Tepeln technika
Sponsored Links
This presentation is the property of its rightful owner.
1 / 34

Tepelná technika PowerPoint PPT Presentation


  • 103 Views
  • Uploaded on
  • Presentation posted in: General

Tepelná technika. Elektrické pece. Výpočet odporových pecí – nepřímý ohřev. Princip ohřevu : 1.Teplo vzniká přímo ve vsázce 2.Teplo vzniká v topném článku Q = R * I 2 * t (J ; , A, s) kde R je odpor vodiče R = (*l)/S () kde  je měrný odpor vodiče

Download Presentation

Tepelná technika

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Presentation Transcript


Tepelná technika

Elektrické pece


Výpočet odporových pecí – nepřímý ohřev

Princip ohřevu:

1.Teplo vzniká přímo ve vsázce

2.Teplo vzniká v topném článku

Q = R * I2 * t (J;, A, s)

kde R je odpor vodiče

R = (*l)/S ()

kde  je měrný odpor vodiče

stříbro = 0,016 (*mm2*m-1)

cekas (FeCrNi) = 1,66 (*mm2*m-1)

tuha> 10 (*mm2*m-1)

Při výpočtu se musí uvažovat závislost odporu na teplotě

R = R20 * (1 +  * )


Návrh výkonu

Výchozí podmínka:Teplota pece (podle použití a požadavků)

Výpočet stěny pece:*materiál stěny

*tloušťku stěny

*počet vrstev

Výpočet stěny má vliv na tepelné ztráty pece

Příkon pece:

kdeQmnožství tepla (kWh), které je třeba přivést do pece za dobu ohřevu k ohřátí vsázky (včetně ohřátí stěn a vzduchu v peci)

tdoba ohřevu (h)

kkoeficient (1,1 - 1,5), který respektuje zhoršení tepelné izolace vyzdívky během provozu, snížení napětí, …

jeho přesná velikost je dána typem pece


Provedení pece

*odporové pece nad 10 kW jsou trojfázové

*zapojení článku do hvězdyU = Uf

do trojúhelníkuU = Us

*vypočtený příkon pece se dělí třemi  určíme zatížení jedné fáze

*příkon každé fáze se rozdělí mezi jednotlivé články  příkon jednoho článku

*materiál topného článku se volí podle požadované teploty

chromnikl1 2000C

CrNiFe(900 - 1 200) 0C

FeCrAlaž 1 350 0C

FeCrSi1 600 0C

nekovové materiályvíce než 1 350 0C

*životnost je zhruba 10 000 pracovních hodin


Zapojení článků


Výpočet topného článku

Povrchové zatížení jednoho článku:

kdePtč1 …příkon jednoho článku

Stč1 …průřez jednoho článku

P1 je dáno v tabulkách pro materiál a požadovanou teplotu vsázky

P1 je v rozsahu (1 – 6) W/cm2

Skutečné dovolené povrchové zatížení Psk je sníženo součinitelem  (určuje se měření a odhadem, rozsah 0,4- 0,8)

P-příkon jednoho topného článku (W)

Délka topného článku (m)


Výpočet topného článku

P-příkon lze vyjádřit i pomocí zatížitelnosti článku

kdeO …obvod vodiče (mm)

l …délka vodiče (m)

Délka vodiče (m):

Po dosazení:

Pro výpočet článku je určující součin O*S (podle tvaru vodiče):


Výpočet topného článku

Pro pásový vodič:

O = 2*(a + b) = 2*a* (x+1) (mm)kde x = b/a

S = a * b = x * a2 (mm2)

lze vyjádřit šířku, délku a hmotnost pásu

Pro kruhový vodič:

O = *d (mm)

S = *r2 (mm2)


Nepřímý ohřev - rozdělení

1.Podle teplotynízkoteplotní pecedo 6000C

středněteplotní pece(600 – 1100) 0C

vysokoteplotní pecenad 11000C

2.Podle atmosférynormální atmosféra (vzduch)

umělá (ochranná) atmosféra

vakuum

3.Podle použitítepelné zpracování kovů

tavení kovů

tavení skla

4.Podle pohybu vsázkystabilní vsázka

průběžné pece


Ukázky pecí

Komorová pec


Ukázky pecí

Šachtová pec

Poklopová pec


Ukázky pecí

Průběžné pece


Rozložení teplot u průběžné pece

Teplota vsázky

Teplota pece


Topné články - kovové

Drátové nebo pásovéstoupání meandrovéspirálové

Podle materiálu a teploty se udává stoupání a průměr ohybu

Topné články jsou uzavřené (ochranná atmosféra) nebo otevřené


Topné články - nekovové

Materiály a provedení:

*karbid křemíku (SiC) – do 1500 0C

*cermet – SiO2 + MoSi2(molibdenit křemičitý), výroba – prášková metalurgie, do 1800 0C

*elektrografit – do 2000 0C


Indukční pec

Princip:

Elektromagnetická indukce v ohřívaném materiálu prostřednictvím střídavého magnetického pole.

Prostřednictvím indukce vznikají v materiálu vířivé proudy, vlivem Jouleových ztrát se látka zahřívá  teplo vzniká přímo v sázce

Výhody:

*rychlost ohřevu

*možnost regulace

*cívka může být navržena na nižší teplotu než je požadované teplota materiálu

*možnost využít pro ohřev i pro tavení


Indukční pec


Indukční pec

Činnost:

*cívkou (induktor) prochází střídavý proud, vytváří se střídavé magnetické pole

*toto pole prochází vodivým předmětem, ve kterém se indukují vířivé proudy

*vlivem povrchového jeho prochází vířivé proudy zejména na povrchu ohřívaného tělesa

*zjednodušeně lze přirovnat indukční ohřev k transformátoru nakrátko


Indukční pec

Množství tepla v sázce:

kmitočet je dán požadavkem na ohřev:

*povrchový ohřev - neželezné jádro (kalení)f = (500 – 2000) Hz

*kompletní ohřev - železné jádrof = 50 Hz

Využití indukční pece:

*kelímkové a kanálkové indukční pece (čistota roztaveného kovu) – tavení kovů

*indukční pece pro tváření (rovnoměrný ohřev v celém objemu)

*indukční ohřev pro kalení (ohřev povrchové vrstvy)

*indukční svařování (švový svar – trubky)

*indukční pájení (mezi dvě kovové části se vloží pájka, části se přitlačí k sobě, v pece se pájka roztaví)


Indukční ohřev


Indukční ohřev


Kelímky pro indukční ohřev


Kelímková pec


Kelímková pec


Svařování trubek


Dielektrický ohřev

Dielektrický ohřev slouží k ohřevu nevodivých látek

K odvození lze použít náhradní schéma skutečného kondenzátoru (paralelní kombinace R a C)

Základním parametrem pro ohřev je:

*permitivita látky (F/m)

*činitel dielektrických ztráttg  (-)

(ztrátový úhel  = 90 -  z fázorového diagramu)

Podíl ( * tg ) se nazývá ztrátový činitel materiálu


Ztrátový úhel 

Ij

I

U


Postup při výpočtu

Tepelný výkon:

P  f, , tg , S, U2, 1/d

Napětí nesmí být větší než průrazné napětí látky a pohybuje se řádově v kV.

Frekvence je řádově MHz.

*určíme velikost koeficientů pro danou látku

*požadované rozměry ohřívaného objemu

*podle zdroje zvolíme kmitočet ohřevu a požadovaný výkon

*vypočítáme ztrátový odpor

Rz = U2/P

(po dosazení do vztahu pro výkon vypadne napětí)

*vypočítáme požadované napětí


Přehled vlastností jednotlivých látek

Látky s velmi nízkým tg  se obtížně ohřívají


Dielektrický ohřev

Využití dielektrického ohřevu:

*výroba překližek, sušení dřeva

*předehřívání plastických hmot před lisováním (polotovary z plastické hmoty ve formě tablety se předehřejí a poté se lisují)

*svařování fólií a plastických hmot (nesmí dojít k propálení)


Mikrovlnný ohřev

Je zvláštním druhem dielektrického ohřevu, při kterém se používají frekvence GHz (v mikrovlnných troubách se využívá frekvence 2,45 GHz).

Principem je přeměna elektromagnetické energie na tepelnou, působením na polární molekuly (molekuly, které vytvářejí dipól, např. voda).


Mikrovlnný ohřev

Základem vytvoření mikrovln je magnetron – zdroj vf elektromagnetického vlnění (generátor mikrovlnného záření).

Prostřednictvím vlnovodu se vedou do komory, kde se prostřednictvím odrazu rozptýlí a vytváří mikrovlnné pole.

Vlastnosti mikrovln:

*neprocházejí kovovými materiály a odrážejí se od nich

*jsou pohlcovány některými látkami (tuky, cukry, voda), ve kterých urychlují pohyb molekul, čímž dochází k ohřevu

*sklem, keramikou, papírem a některými plasty procházejí, aniž by je zahřívaly


Mikrovlnný ohřev

Použití:

*ohřev (vysoušení) textilních materiálů

*ohřev potravin (mikrovlnná trouba)

*chemické laboratoře

*komunikační technologie

*vysoušení papíru (např. knihy po záplavách)


Zdroj:

Zdeněk Hradílek a spol.Elektrotepelná zařízení

Vladimír KrálElektrotepelná technika

Josef RadaElektrotepelná technika

V. JelínekTechnická zařízení budov

K. BrožVytápění

Matička a spol.Simulace indukčního ohřevu

Václav VránaElektrické teplo

Materiál je určen pouze pro studijní účely


  • Login