рефераты рефераты
Главная страница > Дипломная работа: Проект термического отделения высокотемпературного отжига анизотропной электротехнической стали толщиной 0,35 мм. Годовая программа 150 тысяч тонн  
Дипломная работа: Проект термического отделения высокотемпературного отжига анизотропной электротехнической стали толщиной 0,35 мм. Годовая программа 150 тысяч тонн
Главная страница
Новости библиотеки
Форма поиска
Авторизация




 
Статистика
рефераты
Последние новости

Дипломная работа: Проект термического отделения высокотемпературного отжига анизотропной электротехнической стали толщиной 0,35 мм. Годовая программа 150 тысяч тонн

Система КИПиА обеспечивает поддержание заданных параметров по температуре, расходу водорода, давлению в подколпаковом пространстве, а также выдаче сигналов и соответствующими переключателями при аварийных ситуациях.

Кроме основного оборудования в отделении высокотемпературного отжига имеется дополнительное оборудование – машины для правки подовых плит и два сварочных преобразователя, наличие которого объясняется технологической необходимостью.

Вспомогательное оборудование

1.  Для получения контролируемых атмосфер;

2.  Для загрузки и выгрузки – 3 мостовых крана;

3.  Для замены вышедшего из строя оборудования (складское).

3.2 Тепловой расчет термоагрегата

Тепловой расчет термических печей сводится к определению расхода тепла, мощности печи и коэффициента полезного действия. Основой теплового расчета печей является составление теплового баланса, разграничивающего статьи прихода и статьи расхода тепла.

Для расчета теплового баланса печи необходимо определить количество тепла, которое подается в печь и которое расходуется [13]:

Qпр. = Qрасх.(3)

В электропечах Qпр. равно мощности печи, а расходное тепло определяется по статьям

Qрасх. = Qм + Qкл + Qну,(4)

где Qм – тепло, затраченное на нагрев металла, кВт;

Qкл – потери тепла теплопроводностью через кладку, кВт;

Qну – неучтенные потери, кВт.

Тепло, затраченное на нагрев металла, определяется по формуле

Qме = G ´ (C2tк – С1tн)/r,(5)

где G – масса садки, кг;

r – время нагрева металла, с;

С1, С2 – удельные теплоемкости металла соответственно при начальной и конечной температурах, кДж/(кг ´ °С);

tр, tк – начальная и конечная температуры металла, °С.

Потери тепла теплопроводностью через кладку определяем по формуле

Qкл = ,(6)

где qкл – удельный тепловой поток через кладку, Вт/м2;

Fкл – площадь поверхности кладки, м2.

Площадь кладки печи

Fcтен = 2 ´ 2 ´ (4,88 + 1,6) = 25,92 м2

Fсвода = 4,88 ´ 1,6 = 7,81м2

Расчет плотности теплового потока q методом последовательного приближения и температур Т1 и Т2 на границах слоев кладки выполняется с применением IBM PS по программе, приведенной в [14].

Потери тепла через стену

Рис. 10. Схема слоев кладки стены

Кладка печи

1. Огнеупорный слой – корунд:

lк = 0,710 + 0,000118t,

2. Теплоизоляционный слой – минеральная вата

lв = 0,063 + 0,0005t.

Данные, полученные при расчете по программе, приведенной в [14], температур на границах слоев и плотности теплового потока: Т1 = 552,04 °С, Т2 = 61 °С, q = 1351,17 Вт/м2.

Потери тепла через стены определяем по формуле

Q1 = q × Fстен, (7)

Подставив имеющиеся данные, получаем

Q1 = 1351,17 ´ 10 - 3 ´ 25,92 = 35,02 кВт.

Потери тепла через свод

Рис. 11. Схема слоев кладки свода

Данные, полученные при расчете по программе, приведенной в [14], температур на границах слоев и плотности теплового потока: Т1 = 699,8 °С, Т2 = 61 °С, q = 791,2 Вт/м2.

Потери тепла через свод определяются по формуле

Q2 = q × Fсвода(8)


Подставив имеющиеся данные, получаем

Q2 = 791,2 × 10 - 3 × 7,81 = 6,18 кВт.

Потери тепла через стенд принимаются равными 75% от потерей тепла через стены и свод и определяются по формуле

Q3 = 0,75 × (Q1 + Q2)(9)

Подставив имеющиеся данные, получаем

Q3 = 0,75 × (35,02 + 6,18) = 30,9 кВт.

Общие потери тепла через кладку теплопроводностью определяются по формуле

Qкл = Q1 + Q2 + Q3 (10)

Подставив имеющиеся данные, получаем

Qкл = 35,02 + 6,18 + 30,9 = 72,1 кВт.

Неучтенные потери составляют 10% от суммы всех статей расходной части и определяются по формуле

Qну = 0,1 × (Qм + Qкл)(11)

Подставив имеющиеся данные, получаем

Qну = 0,1 × (239,3 + 72,1) = 31,14 кВт.

Суммарный расход тепла

Qрасх = 239,3 + 72,1 + 31,14 = 342,54 кВт.

Коэффициент полезного действия печи

η =  × 100%,(12)


Подставив имеющиеся данные, получаем

η = 239,3/342,54 × 100% = 69,86%.

3.3 Расчет электрических нагревателей

Электронагреватели колпака и стенда мощностью 650 кВт составляют три электрические зоны. Нагревательный колпак имеет две электрические зоны (II и III) по 250 ± 25 кВт, соединённые в " треугольник ". Стенд имеет одну зону мощностью 150 кВт, соединение в " звезду ". Напряжение питания 380 В, 50 Гц от сети переменного тока. Нагреватели должны работать при температуре 1300 °С в защитной среде. Они должны обеспечить длительную бесперебойную службу при заданном тепловом режиме. Поэтому необходимо выбирать материал нагревательных элементов в зависимости от температуры нагрева и характера среды, в которой должны работать нагреватели [15]. Выбираем:

материал – нихром Х25Ю5А;

удельное сопротивление – r = 1,46 Ом × мм2/м;

плотность – f = 7,19 г/см3.

Первая электрическая зона (стенд).

Однофазная электрическая сеть

Uл = 380 В, Pн = 150 кВт, Tраб =1200 °С, Тмах =1300 °С.

Мощность одного нагревателя

Рф = Рн/n,(13)

где n – число нагревателей, n = 3;

Рф = 150/3 = 50 кВт.

Фазовое напряжение


Uф = Uл(14)

Uф = 380 В.

Сила тока, проходящего через нагреватель

Jф = 103 × Pф/Uф(15)

Jф = 50 × 103/380 = 132 А.

Сопротивление электронагревателя

R = Uф2/1000Рф(16)

R = 2,9 Ом.

Диаметр нагревателя

d = (4 × 105 × r × Pф2/p2 × Uф2 × Y)1/3,(17)

где r - удельное сопротивление материала, Ом × мм2/м;

Pф – мощность печи, кВт;

Uф – фазовое напряжение, В;

Y – удельная поверхностная мощность нагревателя, Вт/см2;

d = 9,35 мм. Принимаем d = 10 мм.

Длина элемента сопротивления в одной ветви равна

L1 = R×S/r = p × d2 × R/4 × r;(18)

L1 = 3,14 × 102 × 2,9/4 × 1,46 = 155,92 м.

Масса нагревателя равна


M = f × L1 × p × d2/4 × 10 - 3 = 88 кг,(19)

где f – плотность нихрома, f = 7,19 г/см3;

L1 – длина нагревателя, см;

D – диаметр проволоки, мм.

Удельная поверхностная мощность W, Вт/см2

W = 100 × Рф/F = 100 × Рф/(p × d × L1);(20)

W = 100 × 50/3,14 × 1 × 15592 = 0,102 Вт/см2.

Удельная поверхностная мощность в пределах допустимой (0,102 < 1,46). Проволочные электронагреватели располагаем в печи в виде цилиндрических спиралей (рис. 12).

Рис. 12. Схема проволочного нагревателя: d – диаметр проволоки, D – диаметр спирали, h – шаг спирали, L – длина спирали

Для проволочных элементов сопротивления характерны 2 коэффициента

Кс = D/d – коэффициент сердечника, Кс = 5 [8, c. 9].

Км = h/d – коэффициент плотности намотки, Км = 4 [8, c. 9].


D = Кс × d(21)

D = 5 × 10 = 50 мм.

h = Км × d(22)

h = 4 × 10 = 40 мм.

Длина витка спирали

Lвит = p × D(23)

Lвит = 3,14 × 50 = 157 мм.

Длина выводов нагревателя

Lвыв = В + 100,(24)

где В – толщина стены печи, мм.

Lвыв = 300 + 100 = 400 мм.

Длина проволоки в спирали без вывода определяется по формуле

L1 = Lвит × n, (25)

где n – число витков.

Отсюда

n = 155,92 × 103/157 = 993 витка.

Площадь поверхности излучения спирали

Fпов = p × d × L1, (26)


Fпов = 3,14 × 10 × 10 - 3 × 155,92 = 4,9 м2.

3.4 Расчет количества оборудования по нормам времени и укрупненным показателям

Расчет основного оборудования производится на основании производственно программы, спроектированного технологического процесса термической обработки, режима работы отделения и фонда времени оборудования.

Необходимо различать календарный, номинальный и действительный фонды времени работы оборудования [16].

Полный календарный фонд времени равен

Фк = 365 × 24 = 8760 ч

Номинальный фонд времени – это количество часов в году в соответствии с режимом работы без учета потерь. Так как термическое отделение высокотемпературного отжига анизотропной электротехнической стали работает непрерывно, то номинальный фонд равен полному календарному, то есть

Фн = Фк = 8760 ч.

Действительный фонд времени равен тому времени, которое может быть полностью использовано для производства. Величина этого фонда равна номинальному фонду с вычетом потерь времени на простой оборудования, связанных с его ремонтом и наладкой

Фд = Фн - (ts - te),(27)

где Ts – технические простои, ч;

Te – технологические простои, ч.

Обычно сумма этих потерь принимается от 4 до 12% от номинального фонда времени [16].

Фд = 8760 - (8760 × 0,12) = 7708 ч.

За основу расчета по укрупненным показателям принимается удельная (часовая) производительность печей. Часовая производительность оборудования определяется по формуле

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31

рефераты
Новости