Проектирование электрической печи сопротивления СШО-8.16/9

Конструирование стенки печи и определениепотерь тепла через кладку Qкл.Сконструировать футеровку шахтной печи с внутренним размером 1100х1100х1900мм. Для удобства кладки кирпича выполним стены печи в форме шестигранника.Атмосфера печи –окислительная.Рабочая температура до 9000С.Размер загрузочного окна печи 1,1 ×1,1 мОпределимQкл.Определяем число слоев футеровки.По температуре 900С принимаем 3 слоя, но при этом учитываем, что под печи должен быть из кирпича, а свод (крышка) должен быть по возможности легким.Поэтому принимаем вариант:Стены – 3 слояПод – 3 слояСвод (крышка) – 2 слояДалее определяемся с материалами:- стены:1) внутри огнеупорный кирпич (и для обеспечения прочности);2) теплоизоляционный кирпич (с высокой огнеупорностью иминимальной теплопроводностью);3) теплоизоляция – вата или может быть засыпка.- под: 1) огнеупорный кирпич с высокой износостойкостью и окалиностойкостью;2) теплоизоляционный кирпич с минимальной теплопроводностью).- свод:1) огнеупорный кирпич с малым удельным весом2) теплоизоляция – вата или может быть засыпка.Далее выбираем огнеупорные материалы (кирпичи).Для стен - их 6.Для всех стен выбираем шамот кл. Б с характеристиками:Плотность - γ = 1800 – 1900 кг/м3.Огнеупорность 16700С.Предел прочности на сжатие σсж = 1,5 – 3 кг/ см2.НР =13500СТмакс = 13500С макс. т-ра примененияЗависимости теплоемкости и теплопроводности от температурыс = 879 +0,41tсрДж/кгК.λ = 0,923 + 0,43810-3tсрВт/мК.Для пода – хромомагнезитовый кирпичγ = 2800 кг/м3огнеупорность 20000Сσсж = 2,5 кг/ см2НР = 14500СТмакс = 15000С макс. т-ра примененияС = 447 +0,61tср Дж/кгК.λ = 2,6 - 0,7510-3tср Вт/мК.Для свода – шамот легковесный ШЛ – 1,3а в передней стене есть загрузочное окно, где кирпичи помимо огнеупорности должны обладать высокой термостойкостью.γ = 1300 кг/м3огнеупорность 16700Сσсж = 0,45 кг/ см2НР = 13000СТмакс = 13000С максимальная температура примененияС = 879 +0,41 tср Дж/кгКλ = 0,642 + 0,53510-3 tср Вт/м КДалее выбираем теплоизоляционные материалы (кирпичи и вата).Для стен 1-ый слой – кирпич пенодиатомитовый ПД 400γ = 400 кг/м3σсж = 0,07 кг/ см2Тмакс = 9000С макс. т-ра примененияλ = 0,077 + 0,31410-3tср Вт/мКДля стен 2-ой слой - стекловатаγ = 200 кг/м3Тмакс = 4500С макс. т-ра примененияλ = 0,033 + 0,25610-3tср Вт/мК.Для свода - вата минеральная фильерная ВФγ = 75 кг/м3Тмакс = 7000С макс. т-ра примененияλ = 0,351 Вт/мК (200С)λ = 0,051 Вт/мК (500С)λ = 0,067 Вт/мК (1000С)Для пода – кирпич пенодиатомитовый ПД 400γ = 400 кг/м3σсж = 0,07 кг/ см2Тмакс = 9000С макс. т-ра примененияλ = 0,077 + 0,31410-3tср Вт/мКНазначаем толщины слоев1- 115мм - шамот2-115 мм - пенодиатомит3-200 мм - стекловата.Расчет боковой стенки (их 6)Схема расчетного элемента футеровки приведена на рисунке 4.2.Рисунок4.2 - Схема расчетного элемента футеровкиОпределение потерь тепла через боковую стенуОпределение потерь тепла через под ммм2Определение потерь тепла через свод (крышку) ммм2Суммарные потери теплаВт.5. Расчет теплового балансаVвнутр =Fдн∙Д =1,098∙1,9 =2,1 (м3)Vраб =Vвнутр ∙0,9=2,1∙0,9=1,88(м3)Vг =5∙(Vвнутр –Vраб )=5∙(2,1-1,88)=1,1(м3)143,11,1292,831,96. Определение мощности печикВт.7. Расчет, выбор конструкции и способа размещение нагревателейТемпература нагревателяС,По графику определяем WидВт/см2Напряжение нагревателяU - 380 ВКоэффициенты при 7,80,49по графику в зависимости от Fизд/FстОпределяем реальную мощность WВт/см2Удельное сопротивление нагревателя Ом/мОпределение геометрических размеров нагревателяДиаметр проволокиммммПринимаемd = 5 ммСопротивление нагревателяОмПлощадь сечения нагревателя = 19,6 мм219,6Длина проволоки107,82Длина проволоки в ммLмм =L∙103=107,82∙103=107820ммПлотность материала нагревателя кг/м3Масса нагревателяGн ==17,3кгПлощадьFн ==16927,7см2Удельная расчетная поверхностная мощность16927,82Вт/см2ПроверкаУсловие выполняетсяРазмещение нагревателей в печиМинимальный шаг нагревателяt = 5,5∙d = 27ммВысота нагревателя боковых стенок при зазоре между стенкой и нагревателем 50 мм и между нагревателями 50 мм (зазор электробезопасности)ммДлина одного витка нагревателя боковых стенокммЧисло шагов нагревателя боковых стенок201Длина нагревателя боковых стенок 5990ммРасчет выводов нагревателяДлина выводамДиаметр выводамм8. Определение ориентировочной себестоимости печиТаблица 8.1 - Стоимость основных материалов и узлов печи№НаименованиеЕдиницаизмеренияКоличествоЦена,руб.Стоимость, руб.1Минеральная вата, марка 200м31,954001026002Шамот, кл Бт2,96300182703Проволока Х15Н60кг20,01200240004Термопарашт24008005Стальные листыт3,5600002100006Прочие элементы печи (трубопроводы, проводка, крепежные изделия и т.п)--10000Итог365670Таблица 8.2 - Зарплата основных рабочих№НаименованиеОбъемработыРазрядСтавка,руб./месОсновная зарплата, руб1Слесарь45 часов443000104402Сварщик25 часов44300058003Электрик15 часов33800024604Огнеупорщик60 часов44000011892Итого30592Таблица 8.3 - Заводская себестоимость№ЭлементыЗатраты, руб.Доля, %1Материалы и узлы36567067,02Зарплата основных рабочих3059211,03Цеховые расходы (320% зп)9789419,04Заводские расходы (80% зп)244743,0Итого518630100Заводская себестоимость печи: Зс = 518630 руб.Плановая себестоимость печи: Пс = 1,03Зс= 534189 руб. Плановая цена: Пц = 1,03Пс = 550215 руб.9. Составление таблицы ТЭП печиТаблица 9.1 – Таблица техническо-экономических показателей (ТЭП) печи№Название параметраЕдиницыЗначение1Назначение печи-нормализации2Размеры рабочего пространствамм(ширинадлинавысота) 110011001900 мм3Габариты печимм267021303900 мм4Масса печит4,55Максимальная температура°С9506Температура выдачи металла°С9007Время разогрева печи до заданной температурыч2,478Время нагрева и выдержки металлач13,29Производительность печикг/ч40810Установленная мощностькВт77,4711НапряжениеВ38012Число фазшт313Трансформатор-отсутствует14Число зоншт315КПД печи%4916Удельный расход электроэнергиикВтч/кг0,1517Мощность холостого ходакВт34,2618Стоимость печи (ориентировочная)руб.550215ЗаключениеВ ходе курсового проекта был проведен расчет и конструирование электрической печи сопротивления СШО-8.16/9 для закалки деталей из стали 30ХГСА, а именно были определены теплотехнические характеристики и тепловая массивность садки, продолжительность работы печи, размеры печи. Также был рассчитан тепловой баланс, определены мощность печи ее КПД, проведен расчет, выбор конструкции и способа размещения нагревателей. Кроме того, была определена ориентировочная себестоимость печи, составлена таблица ТЭП печи.Также в ходе курсового проекта были изготовлены чертежи футеровки печи, нагревателей, общего вида печи.Список использованных источниковКсенофонтов А.Г. Расчет и конструирование нагревательных устройств. – 2-е изд., испр. – М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2014. – 503 с.Ксенофонтов А.Г., Гришин В.И. Методика расчета печей. Учебное пособие для студентов 4 курса специальности «Материаловедение в машиностроении» (150501). – М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2012. – 40 с.Долотов Г.П., Кондаков Е.А. Оборудование термических цехов и лабораторий испытания металлов. М.: Машиностроение, 1988. - 336 с..Маергойз И.И., Петрук А.П. Контролируемые атмосферы в электрических печах. М : Энергия, 1971. N2 с. Мастрюков Б.С Теория, конструкции и расчеты металлургических печей Т.2.: Металлургия, 1978. 272 с/Термическая обработка в машиностроении: Справ.Под. ред. Ю.М.Лахтина М.: Машиностроение, 1980 -783 с., ил.Сввенчанский А Д. Электрические промышленные печи. М.: Энергия 1975. Ч. 1. Электрические печи сопротивления 384 с.Кацевич Л.С. Теория теплопередачи и тепловые расчеты электрических печей. М : Энергия, 1977. 304 с. Методические указания к лабораторной работе №1 по курсу "Электротехнологические установки и системы" для направления 13.03.02 всех форм обучения НГТУ, Нижний Новгород 2012