Расчет нагревателей из дисилицида молибдена.
Расчет этих нагревателей сводится к определению допустимой удельной поверхностной мощности W, полной мощности одного нагревателя, его рабочего напряжения, необходимого количества нагревателей.
Прежде, чем приступить к расчету, необходимо выбрать конкретный типоразмер нагревателя, который может быть применен в данной печи для нагрева данного изделия:
- длина вывода нагревателя должна превышать толщину футеровки, через которую он будет монтироваться;
- высота рабочей части должна быть не меньше высоты нагреваемого изделия;
- высота рабочей части должна быть не больше высоты внутреннего пространства печи.
Расчет проводится для выбранного нагревателя.
Как и для металлических нагревателей, W=Wид×aэф×aг×aс×aр, но для нагревателей из MoSi2 можно принять, что aэф=0,68, а aг=1,27.
Следовательно,
W=0,87×Wид×aс×aр. (10.30)
Степень черноты окисленного нагревателя может быть принята равной 0,8. Допускаемая температура при непрерывном способе регулирования температуры – 1680 оС. При резких колебаниях температуры, допускаемая температура существенно ниже.
Полная мощность нагревателя:
, (10.31)
где: Fраб - поверхность рабочей части нагревателя, см2,
Rtв - сопротивление вывода при рабочей температуре вывода, Ом,
Rtраб - сопротивление рабочей части нагревателей при рабочей температуре, Ом.
|
|
|
Так как основная масса выпускаемых в настоящее время нагревателей имеет диаметр выводов 12 мм и диаметр рабочей части 6 мм, а средняя температура выводов может быть принята равной 700 0С, то эта формула принимает вид:
, (10.32)
где: rtраб – удельное электрическое сопротивление рабочей части нагревателя при данной температуре, Ом×мм/м;
lв и lраб – длина вывода и развернутая длина рабочей части нагревателя, м.
Сопротивление всего нагревателя (рабочей части с двумя выводами)
. (10.33)
Рабочее напряжение нагревателя
. (10.34)
Зная необходимую мощность печи, полученную из теплового расчета, и ориентируясь на значения мощности и напряжения нагревателя, можно определить необходимое количество нагревателей на печь, подобрать питающий трансформатор и необходимую схему соединения нагревателей.
Расчет карборундовых нагревателей.
Расчет аналогичен расчету нагревателей из дисилицида молибдена. Также перед расчетом необходимо выбрать конкретный типоразмер нагревателя. Однако из-за их меньшей хрупкости, карборундовые нагреватели могут быть расположены в печи как вертикально, так и горизонтально и, следовательно, возможных типоразмеров для применения в конкретной печи больше.
|
|
|
Допустимую удельную поверхностную мощность определяют также, как при расчете печей с металлическими нагревателями, причем принимают aэф=0,68.
Мощность нагревателя
. (10.35)
Напряжение на нагревателе
. (10.36)
Так как исходное сопротивление нагревателей колеблется в широких пределах и сильно возрастает в процессе работы («старение»), после определения допустимой удельной поверхностной мощности необходим расчет ступеней напряжения питающего трансформатора для того, чтобы при переключении ступеней напряжения в процессе старения мощность печи не превышала допустимой и не была ниже заданной. Низшему напряжению для одного нагревателя соответствует меньшее значение исходного сопротивления нагревателя, а наивысшему напряжению – сопротивление по верхнему пределу, увеличенное в 2,5 – 3 раза. Это учитывает старение нагревателя, возможное падение напряжения сети во время работы и выделение мощности в выводах нагревателя.
Определив по заданной установленной мощности печи и мощности нагревателя количество нагревателей, выбирают схему их включения, исходя из напряжения нагревателя, определяют наивысшее и низшее напряжения питающего трансформатора.
|
|
|
При выборе схемы соединения нагревателей и типа трансформатора следует учитывать, что предпочтительно параллельное соединение нагревателей, при котором перегорание одного из нагревателей чаще всего позволяет довести процесс до конца на оставшихся. Кроме того, при параллельном соединении меньше сказывается разброс сопротивлений; ток по нагревателю с меньшим сопротивлением больше и он стареет быстрее. При последовательном соединении разброс сопротивлений, наоборот, усугубляется со временем, кроме того, выход из строя одного нагревателя означает обрыв всей цепи и полное прекращение тепловыделения в печи. Однако параллельное соединение требует более низких напряжений, поэтому часто применяют параллельно-последовательные схемы соединения нагревателей.
Чтобы максимально использовать ресурс нагревателя с учетом старения, трансформатор должен давать возможность повышать рабочее напряжение в 2,5-3 раза относительно исходного. При этом промежуточные ступени между исходным и максимальным напряжениями должны иметь коэффициент увеличения напряжения порядка 1,1-1,2.
Дата добавления: 2018-02-15; просмотров: 2505; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!