремо із 8 пункту розрахунку курсової роботи

11.3 Втрати електроенергії в трансформаторі

                                   ,

де  – потужність холостого ходу, ;

      – потужність короткого замикання, ;

       – час роботи за рік;

       – коефіцієнт завантаження,

 кВт×год

11.4 Споживана електроенергія  установкою 

,

де Р –  встановлена потужність печі, кВт;

     К₁– коефіцієнт, який враховує споживання електроенергії приводами допоміжних механізмів, К₁=1,03;

     К₂ – коефіцієнт, який враховує додаткові витрати електроенергії за рахунок нагріву печі після відключення, К₂=1,1;

     Т_р –  час роботи за рік

кВт×год

 

11.5 Сумарні втрати 

 

кВт×год

 

11.6 Схема енергобалансу

Покажемо схематично отримані результати на рис. 1.1:

 

 

        

12 ШЛЯХИ ПІДВИЩЕННЯ ПРОДУКТИВНОСТІ ПЕЧІ, ЕКОНОМІЇ ЕЛЕКТРИЧНОЇ ЕНЕРГІЇ ПРИ ЕКСПЛУАТАЦІЇ ПЕЧІ

12.1 Зменшення споживання  електроенергії в освітленні

   Змінимо лампи ДРЛ-700 на лампи ДРИЭ-400, які мають такі параметри:

Номінальна напруга, В: 220/380;

Частота, Гц: 50;

Потужність, Вт: 400;

Світловий потік, лм: 36000;

Середній час горіння, год: 10000;

Габарити, мм: L = 290.0, D = 122.0, H = 185.0;

Тип цоколя: E40

Розрахуємо :

кВт×год

Тоді

кВт×год

Завдяки зміні ламп зменшилося споживання  електроенергії в освітленні на 4312,3 кВт×год.

12.2 Зменшення витрат електроенергії в лініях мережі електропостачання

Змінимо матеріал ліній  з алюмінію на мідь та розрахуємо знову втрати в лініях:

        Питома провідність міді -

кВт×год

Тоді:

 кВт×год

 

Завдяки зміні матеріалу лінії втрати електроенергії зменшилися на

2659,2 кВт×год.

12.3 Дана піч являється пічкою періодичної дії, що накладає на неї ряд обмежень. Це пов’язано з тим, що крім самого процеса нагріву є ще процес завантаження та розвантаження виробів, в період якого спостерігається інтенсивне виділення теплоти в оточуюче середовище. Розрахуємо кількість теплоти, яка виділяється в оточуюче середовище, через отвір пир закриванні і відкриванні кришки:

Втрати через отвір  при закриванні і відкриванні  кришки обчислюються за формулою:

,

де - приведений коефіцієнт променевипуспускання, =4,4-4,6;

      - коефіцієнт дифрагмування отвору, залежить від форми і товщини футеровки, визначається по кривих, =0,7;

      , - температури відповідно печі і навколишнього простору, К;

      - площа отвору, м ;

      - час відкритого стану кришки, год, =0,05 год;

=900+273=1173 К;

=20+273=293 К;

Обчислимо площу отвору:

= ,

де d – діаметр кришки, м (див. рис.5.1)

= , м

Тоді втрати через отвір:

 ккал

Отже через отвір при кожному відкриванні і закриванні кришки в навколишнє середовище виділяється 10425, 23 ккал теплоти.

Таким чином, щоб зменшити виділення цієї теплоти, час допоміжних операцій (0,3 год) необхідно скоротити до мінімума і автоматизувати. Це можна зробити, коли розміщувати разом партію попередньої садки з партією наступної в камері, що дозволить при охолодженні передавати наступній садці тепло. Завдяки цьому можна зменшити час нагріву та збільшити продуктивність, тобто зменшити витрати електроенергії.

Вартість процесів нагріву чи плавлення  матеріалів та виробів в електричних  печах опору в багатьох виробництвах є доволі істотною складовою вартості виробляємої продукції. Печі опору  є великим споживачем електроенергії, а на багатьох заводах навіть одним  з основних, тому організація раціональної експлуатації таких печей має істотне значення.

Зниження собівартості процесів нагріву  може бути здійснено в першу чергу  в результаті:

–підвищення продуктивності печі;

–підвищення надійності роботи печей, зниження кількості та тривалості простоїв, які викликані аваріями печей;

–зниження питомих витрат електроенергії.

Згідно з 10 пунктом роботи, питомі витрати ми можемо зменшити за рахунок зменшення встановленої потужності Р, або зменшивши час роботи печі за день. Ефективніше буде, якщо ми зменшимо час, приміром з 12 год. на, скажімо, 10 год. Тоді:

 кВт∙год

кВт∙год

Отже, зменшивши час  роботи печі за день на 2 год., ми зменшили споживання електроенергії установкою на 48537,7 кВт×год.

Маючи на увазі те, що процеси які  проводяться в електричних печах  є досить енергоємними, головним шляхом зниження собівартості процесу нагріву  є зниження питомих витрат електроенергії та використання засобів, які дозволяють це зробити. Однак відділити їх від двох інших шляхів, які вказані вище, дуже важко, так як усі вони тісно зв’язані одне з одним. Так, підвищення продуктивності печі призводить до економії електроенергії; підвищення стійкості та строку служби нагрівачів призводить як до підвищення надійності роботи печі, так і до підвищення продуктивності праці і зниженню питомих витрат енергії; автоматизація температурного режиму печі, знову ж таки, призводить, як до скорочення експлуатаційного персоналу, так і до підвищення надійності роботи і економії енергії. Тому представляється доцільним сумісне розглядання всіх цих шляхів, які ведуть до раціональної експлуатації печей. Для цього необхідно розглянути: