Obrabiane części określone są przez wymiary gabarytowe, masę, ciepło właściwe.

Transkrypt

1 . OBLICZANI CILN ICÓW RZYSTANCYJNYCH iece rezysancyjne sswane są najczęściej d bróbki cieplnej wsadów. rjekwanie akich pieców plega na bliczeniu wyprawy gnirwałej i ermizlacyjnej pieca, mcy sra, mcy elemenów grzejnych insalwanych w piecu, ciepła akumulacyjneg sayczneg i dynamiczneg... iece d pracy kreswej dsawwe dane wejściwe d prjekwania pieców uzyskuje się na pdsawie przebiegu kreślneg cyklu echnlgiczneg raz danych dyczących brabianych części. Cykl echnlgiczny kreślny jes przez emperaurę pcząkwą i kńcwą prcesu (ewenualnie ake emperaury eapów pśrednich i czasy rwania pszczególnych eapów. Obrabiane części kreślne są przez wymiary gabarywe, masę, ciepł właściwe. Ilść energii pbieranej z sieci pdczas cyklu echnlgiczneg raz mc pieca zaleą przede wszyskim d emperaury, jakiej wymaga prces echnlgiczny raz d przebiegu cyklu pracy pieca. Cykle bróbki cieplnej wsadów, najczęściej spykane w prakyce, pkazan na rys. 7.. [skryp sr. 77]. Rysunek 7.a przedsawia przebieg najprsszeg cyklu pracy pieca. Wsad jes nagrzewany d emperaury pcząkwej ' w d emperaury kńcwej '' w w usalnym cieplnie sanie izlacji pieca ( sr cns). Cykl aki zawiera wyłącznie kres nagrzewania, bez wygrzewania knieczneg d wyrównania emperaur. Zazwyczaj aki cykl bróbki sswany jes w piecach d nagrzewania wsadów klrwych przed bróbką plasyczną lub przy harwaniu cienkściennych wsadów salwych. Na rys. 7.b pkazan najczęściej sswany cykl pracy pieca. Zawiera n prócz czasu nagrzewania równie kres wygrzewania wsadów. Taki cykl nagrzewania wykrzysuje się w prcesach harwania, dpuszczania, nrmalizacji raz przy bróbce ciepln-chemicznej. Trzeci rdzaj cyklu pracy (rys. 7.c) sswany jes w piecach d wyarzania meali i ceramiki, spiekania wsadów mealw-ceramicznych, w piecach d wyciągania mnkryszałów raz w przypadkach, gdy prces wymaga pwlneg chłdzenia wsadu w piecu. iece pracujące kresw przy akim cyklu pracy mają bardz niekrzysne wskaźniki eknmiczne. W kresie chłdzenia piec raci duą część energii zakumulwanej w wyprawie w kresie grzania. Sprawnść pieca jes więc niewielka, a energchłnnść prcesu dua.

2 Takie cykle pracy mgą być sswane przy bróbce cieplnej drgich maeriałów, dla kórych ksz zuywanej energii elekrycznej jes nieisny. Rys. 7. sr.77 skr rzy bróbce cieplnej w piecach pracy ciągłej wsady chłdzne są pza piecem, więc sprawnść pieca i zuycie energii elekrycznej nie zaleą d czasu chłdzenia. W gólnym przypadku, dla cyklu pracy pieca z chłdzeniem wsadu (rys. 7.c), bilans energii jes nasępujący: gdzie: c energia zuya w rakcie cyklu, c energia uyeczna, c u d s, (7.) d energia zuywana na nagrzanie pmcniczych elemenów ardprnych (ksze, pdsawy, mufle, zawieszki), raz gazu, s - całkwie sray cieplne pieca w czasie jedneg cyklu. Ciepł uyeczne u, knieczne d nagrzania wsadów kreśla się na pdsawie zalenści u '' ' ( ), m c (7.) w w w w gdzie: c w średnie ciepł właściwe wsadu, m w masa wsadu, - kńcwa i pcząkwa emperaura wsadu. '', ' w w dbnie kreśla się ciepł d, knieczne d nagrzania ardprnych urządzeń d załadwczych raz amsfer g '' ' '' ' m c ( ) m c ( ), (7.) g g g g g gdzie: m, m g masa pmcniczych urządzeń ardprnych i masa amsfery pieca, c,,c g średnie ciepł właściwe elemenów ardprnych raz amsfery pieca, - kńcwe i pcząkwe emperaury elemenów ardprnych i amsfery '' ' '' ',, g, g pieca.

3 Całkwie sray cieplne pieca wsadu w piecu) wynszą sr dla cyklu bróbki cieplnej z rys. 7.c (z chłdzeniem sr τ n τ w τ ch Ks sn dτ sw dτ sch dτ slad τ 0 τ n τ w lad, (7.4) gdzie: sn srumień (mc) sra cieplnych przez ścianki pieca w czasie nagrzewania τ n, sw srumień (mc) sra cieplnych przez ścianki pieca w czasie wygrzewania τ w, sch srumień (mc) sra cieplnych przez ścianki pieca w czasie chłdzenia τ ch, slad srumień (mc) sra cieplnych przez wry w czasie ładwania i rzładwania pieca τ lad, K s współczynnik pprawkwy uwzględniający rudne d wyznaczenia sray cieplne. K s,5.. Ilść ciepła przenszneg przez ścianki pieca w czasie chłdzenia jes równa sracie energii zakumulwanej przez izlacje cieplną pieca τ ch τ w sch dτ '' a ''' a, (7.5) gdzie: i - ciepł zakumulwane w izlacji pieca, dpwiadające emperaurm wsadu '' a ''' a (rys. 7.c). '' i ''' w w W czasie pracy pieca w cyklach pkazanych na rys. 7.a, b, izlacja cieplna pieca raci ylk nieznaczną część ciepła zakumulwaneg. Są sray kndukcyjne przez ściany pieca w kresie ładwania i wyładwywania wsadu, a ake sray radiacyjne z wrów pieca. Całkwie sray cieplne pieca Σ sr dla ych cykli wynszą sr τ n Ks 0 sr dτ slad τ lad. (7.6) Zakłada się, e sray cieplne sr w kresie nagrzewania i wygrzewania są równe i wyznacza się je ddzielnie dla pszczególnych fragmenów n - warswwej izlacji, róniących się knsrukcją i maeriałami, z zalenści sr α F w w k b n δ i F i i zi α F z z, (7.7)

4 gdzie: k, b emperaury wewnęrznej i zewnęrznej ściany pieca, α w α z współczynniki wymiany ciepła między czeniem a dpwiedni ścianą wewnęrzną i zewnęrzną, δ i grubść i-ej warswy izlacji, i przewdnść cieplna właściwa i-ej warswy izlacji, F zi zasępcza pwierzchnia i-ej warswy izlacji, F w, F z wewnęrzna i zewnęrzna pwierzchnia izlacji cieplnej pieca. nergia sra radiacyjnych rład z wrów pieca, ddawana d czenia w rakcie ładwania i rzładwywania, jes równa rlad 4 4 Tk T rlad τ lad K C ε k F τ lasd, (7.8) gdzie: rlad srumień (mc) sra radiacyjnych przez wry pieca w czasie ładwania i rzładwywania, τ lad czas ładwania i rzładwywania pieca, K współczynnik przesłaniania wrów pieca, C sała prmieniwania ciała czarneg C 5,67 W/(m K 4 ), ε k emisyjnść pwierzchni ścian kmry pieca, T k emperaura bezwzględna kmry pieca, T - emperaura bezwzględna czenia, F pwierzchnia wru pieca. Wymagana mc pieca p przeznaczneg d pracy kreswej kreślana jes z energii zuywanej w kresie nagrzewania p τ n n. (7.9) Warść wymaganej mcy pieca p naley zwiększyć K p razy. Wówczas mc pieca wynsi K p p (,,5) p. (7.) 4

5 Współczynnik zapasu mcy K p uwzględnia: mliwść bnienia napięcia zasilająceg, zwiększenie rezysancji elemenów grzejnych z upływem czasu (sarzenie elemenu), mliwść przyspieszania rzgrzewania pieca d emperaury czenia. Im wysza jes emperaura rbcza pieca i im grubsza izlacja cieplna, ym większa jes ilść ciepła zakumulwaneg w wyprawie i ym większy przyjmuje się współczynnik zapasu mcy, aby skrócić czas rzgrzewania pieca d emperaury czenia.... Obliczanie cieplne pieca d pracy kreswej rzed przysąpieniem d bliczeń cieplnych pieca przeznaczneg d pracy kreswej (nieprzelweg), naley uzyskać nasępujące dane wejściwe d bliczeń: Wymiary uyeczne przesrzeni rbczej pieca. Wymiary e muszą uwzględniać największe wymiary zewnęrzne części przeznacznych d bróbki cieplnej w prjekwanym piecu, Znaminwą emperaurę kmry, sanwiącą największą z przewidywanych emperaur cykli echnlgicznych bróbki cieplnej wyknywanych w prjekwanym piecu, Wymagany czas prakyczneg rzgrzewu pieca, Dpuszczalne wymiary gabarywe pieca. Algrym prjekwania pieca rezysancyjneg zsanie przedsawiny na przykładzie pieca kmrweg prspadłścienneg nasępujacych wymiarach uyecznej przesrzeni rbczej pieca (rys.): Szerkść a 00 mm, Wyskść b 00 mm, Głębkść c 400 mm. Temperaura znaminwa w kmrze pieca n 000 C, Temperaura czenia 0 C, misyjnść (spień czerni) budwy ε 0,4. 5

6 B. Maeriały gnirwałe i ermizlacyjne rzyjmuje się maeriały gnirwałe i izlujące cieplnie dpwiednich właściwściach. Warswa I Maeriał gnirwały MK /40 (Kaalg firmy ROMAT Düsseldrf) Temperaura dpuszczalna di 60 C, Gęsść ρ I 670 kg/m, Ciepł właściwe c wi, kj/(kg K) 0,40 Wh/(kg K), rzewdnść cieplna właściwa I f() [ C] I 0,49 0,54 O,68 0,7 0,87 0,94 0,047 0,5 0,56 0,6 0,466 [W/(m K) Warswa II Maeriał ermizlacyjny LM 400 (Kaalg firmy ROMAT Düsseldrf) Temperaura dpuszczalna dii 900 C, Gęsść ρ II 400 kg/m, Ciepł właściwe c wii,04 kj/(kg K) 0,9 Wh/(kg K), rzewdnść cieplna właściwa II f() [ C] II 0,099 0,07 O,8 0,8 0,49 0,465 0,58 0,7 0,86 [W/(m K) Warswa III 6

7 Maeriał ermizlacyjny Newherm (Kaalg firmy ROMAT Düsseldrf) Temperaura dpuszczalna diii 500 C, Gęsść ρ III 00 kg/m, Ciepł właściwe c wiii 0,8 kj/(kg K) 0, Wh/(kg K), rzewdnść cieplna właściwa III f() [ C] III [W/(m K) 0,0474 0,0558 O,0657 0,0767 0,0895 0,04 B. Grubści warsw Załne, w -ym przyblieniu, grubści pszczególnych warsw izlacyjnych pkazan na rysunku Rys. C. Obliczenie pwierzchni syku pszczególnych warsw ściany Ściany bczne S b c 0,5 0,40 0,00 m, S b c 0, 0,4 0, m, S b c 0,4 0,5 0,09 m, S 4 b 4 c 4 0,60 0,605 0,6 m. Trzn i srp S a c 0,5 0,40 0,00 m, 7

8 S a c 0, 0,4 0, m, S a c 0,4 0,5 0,09 m, S 4 a 4 c 4 0,60 0,605 0,6 m. Ściana ylna S a b 0,5 0,5 0,06 m, S a b 0, 0, 0,096 m, S a b 0,4 0,4 0,68 m, S 4 a 4 b 4 0,60 0,60 0,60 m. D. Obliczenie pwierzchni zasępczych pszczególnych warsw ściany W przypadku ściany płaskiej pwierzchnię zasępczą blicza się jak średnią gemeryczną pwierzchni wewnęrznej i zewnęrznej Ściany bczne S z S z S z S, S 0,00 0, 0,5 m S, S 0, 0,09 0,67 m S. S4 0,09 0,6 0,75 m Trzn i srp S z S z S z S, S 0,00 0, 0,5 m S, S 0, 0,09 0,67 m S. S4 0,09 0,6 0,75 m Ściana ylna 8

9 S z S z S z S, S 0,06 0,096 0,078 m S, S 0,096 0,68 0,7 m S. S4 0,68 0,60 0,46 m. Wsępne sprawdzenie emperaur syku pszczególnych warsw ściany Wsępneg sprawdzenia emperaur na syku pszczególnych warsw izlacji, a ym samym sprawdzenia pprawnści załnych grubści warsw, dknuje się bliczając srumień cieplny (mc cieplną) przewdzenia przy załeniu dpuszczalnej maksymalnej emperaury budwy pieca z 70 C raz przewdnści cieplnej właściwej pszczególnych warsw niezalenej d emperaury i równej dp gi S I zi n gii S II z z giii S III z n z W W I II W III. Ściany bczne ,0 0,05 0,095,058,609,8 5,985 0,466 0,5 0,86 0,67 0,04 0,75. 55,9 W. W sanie cieplnie usalnym n / n /. W WI WII Wbec eg / n W, raz ( W ). / n W Na pdsawie ych zalenści ,9,058 85,59 C, / dpii 9

10 (,058,609) ,9 57,98 C. / > Z pwyszych bliczeń wynika, e naley zwiększyć grubść warswy II. dpiii Trzn i srp ,0 0,05 0,095,058,609,8 5,985 0,466 0,5 0,86 0,67 0,04 0,75 55,9 W ,9,058 85,59 C, / (,058,609) dpii ,9 57,98 C. / > Z pwyszych bliczeń wynika, e naley zwiększyć grubść warswy II. dpiii Ściana ylna ,0 0,08 0,095,559,847,7079 8,654 0,466 0,078 0,86 0,7 0,04 0,46 07,46 W ,46,559 8,47 C, / (,559,85) dpii ,46 468,7 C. / Z pwyszych bliczeń wynika, e grubści warsw ściany ylnej zsały przyjęe pprawnie. dpiii wórne przeliczenie pprawnści przyjęcia grubści warsw 0

11 B. Grubści warsw Załne, w -ym przyblieniu grubści pszczególnych warsw izlacyjnych pkazan na rysunku Rys. C. Obliczenie pwierzchni syku pszczególnych warsw ściany Ściany bczne S b c 0,5 0,40 0,00 m, S b c 0, 0,4 0, m, S b c 0,5 0,5 0,8 m, S 4 b 4 c 4 0,7 0,6 0,447 m. Trzn i srp S a c 0,5 0,40 0,00 m, S a c 0, 0,4 0, m, S a c 0,5 0,5 0,8 m, S 4 a 4 c 4 0,7 0,6 0,447 m. Ściana ylna S a b 0,5 0,5 0,06 m, S a b 0, 0, 0,096 m, S a b 0,5 0,5 0,8 m, S 4 a 4 b 4 0,7 0,7 0,504 m. D. Obliczenie pwierzchni zasępczych pszczególnych warsw ściany

12 W przypadku ściany płaskiej pwierzchnię zasępczą blicza się jak średnią gemeryczną pwierzchni wewnęrznej i zewnęrznej Ściany bczne S z S z S z S, S 0,00 0, 0,5 m S, S 0, 0,8 0,9 m S. S4 0,8 0,447 0,54 m Trzn i srp S z S z S z S, S 0,00 0, 0,5 m S, S 0, 0,8 0,9 m S. S4 0,8 0,447 0,54 m Ściana ylna S z S z S z S, S 0,06 0,096 0,078 m S, S 0,096 0,8 0,64 m S. S4 0,8 0,504 0,76 m. Sprawdzenie emperaur syku pszczególnych warsw ściany Ściany bczne ,0 0, 0,09,058,066,44 6,568 0,466 0,5 0,86 0,9 0,04 0,54 4,7 W ,7, ,0 C, / (,058,066) dpii 000 4,7 46,07 C. / Z pwyszych bliczeń wynika, e grubści warsw ścian zsały przyjęe pprawnie. dpiii

13 Trzn i srp ,0 0, 0,09,058,066,44 6,568 0,466 0,5 0,86 0,9 0,04 0,54 4,7 W ,7, ,0 C, / (,058,066) dpii 000 4,7 46,07 C. / dpiii Z pwyszych bliczeń wynika, e grubści warsw zsały przyjęe pprawnie. Ściana ylna ,0 0,0 0,0,560,765,5548 7,9 0,466 0,078 0,86 0,64 0,04 0,76 5,8 W ,8,560 80,7 C, / (,560,765) dpii 000 5,8 9,47 C. / Z pwyszych bliczeń wynika, e grubści warsw zsały przyjęe pprawnie. dpiii Ściany bczne ,0 0, 0,09,058,066,44 6,568 0,466 0,5 0,86 0,9 0,04 0,54 4,7 W.