Qотв- потери тепла через отверстия.

Qткз- тепло, отводимое через источники теплового короткого замыкания.

Qнеуч – неучтённые потери.

Qподв- энергия, потребляемая из сети.

6.1 Рассчитываем потери тепла на нагрев садки Qпол

Qпол =mсc(tкон-tн)/ τнагрева= 5.296.(1200-20)/0,155=1,03.107Дж/ч=2864,5 Вт

6.2 Потери на нагрев тары и атмосферы печи Qвсп

Qвсп= Qтары + Qатм=0,1 Qпол+vг cг (tкон-tнач г).

В нагревательной камере вакуум, поэтому вторая составляющая очень мала;

тара отсутствует.

Qвсп=0 Вт.

6.3 Расчёт потери тепла через огнеупорный слой

6.3.1 Расчет теплового потока через боковые стенки

Назначим минимальную ширину огнеупорного слоя d=0,027м, по условию материал этого слоя – шамот-ультралегковес. Стенки печи цилиндрические.

Определяем площади:

Из-за кварцевого стекла, защищающего нагреватели, Dвн=0,12+2·0,009=0,138 м,

Dнар= Dвн+2d=0,138+2·0,027=0,192 м

Fвн=p·Dвн ·hвн =p·0,138·0,11=0,048 м2

Fнар= p· Dнар·( hвн+2·d)=p·0,192· (0,11+2·0,027)=0,099 м2

Площадь смотрового отверстия Fотв =p· D2отв/4=p·0,022/4=0,0003 м2 мала, поэтому её не учитываем.

Fнар / Fвн =0,099 /0,048=2,06<2, поэтому Fср=√(Fвн·Fнар )=0,069 м2.

Назначаем температуры:

на внутренней поверхности шамота t1=1200°C,

на внешней поверхности шамота t2=1020°C,

tср=1110°C.

Определяем коэффициент теплоотдачи шамота-ультралегковеса :

λшул=1,363·(0,08+0,00014·1110)=0,321 .

αвн.= α1200 =588 (Вт/м2*К),

αнар= α1020=.

Расчет термических сопротивлений:

R1=1/ αвн· Fвн= 1/588·0,048=0,035 К/Вт

R2=d/ λшул · Fср=0,027/0,321·0,069=1,216 К/Вт

R3=1/ αнар· Fнар=1/464·0,099=0,022 К/Вт

Тепловой поток:

Qклбок=( t1- t2)/ΣR=()/1,273=141,4 Вт.

Поскольку при выборе граничных температур очень велика вероятность ошибки, необходима проверка правильности назначенных температур.

Проверка слева

t1’= t1- Qклбок R1=,4·0,035=1194,99°C

t2’= t1- Qклбок (R1+ R2)=,4·(0,035+1,216)=1023,08°C

Проверка справа

t1’’= t2+ Qклбок (R3+ R2)=1020+141,4·(0, 022+1,216)= 1194,99°C

t2’’= t2+ Qклбок R3=1020+141,4·0, 022=1023,08°C

Разница между минимальным и максимальным значениями должна быть:

Δ t1=5,01°C, Δ t2=3,08°C, => назначенные температуры подходят.

6.3.2 Расчет теплового потока через крышку

Назначим ширину огнеупорного слоя d=0,027м, материал слоя – шамот-ультралегковес. Форма крышки круглая.

Определяем площади:

Fвн=p·D2вн/4=p·0,1382/4 =0,015 м2

Fнар= p· (Dвн+2·d)2/4=p· (0,138+2·0,027) 2/4=0,029м2

Fнар / Fвн =0,029 /0,015=1,93<2, поэтому Fср=(Fвн+Fнар )/2=0,022м2.

Назначаем температуры:

на внутренней поверхности шамота t1=1200°C,

на внешней поверхности шамота t2=1020°C,

tср=1110°C.

Определяем коэффициент теплоотдачи шамота-ультралегковеса :

λшул=1,363·(0,08+0,00014·1110)=0,321 .

αвн.= α1200 =588 (Вт/м2*К), αнар= α1020=464 (Вт/м2*К).

Расчет термических сопротивлений:

R1=1/ αвн· Fвн= 1/588·0,015=0,113 К/Вт

R2=d/ λшул · Fср=0,027/0,321·0,022=3,824 К/Вт

R3=1/ αнар· Fнар=1/464·0,029=0,074 К/Вт

Тепловой поток:

Qклсвод=( t1- t2)/ΣR=()/4,012=44,9 Вт.

Проверка слева

t1’= t1- Qклсвод R1=1200-83,7·0,055=1194,97°C

t2’= t1- Qклсвод (R1+ R2)=1200-83,7·(0,055+2,054)=1023,33°C

Проверка справа

t1’’= t2+ Qклсвод (R3+ R2)=1020+83,7·(0,042+2,054)= 1194,97°C

t2’’= t2+ Qклсвод R3=1020+83,7·0,042 =1023,33°C

Разница между минимальным и максимальным значениями должна быть:

Δ t1=5,03°C, Δ t2=3,33°C, => назначенные температуры подходят.

6.3.3 Расчет теплового потока через под

Строение пода аналогично строению крышки, поэтому Qклпод=Qклсвод=44,9 Вт.

6.3.4 Суммарные потери тепла через огнеупорный слой

QшΣ= Qклбок+ Qклсвод+ Qклпод=141,4+44,9+44,9=231,2 Вт.

6.4 Расчёт потери тепла через теплоизоляционный слой

6.4.1 Расчёт теплового потока через боковые стенки

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах: 1 2 3 4 5