Обработка результатов измерений и расчеты

Рассчитывают суммарный приход тепла за время эксперимента по формуле (11.3).

Рассчитывают количество полезно израсходованного тепла по формуле (11.9).

Рассчитывают потери тепла через футеровку.

Строят график изменения во времени температуры обмазки и засыпки. На графике выделяют участки, в пределах которых температура наиболее существенно падает или возрастает. Путем деления разности температур на концах отдельных участков ( ) на соответствующее время находят скорость изменения температуры на каждом участке

, К/мин .

Если < 3 К/мин, режим теплопроводности футеровки приближенно считают стационарным и расчет потерь тепла проводят по формуле (11.10). При этом расчет потерь тепла через лобовую стенку и остальную поверхность футеровки рассчитывают раздельно. Расчетная площадь теплообмена футеровки приближенно может быть выражена через длину , ширину , и высоту , наружной поверхности футеровки

, м².

Потери тепла через эту поверхность за время эксперимента определяются, как

, Дж

где – средняя температура печи, К;

– средняя температура внешней поверхности асбозуритовой засыпки, принимаемой равной средней температуре поверхности печи, К;

– отрезок времени, в течение которого определяются потери тепла, с;

– коэффициент теплопроводности диатомитовой обмазки, Вт/(м × К ) .

– коэффициент теплопроводности асбозуритовой засыпки, Вт/(м × К).

Потери тепла через лобовую стенку без учета потерь через дверцу рассчитывают по формулам (11.10) – (11.11 ), в которых

, м²,

где и – ширина и высота загрузочного отверстия, м.

Значения суммарного коэффициента теплоотдачи излучением и конвекцией находятся в зависимости от средней температуры лобовой стенки по табл.11.1.

Внутренняя поверхность дверцы, обращенная в рабочее пространство печи, футерована шамотным легковесом. Поэтому (11.10) принимает вид

, Дж,

где – коэффициент теплопроводности шамотного легковеса, Вт/(м × К);

– площадь внутренней поверхности дверцы, м²;

– средняя за время температура наружной поверхности дверцы, К;

– толщина слоя шамотной футеровки, м.

Если > 3 К/мин, потери тепла рассчитываются по формуле (11.11 ).

Таблица 11.1

Суммарный коэффициент теплоотдачи излучением и
конвекцией в окружающую среду с температурой 293 К

Температура поверхности, K	Коэффициент теплоотдачи, Вт/(м × К)	Температура поверхности, K	Коэффициент теплоотдачи, Вт/(м × К)
	8,82 9,64 10,55 11,35 12,10 12,75 13,35 14,00 14,60 15,80		16,80 18,00 19,25 20,0 23,50 26,40 31,00 35,50 40,25 45,80

Рассчитывают потери тепла излучением через загрузочное отверстие по формуле (11.12). При этом величиной можно пренебречь ввиду ее малости по сравнению с . Остальные величины:

– площадь отверстия, м²;

= 0,55 – коэффициент диафрагмирования;

– время, в течение которого отверстие было открыто, с.

Рассчитывают тепло, аккумулированное кладкой за время эксперимента, по формулам (11.13)-(11.14 ):

где – объемы шамотного муфеля, диатомитовой обмазки и асбозуритовой засыпки, м³;

– плотности материала муфеля, диатомитовой обмазки и асбозуритовой засыпки, кг/м³;

– средние теплоемкости материала муфеля, диатомитовой обмазки и асбозуритовой засыпки, Дж/(кг × К);

Рассчитывают неучтенные потери тепла по формуле (11.15.)

Сводят результаты расчетов в табл.11.3. Определяют в процентах долю каждой статьи.

Сравнивают суммарный приход и суммарный расход тепла и по разности определяют невязку балансов в кДж и в процентах.

Рассчитывают тепловые параметры печи по формулам (11.18) и (11 .21).

Форма отчета

Отчет по лабораторной работе 11

ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС ЭЛЕКТРОПЕЧИ СОПРОТИВЛЕНИЯ

Фамилия студента___________________группа_________

Допуск:____________Выполнение:______Защита:_______

1. Схема установки:

2. Исходные данные:

Ширина наружной поверхности футеровки = 0,40 м

Длина наружной поверхности футеровки = 0,50 м

Высота наружной поверхности футеровки =0,39 м

Ширина загрузочного отверстия = 0,16 м

Высота загрузочного отверстия =0,10 м

Толщина слоя шамотной футеровки =0,07 м

Толщина слоя диатомитовой обмазки =0,055 м

Толщина слоя асбозуритовой засыпки = 0,075 м

Объем шамотной футеровки (муфеля) = 0,004 м³

Объем диатомитовой обмазки = 0,003 м³

Объем асбозуритовой засыпки = 0,05 м³

Площадь внутренней поверхности дверцы = 0,017 м²

Коэффициент диафрагмирования = 0,55

3. Журнал наблюдений

Напряжение сети , В

Сила тока , А

Продолжительность опыта , с

Продолжительность загрузки , с

Температура окружающей среды , К

Таблица 11.2.

Результаты измерений

Т-ра печи, ⁰С	Т-ра центра образца, ⁰С	Т-ра пов-ти образца, ⁰С	Температура боковой пов-ти печи, ⁰С	Т-ра лобовой стенки, ⁰С	Т-ра дверцы, ⁰С

Таблица 11.3

Тепловой баланс печи

Приход тепла	Расход тепла
Статья	КДж	%	Статья	КДж	%

4. Выводы. Оценка достоверности и физического смысла полученных результатов.

11.7. Контрольные вопросы

1. Перечислите статьи прихода и расхода тепла в садочной электропечи.

2. Как влияет плавление образца на величину полезно израсходованного тепла?

3. Для чего нужен муфель? Как он влияет на величину потерь тепла через футеровку?

4. Можно ли определить величину потерь тепла через футеровку, если она находится в нестационарном режиме теплопроводности ?

5. Может ли быть тепло, аккумулированное кладкой за цикл нагрева, отрицательным?

6. Что такое тепловая инерционность печи? Как ее уменьшить?

7.Что учитывает статья расхода " неучтенные потери"?

Литература

Теплотехника металлургического производства. т.2. Теоретические основы: Учебное пособие для вузов/ Кривандин В.А., Арутюнов В.А., Белоусов В.В. и др. – М:, ·МИСИС·,2002.– с.32 – 40.

⇐ Предыдущая 12