Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
ИННОВАЦИОННЫЙ ЕВРАЗИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Научно-образовательный комплекс
по металлургическим специальностям
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
К КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЕ
по дисциплине «Электротермические процессы и установки»
по модульно-рейтинговой технологии обучения
для студентов заочной формы обучения
специальности 050709 «Металлургия»
г. Павлодар, 2008 г.
УТВЕРЖДЕНО
Директор Инженерной Академии
д.в.н., профессор __________ Никитин Е.Б.
“___” _______________ 2008г.
Автор: к.т.н., доцент ________ Приходько Е.В.
Кафедра Теплоэнергетика и металлургия
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К КОНТРОЛЬНЫМ РАБОТАМ
по дисциплине «Электротермические процессы и установки»
для студентов специальности 050709 «Металлургия»
для заочной формы обучения
на базе среднего профессионального и среднего образования
Разработаны на основании рабочего учебного плана специальности «Металлургия» (2006 год) и каталога элективных дисциплин.
Рассмотрены на заседании кафедры «Теплоэнергетика и металлургия»
Протокол № 2 от 16 октября 2008 г.
Зав. кафедрой «Теплоэнергетика и металлургия»
д.т.н., профессор ___________ Никифоров А.С.
Утверждены на заседании научно-методического совета Инженерной академии и рекомендовано к изданию
Протокол № 2 от 18.11.2008 г.
Председатель НМС Инженерной академии
к.т.н., профессор ___________ Ордабаев Е.К.
Согласовано:
Начальник ИМО
к.п.н., проф. ___________ Ушакова Н.М.
Сдано в медиатеку ИнЕУ____________________
|
Стр. |
|
|
1. Цели и задачи контрольной работы |
4 |
|
2. Содержание и выбор варианта задания контрольной работы |
4 |
|
3. Задания и методические указания к теоретическим вопросам |
4 |
|
4. Задания к выполнению практических заданий |
5 |
|
5. Список рекомендуемых источников |
11 |
Методические указания к выполнению контрольной работы предназначены для более полного усвоения дисциплины «Электротермические процессы и установки» и формирования у студентов практических навыков по предмету.
Вариант задания контрольной работы выбирается по последней цифре зачетной книжки и должен строго соответствовать заданию. В том случае, если вариант не соответствует заданию, контрольная работа возвращается студенту и переделывается им. Работа состоит из двух теоретических вопросов и двух задач. Теоретические вопросы выбираются из таблицы 1, включающую вопросы списка тем для самостоятельной работы студентов. Для практического закрепления курса «Электротермические процессы и установки» студенты рассчитывают установленную мощность электрической печи сопротивления и установленную мощность конвейерной печи.
Контрольная работа выполняется на листах формата А4, иллюстрируется схемами и эскизами, поясняющими текст. Ответы на вопросы должны быть краткими, но ясными и исчерпывающими. Все расчеты следует выполнять в системе СИ и сопровождать кратким пояснительным текстом. В конце работы делается вывод и приводится список использованной литературы.
Таблица 1- Задания для теоретических вопросов контрольной работы
|
Последняя цифра зачетной книжки |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
№ вопросов |
1, 11 |
2, 12 |
3, 13 |
4, 14 |
5, 15 |
6, 16 |
7, 17 |
8, 18 |
9, 19 |
10, 20 |
3. ЗАДАНИЯ И МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ТЕОРЕТИЧЕСКИМ ВОПРОСАМ
Одной из наиболее распространенных групп электротехнологических установок общепромышленного назначения является группа электротермических установок. Электронагрев (электротермия) объединяет разнообразные технологические процессы тепловой обработки с использованием электроэнергии в качестве основного энергоносителя.
Применение электрической энергии для нагрева имеет ряд достоинств
- существенное снижение загрязнения окружающей среды;
- получение строго заданных значений температур, в том числе и превосходящих уровни, достигаемые при сжигании любых видов топлива;
- создание сосредоточенных интенсивных тепловых потоков;
- достижение заданных полей температур в нагреваемом пространстве;
- строгий контроль и точное регулирование длительности выделения энергии;
- гибкость в управлении потоками энергии;
- возможность нагрева материалов изделий в газовых средах любого химического состава и вакууме;
- выделение тепловой энергии непосредственно в нагреваемом веществе.
Использование электронагрева вместо пламенного в некоторых технологических процессах позволяет получить большую экономию топлива и сократить количество обслуживающего персонала. Внедрение электротермии также обеспечивает экономию материальных и трудовых ресурсов, что в конечном результате приводит к повышению экономической эффективности.
4. ЗАДАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАДАНИЙ
Вариант практического задания контрольной работы выбирается по последней цифре зачетной книжки (таблица 2, 3). В том случае, если вариант не соответствует заданию, контрольная работа возвращается студенту и переделывается им.
Пример 1
Определить установленную мощность методической печи, предназначенной для нагрева стальных изделий под отпуск до температуры t2, oС. Начальная температура стальных изделий t1, oС. Производительность печи M, кг/с. Тепловой КПД печи ηт; электрический КПД печи ηэл = 0,95.
Исходные данные:
Таблица 2 - Задания для практических расчётов
|
Задание по вариантам |
Исходные данные |
||||
|
удельная теплоёмкость стали С, Дж/(кг ·°С) |
производительность печи M, кг/с |
тепловой КПД печи ηт |
начальная температура изделий t1, °С; |
конечная температура изделий t2, °С |
|
|
0 |
0,469 |
0,14 |
0,70 |
21 |
225 |
|
1 |
0,481 |
0,15 |
0,71 |
22 |
226 |
|
2 |
0,486 |
0,16 |
0,72 |
23 |
227 |
|
3 |
0,511 |
0,17 |
0,73 |
24 |
228 |
|
4 |
0,489 |
0,18 |
0,74 |
25 |
229 |
|
5 |
0,536 |
0,19 |
0,75 |
26 |
230 |
|
6 |
0,544 |
0,20 |
0,76 |
27 |
231 |
|
7 |
0,548 |
0,21 |
0,77 |
28 |
232 |
|
8 |
0,515 |
0,22 |
0,78 |
29 |
233 |
|
9 |
0,492 |
0,23 |
0,79 |
30 |
234 |
Решение:
1. Определение полезной мощности печи Pпол, Вт:
Pпол= M · C · (t2 - t1),
где M – производительность печи, кг/с;
C - удельная теплоемкость стали, Дж/(кг·°С);
t1 - начальная температура изделий, °С;
t2 - конечная температура изделий, °С.
2. Определение потребляемой мощности, Вт:
где ηэл - электрический КПД печи;
ηт - тепловой КПД печи.
3. Определение установленной мощности, Вт:
Руст=Рпотр· kз,
где kз - коэффициент запаса (принимаем kз = 1,2).
Пример выполнения практического задания
Задача: Определить установленную мощность методической печи, предназначенной для нагрева стальных изделий под отпуск до температуры 230 oС. Начальная температура стальных изделий 20 oС. Производительность печи 0,139 кг/с. Тепловой КПД печи ηт = 0,72; электрический КПД печи ηэл = 0,95. Удельная теплоёмкость стали С = 490 Дж/(кг·°С).
Решение:
1. Определяем полезную мощности печи, Pпол:
P пол = 0,139 · 490 · (230 – 20) = 14303,1 (Вт).
2. Определяем потребляемую мощность, Pпотр:
3. Находим установленную мощность, Pуст:
Pуст = 20910,96 · 1,2 = 25093,16 (Вт).
Пример 2
Определить установленную мощность печи непрерывного действия (конвейерной), предназначенной для сушки влажных металлических изделий. Начальная температура изделий - t1, конечная температура - t2. Теплоемкость материала конвейера Ск = 477 Дж/(кг·°С). В течение одного часа прогревается G кг изделий со средней теплоемкостью материала изделий (загрузки) Cзаг. В печи, объёмом Vn в течение часа осуществляется четырехкратный воздухообмен. Мощность тепловых потерь с наружных поверхностей стенок печи составляет b % полезной мощности.
Исходные данные:
Таблица 2 - Задания для практических расчётов
|
Задание по вариантам |
Исходные данные |
|||||
|
начальная температура изделий t1, °С; |
конечная температура изделий t2, °С |
загрузка печи G, кг |
средняя теплоемкость материала (загрузки) Cзаг, Дж/(кг ·°С) |
объём печи Vn, м3 |
тепловые потери с наружных поверхностей стенок печи b, % |
|
|
0 |
21 |
205 |
250 |
950 |
75 |
16 |
|
1 |
22 |
206 |
260 |
960 |
80 |
17 |
|
2 |
23 |
207 |
270 |
970 |
85 |
18 |
|
3 |
24 |
208 |
280 |
980 |
90 |
19 |
|
4 |
25 |
209 |
290 |
990 |
95 |
20 |
|
5 |
26 |
210 |
300 |
1000 |
100 |
21 |
|
6 |
27 |
211 |
310 |
1010 |
105 |
22 |
|
7 |
28 |
212 |
320 |
1020 |
110 |
23 |
|
8 |
29 |
213 |
330 |
1030 |
115 |
24 |
|
9 |
30 |
214 |
340 |
1040 |
120 |
25 |
Решение:
1. Производительность печи М, кг/с:
M = G / τ,
где τ – время прогрева изделий в печи, τ = 3600 с.
2. Полезная мощность, затрачиваемая на нагрев сухих изделий Pпол1, Вт:
Pпол1 = M · Cзаг · (t2 - t1),
где Cзаг - удельная теплоемкость загрузки, Дж/(кг·°С);
t1 - начальная температура изделий, °С;
t2 - конечная температура изделий, °С.
Pпол2 = υв · Cв · (t2/ - t1) + λ · υв,
где υв – скорость испарения влаги (υв = 4,16⋅10-3 кг/с);
Cв - удельная теплоемкость воды (Cв = 4,187·103 Дж/(кг ·°С));
t2/ - конечная температура для нагрева воды, находящейся в изделиях (t2/=100°С);
λ - скрытая теплота парообразования (λ = 2,26 ·106 Дж/кг).
Pпол3 = υв · Cп ·(t2 - t2/),
где Cп - удельная теплоемкость водяного пара (Cп = 2012 Дж/(кг ·°С)).
Рпол =Рпол 1 +Рпол2 +Рпол3.
Рвспом = Pпот1 = M ·Cк ·(t2 – t1).
7. Производительность печи по сушильному агенту Мв, кг/с:
где γв - плотность су хого воздуха (γв = 0,916 кг/м3);
Vn- объем печи, м3;
4 - четырехкратный воздухообмен в течение одного часа (3600 с).
8. Мощность, затрачиваемая на нагрев сухого воздуха при осуществлении заданного воздухообмена Pпот2, Вт:
Pпот2 = Mв · Cс.в. · (t2 - t1),
где Cс.в. - удельная теплоемкость сухого воздуха (Cс.в. = 1021 Дж/(кг ·°С)).
9. Мощность тепловых потерь через стенки печи Pпот3, Вт:
Pпот3 = b · Рпол.
10. Суммарная мощность тепловых потерь Рпот, Вт:
Рпот = Рпот2 + Рпот3.
11. Потребляемая мощность Рпотр, Вт:
Рпотр = Рпол + Рвспом + Рпот.
12. Установленная мощность Руст, Вт:
Руст = Рпотр ⋅ k 3
где kз – коэффициент запаса (принимаем kз = 1,3).
Пример выполнения практического задания
Задача: Определить установленную мощность печи непрерывного действия (конвейерной), предназначенной для сушки влажных металлических изделий. Начальная температура изделий 20 °С, конечная температура 200 °С. Теплоемкость материала конвейера Ск = 477 Дж/(кг·°С). В течение одного часа прогревается 300 кг изделий со средней теплоемкостью материала изделий (загрузки) 963 Дж/(кг·°С). В печи, объёмом 100 м3 в течение часа осуществляется четырехкратный воздухообмен. Мощность тепловых потерь с наружных поверхностей стенок печи составляет 20 % полезной мощности.
Решение:
1. Производительность печи М, кг/с:
M = 300 / 3600 = 0,083 (кг/с).
2. Полезная мощность, затрачиваемая на нагрев сухих изделий Pпол1, Вт:
Pпол1 =0,083·963· (200-20) = 14387,22 (Вт).
Pпол2 =4,16⋅10-3⋅4187⋅(100 – 20) + 2,26⋅106⋅4,16 ⋅10-3 = 10795,03 (Вт).
Pпол3 = 4,16⋅10-3⋅2012⋅(200 – 100) = 836,99 (Вт).
Рпол = 14387,22 + 10795,03 + 836,99 = 26019,24 (Вт).
Рвспом = P пот1 = 0,083⋅477· (200 – 20) = 7126,38 (Вт).
7. Производительность печи по сушильному агенту, Мв, кг/с:
8. Мощность, затрачиваемая на нагрев сухого воздуха при осуществлении заданного воздухообмена Pпот2, Вт:
P пот2 = 0,1018⋅1021⋅(200 – 20) = 18704,72 (Вт).
9. Мощность тепловых потерь через стенки печи Pпот3, Вт:
Pпот3 = 0,2⋅26019,24 = 5203,85 (Вт).
10. Суммарная мощность тепловых потерь Рпот, Вт:
Рпот = 18704,72 + 5203,85 = 23908,57 (Вт).
11. Потребляемая мощность Рпотр, Вт:
Рпотр = 26019,24 + 7126,38 + 23908,57 = 57054,19 (Вт).
12. Установленная мощность Руст, Вт:
Руст = 57054,19 ⋅ 1,3 = 74170,45 (Вт).
5. литература
Основная:
Дополнительная: