Основные свойства материалов для нагревательных элементов

Контрольная работа.

Общие указания

При выполнении контрольных заданий следует учесть, что пояснительный текст в работе должен быть кратким, расчеты следует выполнять с написанием всех используемых формул с последующей подстановкой в них числовых значений. Обязательно указываются размерности величин. Схемы, графики и круговая диаграмма, приводимые в контрольных заданиях, должны выполняться аккуратно с использованием стандартных обозначений. После заключительных выводов по работе приводится список использованной литературы, ставится подпись студента и дата выполнения задания.

Работы, выполненные с нарушением указанных требований, возвращаются студенту для внесения исправлений.

Контрольные задания выполняется по исходным данным, приведенным в таблице. Вариант задания выбирается по номеру студента в списке группы.

Контрольное задание № 1

Задача 1.

Электрическая печь сопротивления для нагрева стальных изделий в окислительной атмосфере имеет мощность на фазу , кВт и напряжение U_ф, .

Требуется:

1. Описать принцип работы печи сопротивления (табл. 1).

2. Рассчитать ленточный и проволочный зигзагообразные свободно подвешенные металлические нагреватели при температуре нагрева изделия ,°C, приняв коэффициент теплового излучения стали =0,8.

3. Выбрать стандартные размеры сечений нагревательных элементов. Уточнить расчёт по удельной поверхностной мощности.

Данные для расчета приведены в табл. 2.

Таблица 1

Вариант	Тип печи	Вариант	Тип печи
1,11,21	камерная	6,16,26	барабанная
2,12,22	шахтная	7,17,27	карусельная
3,13,23	с выдвижным подом	8,18,28	толкательная
4,14,24	колпаковая	9,19,29	протяжная
5,15,25	конвейерная	10,20,30	прямого нагрева

Таблица 2

Данные	Варианты

Указания к решению задачи

Расчет нагревательных элементов заключается в выборе его материала, определении геометрических размеров, массы нагревателя и силы тока на одну фазу. При выборе материала нагревателя необходимо, чтобы его рабочая температура была на выше .

По максимальной температуре нагреваемого изделия выбирают материал нагревательных элементов (см. табл.1.1).

Таблица 1.1

Основные свойства материалов для нагревательных элементов

 

Материал	Плот-ность, т/м3	Удельное электрическое сопротивле-ние при С, Ом·м	Температурный коэффициент электрического сопротивления, (1/°С)·10-3	Температура плавления, °С	Максимальная рабочая температура, °С
Нихромы: Х20Н80-Н Н20Н80-Т3 Х15Н60-Н	8.4 8.2 7.9	1.1 1.27 1.1	0.035 0.022 0.1
Железохромо-никелевые сплавы: Х25Н20С2 Х23Н18	7.84 7.8	0.92 0.9	0.38 0.4
Нихромы с алюминием; ХН701О Х15Н60Ю3 А	7.9 7.9	1.34 1.21	- -
Железохромо-алюмиевые сплавы: ОХ27Ю5А ОХ23Ю5А Х13Ю4(фех- раль)	7.2 7.27 7.3	1.42 1.35 1.26	0.022 0.05 0.15

 

 

Для выбранного материала с учетом его максимальной рабочей температуры и определенной конструкции нагревателя определяют значение допустимой удельной поверхностной мощности нагревателя (определение значения - см.ниже).

Расчетный диаметр (м) нагревателя круглого сечения (проволочный зигзаг, спиральный) определяется по формуле:

,

где - удельное электрическое сопротивление материала в горячем состоянии, ;

- допустимая удельная поверхностная мощность нагревателя, .

Расчетная длина проволоки на фазу, :

.

Для ленточного нагревателя прямоугольного сечения размеры сечения (м) определяются по формуле:

,

где (рис.1).

Обычно для ленточных нагревателей выбирают в пределах (5¸15) в соответствии с сортаментом выпускаемой ленты. Длина ленты на фазоветвь, :

.

 

 

Допустимая удельная поверхностная мощность нагревателя определяется по формуле:

,

где - коэффициент эффективности излучения нагревателя находится по табл. 1.2.;

- удельная поверхностная мощность идеального нагревателя.

 

Величина коэффициента излучения материала нагревателя принимается равной (0,64¸0,75).

 

 

Таблица 1.2