Электротехнологического процесса нагрева

Расчет необходимого количества тепловой энергии (без учета потерь) для осуществления электротехнологического процесса нагрева может быть проиллюстрирован на примере расплавления металла или сплава (рис. 2.28).

Структура приведенной блок-схемы является универсальной.

В данной блок-схеме вместо рассматриваемого металла или сплава может быть вода, которую необходимо испарить в процессе сушки изделия, или разогрев материала до определенной температуры без изменения агрегатного состояния (в этом случае достаточно определить только ).

Величина подводимой активной мощности к электротермической установке, кВт, определяется по выражению

,

где - количество тепловой энергии, необходимой для осуществления электротехнологического процесса, ккал;

- время термического воздействия, ч;

- коэффициент полезного действия (КПД) элекротехнологической установки, - электрический КПД; - термический КПД.

В случае если теплоемкость и скрытая теплота плавления или парообразования неизвестны, то расчет количества тепловой энергии проводится с использованием теплосодержания или энтальпии .

		Рис. 2.28. Расчет количества тепловой энергии на примере расплавления металла:

- количество тепловой энергии, необходимой для осуществления электротехнологического процесса, ккал;

- удельная теплоемкость материала при разных температурах, ккал/кг× °С;

- масса материала, кг;

- скрытая теплота плавления, ккал/кг;

, - начальная температура металла, °С;

- температура изменения агрегатного состояния металла (переход из твердого в жидкое состояние), °С;

- конечная температура расплава, °С.

Определение количества тепловой энергии через теплосодержание, Дж, производится по выражению

,

где - масса материала, кг;

- начальное и конечное теплосодержание (при начальной и конечной температуре) материала, Дж/кг.

В этом случае подводимая активная мощность, Вт, определяется по выражению

,

где - время электротехнологического процесса, с.

Определение количества тепловой энергии через энтальпию, Вт× ч, производится по выражению

,

где - энтальпия, Вт× ч/кг;

- масса материала, кг.

В этом случае подводимая активная мощность, Вт, определяется по выражению

,

где - время электротехнологического процесса, ч.

В случае, когда время электротермического воздействия на обрабатываемый материал неизвестно, но задана производительность, активная мощность рассчитываются по выражениям

,

где Р - активная мощность, кВт;

- производительность, кг/ч;

- удельная теплоемкость материала при разных температурах, ккал/кг× °С;

- масса материала, кг;

- скрытая теплота плавления, ккал/кг;

, - начальная температура металла, °С;

- температура изменения агрегатного состояния металла (переход из твердого в жидкое состояние), °С;

- конечная температура расплава, °С.

,

где Р - активная мощность, Вт;

- производительность, кг/с;

- начальное и конечное теплосодержание (при начальной и конечной температуре) материала, Дж/кг.

,

где Р - активная мощность, Вт;

- производительность, кг/ч;

- энтальпия, Вт× ч/кг.

В ряде случаев, в частности при расчете электрических печей сопротивления, дуговых печей, вводится понятие установленной мощности

,

где k_з - коэффициент запаса, учитывающий «старение» материала футеровки, нагревательных элементов, а также изменение сетевого напряжения.