Cuptor Electric cu Rezistențe

Sa se proiecteze un cuptor electric cu rezistente, de tip camera, cu functionare în regim intermitent, destinat încalzirii pe ambele fete a unor piese paralelipipedice din otel (0,8%) necesare uzinarii într-o sectie de scularie.Se dau:

a) numarul de piese încalzite la o sarja n= 8 bucati;

b) dimensiunile geometrice ale unei piese:

-lungimea: l= 650 mm;

-latimea: a= 55 mm;

-înaltimea: b= 100 mm;

c) temperraturile initiala èpo si finala èpî ale pieselor:

èpo= 20ÚC; èpî= 925ÚC;

d) parametrii termici ai materialului pieselor:

-caldura specifica: cpo= 452 J/kgK

cpî= 720 J/kgK

-conductivitatea termica: »po= 45 W/mK

»pî= 24 W/mK

-emisivitatea totala a pieselor: µp= 0,8;

e) emisivitatea termica totala a cuptorului: µc= 0,9:

f) temperatura maxima a cuptorului èCM= 980ÚC.

Se cer:

1. Determinarea caracteristicilor constructive ale cuptorului si calculul pierderilor termice ale acestuia;

2. Calculul termic al cuptorului, determinarea timpului total de încalzire a pieselor unei sarje si a puterii cuptorului;

3. Alegerea elementelor încalzitoare si calculul electric al cuptorului;

4. Alegerea echipamentului electric al cuptorului proiectat.

DETERMINAREA CARACTERISTICILOR CONSTRUCTIVE ALE CUPTORULUI SI CALCULUL PIERDERILOR TERMICE ALE ACESTUIA

1.1.Determinarea geometriei cuptorului

La cuptorul tip camera, rezistoarele electrice pot fi amplasate pe peretii interiori ai cuptorului, pe bolta si daca este necesar si pe vatra acestuia. De aceea se impune realizarea unei distante minime de d e0,025 m între pereti si încarcatura. În cazul de fata, estimând posibilitatea amplasarii rezistoarelor si pe vatra se prevede si un gratar suport pentru piese, distanta între încarcatura si pereti, bolta si vatra adoptându-se de :

d = 0,25m.

De asemenea, se considera ca cele n= 8 piese ale unei sarje se dispun în camera cuptorului lipite una de alta si asezate pe latura lor mica. În aceste conditii, dimensiunile camerei cuptorului, rezulta, în conformitate cu figura 1.1 si pe baza relatiilor urmatoare:

lc = 1+ 2d

ac = n•a+ 2d

bc = b+ 2d

lc= 650+ 2•250= 1150 mm=1,15 m

ac= 8•55+ 2•250= 940 mm=0,94 m

bc= 100+ 2•250= 600 mm= 0,6 m

Volumul camerei cuptorului rezulta din relatia:

Vc= lc•ac•bc

Vc= 1,15•0,94•0,6= 0,6486 m3

Volumul încarcaturii rezulta din relatia:

Vp= n•a•b•l

Vp= 8•0,65•0,055•0,1= 0,0286 m3.

Adoptând densitatea otelului de ´OL= 7876 kg/m3,din relatia

mp= ´OL• Vp

se obtine masa încarcaturii:

mp= 7876•0,0286= 225,2536 kg

Suprafata încalzita a pieselor se obtine cu relatia:

Sp= 2•n•b•l

Sp= 2•8•0,1•0,65= 1,04 m2,

iar suprafata radianta a camerei cuptorului, considerând o posibila amplasare a rezistoarelor pe bolta, vatra si pereti laterali, rezulta:

Sc= 2•bc•lc+ 2•ac•lc

Sc= 2•0,6•1,15+ 2•0,94•1,15= 1,38+ 2,162= 3,542 m2

Raportul:

Acest raport se încadreaza între limitele (0,2 – 0,5), deci nu este necesara modificarea distantei d= 250 mm adoptata între pereti si încarcatura.

1.2.Calculul pierderilor termice ale cuptorului

Deoarece èCM= 980ÚC< 1000ÚC se propune ca peretii cuptorului sa fie construiti din doua straturi: un strat refractar si un strat termoizolant. Din tabelul 1.1. se aleg materialele pentru peretii cuptorului si anume:

- pentru stratul refractar: caramizi de samota cu dimensiunile de (250×150×65) mm, asezate pe latime, rezultând grosimea stratului refractar:

s1= 150 mm