一,電阻爐功率的確定
電爐功率是從能量角度上衡量電爐大小的一個(gè)指標(biāo)。如何將功率設(shè)計(jì)的恰到好處是一個(gè)重要的事情。設(shè)計(jì)太大將會(huì)造成不必要的浪費(fèi),設(shè)計(jì)太小將會(huì)使?fàn)t子達(dá)不到溫度要求或者升溫緩慢,達(dá)不到工藝要求。
確定設(shè)備功率方法較多,無(wú)論選用那種,歸納起來(lái)只有兩種:熱平衡計(jì)算法和經(jīng)驗(yàn)計(jì)算法。
實(shí)際上,由于電爐散熱條件的復(fù)雜性,環(huán)境溫度的可變性,要想從理論上確定爐子的功率消耗和爐子在一定功率輸入下所能達(dá)到的溫度事實(shí)上是非常困難的一件事情,即便使用計(jì)算機(jī)的手段,精確計(jì)算事實(shí)上根本做不到。
故一般都靠一些經(jīng)驗(yàn)的、半經(jīng)驗(yàn)的方法,再借助熱平衡方程式,即輔助能量平衡的基本概念來(lái)確定。經(jīng)驗(yàn)法計(jì)算簡(jiǎn)單,但有一定局限性,不過(guò)在一般設(shè)計(jì)中也是比較使用的。
本設(shè)計(jì)首先采用一個(gè)極為簡(jiǎn)單的功率確定的經(jīng)驗(yàn)的方法
例如:對(duì)于一個(gè)圓形爐膛【爐膛形狀根據(jù)要求可制造成各型各異的,如方形、橢圓、異性等等】來(lái)說(shuō),首先要計(jì)算出爐膽部分內(nèi)表面積。
假設(shè):爐子為中等保溫程度,則可由表1-4的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)查出每100cm2加熱內(nèi)表面積所需的功率瓦數(shù),然后乘以被加熱爐膛內(nèi)表面積,即可得到需要的功率。
表1-4:不同溫度下每100cm2爐管表面所需功率 | ||||||||
溫度℃ | 600 | 700 | 800 | 900 | 1000 | 1100 | 1200 | 1300 |
功率w | 80 | 100 | 130 | 160 | 190 | 220 | 260 | 300 |
爐膛每平方米表面積功率指標(biāo)
工作溫度/℃ | 單位爐墻面積功率 /KW.M-2 | 工作溫度/℃ | 單位爐墻面積功率 /KW.m-2 |
1200 | 15~20 | 700 | 6~18 |
1000 | 10~15 | 400 | 4~7 |
求在中等保溫情況下爐子所需功率。
L=1.65,B=1.04 ,H=0.94
S=2BL+2HL+2BH
S=2BL+2HL+2BH=2×1.04×1.65+2×0.94×1.65+2×1.04×0.94=3.432+3.102+1.9552=8.4892≈8.49(㎡)
由表1-4查出1060℃時(shí),每100cm2爐膛表面積所需功率Ρ=22kw所以上述爐管的總功率:
P=s×22=8.49 ×22=186.78(kw)
確定爐子功率的經(jīng)驗(yàn)方法各種各樣,有的以公式形式出現(xiàn),有的以圖表形式出現(xiàn),無(wú)論使用那種,選用的正確就行。
(2)面積負(fù)荷法
面積負(fù)荷法要點(diǎn)就是爐膛內(nèi)表面每平方米上布置的功率大,爐溫就高,布置功率越小,爐溫就低。電阻爐的實(shí)際功率p的計(jì)算公式為:
P=k1×F
式中:p——電阻爐的實(shí)際功率,kw:
K1——單位面積爐膛所布置的電熱功率,kw/㎡。根據(jù)經(jīng)驗(yàn),k1數(shù)據(jù)由下表選取(表取自相關(guān)手冊(cè))
F-----電阻爐爐膛內(nèi)表面積,㎡。
系數(shù)k1的經(jīng)驗(yàn)值
電阻爐的爐膛溫度(℃) | 單位面積爐膛所布置的電熱功率k1(kw/㎡) |
400 | 4-7 |
700 | 6-10 |
1000 | 10-15 |
1200 | 15-20 |
(3)容積負(fù)荷法
P=k2×v
式中:p——電阻爐的總功率,kw;
系數(shù)k2的經(jīng)驗(yàn)值
電阻爐的爐膛溫度(℃) | 400 | 700 | 1000 | 1200 | |
系數(shù)k2 | 箱式電阻爐 | 50 | 75 | 100 | 150 |
井式電阻爐 | 35 | 50 | 75 | 100 |
我們所研究的是箱式電阻爐,最高使用溫度是1060℃,所以數(shù)據(jù)k2取100
將相關(guān)數(shù)據(jù)代入上式,可得總功率:
P=k2×v
P=100×v=100×1.068=106.8 (kw)
以上幾種方式計(jì)算所獲得的數(shù)據(jù)比較,取較大的值為所設(shè)計(jì)電阻爐最終功率值。
硅碳棒 的計(jì)算 計(jì)算硅碳棒直徑的方法有兩種* (1)巳知有效長(zhǎng)度 根據(jù)有效長(zhǎng)度確定硅碳棒的直徑和數(shù)n,其計(jì)笄步驟及所用公式見表12-38。 計(jì)算舉例: 已知電爐功率為14kW,三相供電,最商工
二,硅碳棒數(shù)量的計(jì)算與選定計(jì)算硅碳棒直徑的方法有兩種*
(1)巳知“有效長(zhǎng)度”
根據(jù)有效長(zhǎng)度確定硅碳棒的直徑和數(shù)n,其計(jì)笄步驟及所用公式見表12-38。
計(jì)算舉例:
已知電爐功率為14kW,三相供電,最商工作溫度】350eC,爐膛尺寸(長(zhǎng)x寬x高)為
520mm X 250mm X 220mm,要求硅碳棒直立炮布置在爐晚兩依。求硅碳櫸很放、規(guī)格尺寸,
并選擇變器。
解:
1 )根據(jù)最離工作溫度1350°C按圖12-1!取元件表面負(fù)荷/> = 10W/cm2,
2)計(jì)算元件總葙效而積Sa= 1400(cm2)多
3)裉據(jù)表】2-40選硅碳棒尺寸為18/250/350;這時(shí)可查得該硅碳棒s合=14K4cm/根,
R =1.3Q)
4 )硅碳棒根數(shù)n=1400/141.2=9.9根。由于是三相供電,因此根數(shù)應(yīng)是3的倍數(shù),并且
141.4
促該垃偶數(shù),所以取12報(bào),扭側(cè)6根。每2根串為一組I
5)驗(yàn)箅每?jī)筛g的距離A = Y^ = 74.5Cmm),大于2 </( = 36oim)合格》
T+ 1
6)元件每相電阻= = 2 xi.3 = 2.6(£2)(兩組串聯(lián)之后接成DDh
7 )變壓器全負(fù)荷時(shí)的二次電壓£ 2.6X2.3X 10* =78 (V)。每相功率iV=^ =
6
2.3(kW)?
70
8)相電流
9)線電流?58 52(A),
10)電【在調(diào)節(jié)范圍= (0.35?2.0>x78 = 27.3?156( V )
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