Оригинал (1230513), страница 6

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 6)

III – легирование, IV – выдержка, V – режим.

Кроме рассмотренного автоматического регулирования темпера­туры, электропечь СДО-125/3-12 позволяет осуществлять динамичес­кое управление кинетикой нагрева лодочки (рис.2.9). Это управление осуществляется устройством пусковым программным 13. Основной уро­вень температура T₂, (cм.рис.2.9) задается на регуляторе БПРТ-1.

Уровень T₁ задается путем вычитания, а T₃ - суммирования допол­нительного задания, снимаемого с потенциометра 14, с основным заданием температуры на устройством 6. С помощью трех потенциометров-задатчиков 15, установленных в каждом канале, осуществля­ется регулировка качества переходного процесса в зависимости от уровня дополнительного задания, длины и массы нагреваемой лодочки.

Временная циклограмма работы устройства пускового программного осуществляется при помощи реле времени 16. Диапазон времени режимов "Загрузка", "Форсаж" и "Режим" составляют 0 - 30 мин.

Реле времени 16 включают цепи дополнительных заданий 14 и 15 и коммутируют цепи смещения 17, переключающих выходной сигнал ре­гулятора температуры на включение силового блока питания в соот­ветствующий режим.

Энергетические характеристики термического модуля диффузионной печи

Динамический режим работы - режим разогрева термического мо­дуля (нагревательной камеры). Характерная температурно-временная зависимость, снятая в динамическом режиме работы, приведена на рис.2.10.

Электрическая мощность, потребляемая в динамическом режиме работы термического модуля, определяется расчетным путем с ис­пользованием экспериментальных данных по замеру напряжения U на секциях (I,П и Ш) нагревательного элемента к активного сопро­тивления R этих секций:

(4)

Статический режим работы. В условиях установившегося теплово­го равновесия на основании закона сохранения энергии мощность, подводимая к нагревательной камере , затрачивается на тепло, уносимое уходящим газом , и тепло, теряемое камерой в окружающую среду, то есть

(5)

Рис. 2.10. Температурно – временная зависимость в динамическом режиме работы термического модуля.

Это уравнение не учитывает тепло, затрачиваемое па фазовые хими­ческие превращения, происходящие в рабочем канале термического модуля , ввиду малого их значения в сравнении с и .

При отсутствии протока газа через рабочий канал, то есть при = 0, уравнение (5) примет вид:

(6)

При проектировании термического модуля рассчитывают на сновании этого определяют необходимую мощность электрического нагревателя . В лабораторной работе стоит задача определения мощности тепловых потерь и мощности, выделяемой на нагревателе.

Мощность, потребляемая термическим модулем в статическом режиме, также как и в динамическом, определяется по формуле (4), но значения напряжений U, подводимых к секциям нагревателя, существенно различаются.

Полные потери тепла в окружающую среду можно представить в виде:

(7)

г
де - потери тепла с боковой поверхности; - потери тепла с торцов; -потери тепла излучением из рабочего канала (рис.2.11).

Рис. 2.11. Схема тепловых потерь в окружающую среду от нагревательной камеры.

Корпус нагревательной камеры, разогретый до средневзвешенной температуры , участвует в свободноконвективном теплообмене с окружающей средой, температура которой . Потери тепла в окружающую среду с боковой поверхности корпуса нагревательной камеры определяются из основного уравнения теплоотдачи:

(8)

где - площадь боковой поверхности корпуса камеры,м²; и L – наружный диаметр и длина корпуса, м.

Неизвестным в уравнении (8) являются коэффициент теплоотдачи корпуса и , определяется из выражения:

(9)

где Nu – критерий Нуссельта; - коэффициент теплоотдачи воздуха при .

Значение Nu определяют из критериального уравнения, которое для средних коэффициентов теплоотдачи имеет вид:

(10)

Значения с и п зависят от произведения критериев и при­водятся в таблице:

Таблица тепловых потерь в окружающую среду от нагревательной камеры

Таблица 6.

Критерий Грасгофа Gr, характеризующий относительную эффек­тивность подъемной силы, вызывающей свободно-коивективное дви­жение среды, имеет вид:

(11)

где g = 9,81 м/с - ускорение свободного падения; - температурный коэффициент объемного расширения среды при темпе­ратуре окружающей среды ,K; - коэффициент кинематической вязкости окружавшей среды.

Критерии Прандтля Pr является теплофизической характеристи­кой окружающей среды, для воздуха при 760 ми. рт. ст. и 293 К : Рr =0,703.

Определение осуществляется с помощью термодатчиков, размещенных на корпусе нагревательной камеры.

Для определения конвективных потерь с торцов корпуса воспользуемся уравнением:

(12)

считая, что в силу симметрии температурного поля в рабочем канале. - поверхность теплообме­на торца корпуса; - средневзвешенная температура торца. Расчет ведется по той же методике, что и , только в уравнение (9) при расчете вместо подставляется значение l – определяющий геометрический размер торца, полученный путем замены кольцевой поверхности торца равновеликой поверхностью квадрата с высотой h = l = 0,26 м. Критерий Нуссельта вычисляется по формуле (10), определяется путем измерений.

В основу определения тепловых потерь излучением положен метод калориметрического радиометра. Схема проведения экс­перимента по определению представлена на рис.2.13. По результа­там измерений расходов воды G через каждый радиометр и разности температур на входе и выходе из радиометров определяются потери:

(13)

где = 0,96 - степень черноты радиометра.

Рис. 2.12. Схема размещения термодатчиков градуировки XA на корпусе нагревательной камеры.

Полные потери излу­чением из рабочего канала определяются:

(14)

Рис. 2.13. Принципиальная схема проведения эксперимента по определению тепловых потерь излучения торцов рабочего канала диффузионной электропечи:

1 – нагревательноя камера; 2 – рабочий канал (алундовая трубка); 3 – калориметрический радиометр; 4,5 – термодатчики для измерения температуры воды на входе и выходе из нег; 6 – ротаметр; 7 – запорный вентиль; 18 и 19 положение переключателя ПМТ – 20 при измерении перепада температуры воды и на радиометр.

2.8 Выводы

Результатом анализа исследовательской части является, перечисленные выше качества, труб с силикатно-эмалевым покрытием на основе диоксида циркония нашли широкое применение в таких отраслях промышленности, как:

• нефтяная;

• химическая;

• энергетическая;

• пищевая;

• атомная;

• газовая.

Особенно востребовано такое покрытие для трубопроводов, имеющих контакт с агрессивной средой. Как раз здесь такие свойства, как температурная устойчивость и долгосрочность играют огромную роль.

Так, например, при строительстве нефтепроводов трубы с этим покрытием дают целый ряд преимуществ. Во-первых, благодаря высокой пропускной способности трубы, как поставщик, так и потребитель нефти остается с выгодой. Во-вторых, благодаря долгосрочности трубы, такое покрытие защищает экологию от вредоносных повреждений нефтепроводов. И, в – третьих, отсутствие вредных отложений на внутренних стенках позволяет получать чистую высококачественную нефть без примесей, что впоследствии дает возможность нефтеперерабатывающей промышленности получать качественный конечный продукт.

Подводя итог, можно сказать, что за металлокерамическим покрытием на основе диоксида циркония будущее. Оно представляет собой самый перспективный во всех аспектах вариант решения изоляции труб.

Использование металлокерамических покрытий на основе диоксида циркония является одним из наиболее эффективных и дешевых способов защиты поверхности металлов от влияния агрессивных факторов:

- химической и электрохимической коррозии;

- абразивного износа;

- отложения парафинов и солей.

Основные эксплуатационные параметры покрытий:

- температурный предел применения – до 450оС;

- толщина покрытия – 180-500 мкм;

- прочность на удар – не менее 0,3 Дж;

- водопоглощение за 24 часа – абсолютно отсутствует;

- теплопроводность – 14-20 Вт/мхК;

- адгезионная прочность – до 5,0 МПа;

- диэлектрическая сплошность – не менее 0,5 кВ (при толщине покрытия 140 мкм);

- выщелачиваемость (10% раствор серной кислоты) – не более 0,05 г/м2хч;

- прочность при растяжении – 400-900 кгс/см2;

Характеристики

Список файлов ВКР