Исследование тепловой характеристики электрической нагревательной печи Лабораторная работа 4

/4 часа/

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Под тепловой характеристикой нагревательной печи понимает­ся зависимость показателей ее тепловой работы при нагреве ме­талла от напряженности пода.

Характеристиками тепловой работы электрической нагрева­тельной печи являются следующие показатели:

абсолютный расход электрической энергии за время нагрева:

Дж; (11)

где I – сила тока, А ;

U – напряжение в силовой цепи, В;

τ – время нагрева металла, ⁰С.

удельный расход электрической энергии:

(12)

где М - масса нагреваемого металла, кг;

эффективный коэффициент полезного действия, определяю­щий отношение расхода электрической энергии на нагрев металла к всему количеству электрической энергии, потребляемой печью за время нагрева:

, (13)

где М - масса металла, одновременно находящегося в печи, кг;

- начальная и конечная температуры нагреваемого металла, ⁰С;

- теплоемкости нагреваемого металла при температурах

, кДж/кг⁰С (С – из табл. 4).

удельная производительность пода печи (напряженность пода печи):

, (14)

где F – площадь пода печи, м²;

τ – время нагрева, ч.

Изменение напряженности пода печи оказывает влияние на по­казатели тепловой работы (Е, e, η_эфф). Напряженность пода считается оптимальной, если она обеспечивает наибольшую величи­ну η_эфф и наименьшую величину e.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Экспериментально установить тепловую характеристику лабо­раторной электрической печи при нагреве заготовок различной массы.

ОБОРУДОВАНИЕ, МАТЕРИАЛ, ИНСТРУМЕНТЫ

Объектом исследования является камерная электрическая печь сопротивления, снабженная терморегулятором, поддерживающим за­данный температурный режим рабочего пространства.

Для измерения расхода электроэнергии в силовую цепь печи включен счетчик электроэнергии.

В качестве нагреваемого металла используются цилиндрические заготовки из мало или среднеуглеродистой стали диаметрами 20, 40, 60, 70, 80 мм и длиной 120 мм, имеющие осе­вые отверстия для размещения термопары. Для посадки заготовок в печь и извлечения их из печи используются кузнечные клещи или оправка.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

1. Предложенные для нагрева заготовки измерить, используя сведения из табл. 5, определить их массу. Результаты внести в табл. 7.

2. В рабочее пространство печи, нагретой до заданной тем­пературы, посадить заготовку наименьшей массы, установив в ее отверстии термопару. Время посадки заготовки и показания счет­чика электроэнергии записать в табл. 7.

3. Заготовку нагревать до тех пор, пока ее температура не достигнет значения на 50°С ниже температуры рабочего пространства печи. При достижении заготовкой этой температуры прек­ратить нагрев. Время конца нагрева и показания счетчика элект­роэнергии, записать в табл. 7. Заготовку извлечь из печи и ох­ладить в ящике с песком.

4. Повторить этапы эксперимента 1, 2, 3 с остальными за­готовками.

Таблица 7

Характеристика режима нагрева

Заготовка			Время нагрева, ч., мин			Показания счетчика, кВт.ч.
L, м	D, м	М, кг	начало	конец	продолжительность	начало	конец	расход кВт.ч.

РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ И ОФОРМЛЕНИЕ ОТЧЕТА

Определить показатели тепловой работы печи при нагреве заготовок различной массы, используя уравнение (12), (13), (14), переведя предварительно размерность расхода электро­энергии из кВт.ч в кДж.

Результаты расчета представить в табл. 8 и в виде графика по рис. 6.

Таблица 8

Показатели тепловой работы печи

М, кг	Х, кг/м2 ч	Е, кДж	е, кДж/кг	ηэфф

Рис. 6

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Что называется абсолютным и удельным расходом электроэнергии при нагреве металла?

2. Что выражает полный КПД электрической нагревательной печи?

3. Какова размерность напряженности пода печи?