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
Пермский национальный исследовательский политехнический университет
Кафедра «КТЭ»
Расчетная работа №1
«Расчёт температуры эмалируемой проволоки, концентрации растворителя, степени пленкообразования, деструкции и оптимизации скорости эмалирования»
Выполнил: студент группы КТЭИ-08
Кузьмин А.Н.
Проверил: преподаватель кафедры КТЭ
Костыгова Т.В.
Пермь 2012
Исходные данные:
Диаметр проволоки: d0 = 0,25 мм.
Толщина сухого слоя лака: Δ =0,028 мм.
Число проходов: n = 6.
Марка лака: ПЭ-999.
Коэффициент, учитывающий изменение толщины слоя лака при испарении растворителя: р = 6,12.
Расчет маршрута неразъемных калибров
Таблица 1. Результаты расчета маршрута неразъемных калибров.
|
№ прохода |
Высота калибра, мм |
Диаметр провода с сухим слоем лака, мм |
|
1 |
0,325 |
0,255 |
|
2 |
0,330 |
0,259 |
|
3 |
0,336 |
0,264 |
|
4 |
0,341 |
0,269 |
|
5 |
0,347 |
0,273 |
|
6 |
0,352 |
0,278 |
Расчет температуры проволоки, концентрации растворителя, степени пленкообразования, деструкции и оптимизации скорости эмалирования
Выбрать оборудование для эмалирования заданной проволоки, рассчитать температуру проволоки по всем проходам, построить графики зависимости коэффициентов пленкообразования и деструкции, определить оптимальную скорость эмалирования и рассчитать концентрацию лака для оптимальной скорости.
Листинг программы расчета приведен в приложении 1. Результаты расчетов приведены в таблицах 3 и 4.
Рис. 1. Распределение температуры термопары
по длине печи эмаль-агрегата ПГЗ-10/30
Таблица 2. Температура по длине печи в Цельсиях и Кельвинах.
|
L, м |
T 0C |
T 0K |
|
0,25 |
250 |
523 |
|
0,5 |
380 |
653 |
|
0,75 |
450 |
723 |
|
1 |
495 |
768 |
|
1,25 |
500 |
773 |
|
1,5 |
495 |
768 |
|
1,75 |
450 |
723 |
|
2 |
370 |
643 |
|
2,25 |
260 |
533 |
|
2,5 |
120 |
393 |
Таблица 3. Результаты расчета зависимости степени пленкообразования и степени деструкции от скорости эмалирования.
|
Vэм, м/мин |
Аср |
Ак |
Вср |
|
30 |
1 |
1 |
0,2 |
|
35 |
1 |
1 |
0,13 |
|
40 |
1 |
1 |
0,09 |
|
45 |
1 |
1 |
0,06 |
|
50 |
1 |
1 |
0,04 |
|
55 |
1 |
1 |
0,03 |
|
60 |
1 |
0,99 |
0,02 |
|
65 |
0,99 |
0,96 |
0,01 |
|
70 |
0,98 |
0,9 |
0,01 |
|
75 |
0,96 |
0,82 |
0,01 |
|
80 |
0,93 |
0,73 |
0,01 |
|
85 |
0,9 |
0,63 |
0 |
|
90 |
0,85 |
0,54 |
0 |
|
95 |
0,79 |
0,46 |
0 |
|
100 |
0,73 |
0,38 |
0 |
Рис. 2. Зависимость степени пленкообразования и степени деструкции от cкорости эмалирования: Аср - средняя степень пленкообразования;
Ак – степень пленкообразования последнего слоя; Вср – средняя степень деструкции.
Таблица 4. Результаты расчета распределения температуры по высоте печи при оптимальной скорости эмалирования.
|
L, м |
Ттп, ºС |
Тп-1, ºС |
Тп-6, ºС |
С, % |
|
0,25 |
250 |
20 |
30 |
65 |
|
0,5 |
385 |
100,35 |
110,42 |
2,7 |
|
0,75 |
450 |
178,61 |
189,6 |
0 |
|
1 |
490 |
249,22 |
261,38 |
0 |
|
1,25 |
500 |
306,53 |
319,35 |
0 |
|
1,5 |
490 |
348,6 |
361,18 |
0 |
|
1,75 |
450 |
371,77 |
382,86 |
0 |
|
2 |
375 |
372,5 |
380,98 |
0 |
|
2,25 |
260 |
347,87 |
353,21 |
0 |
|
2,5 |
125 |
301,5 |
304,08 |
0 |
Рис. 3. Распределение температуры провода и термопары по длине печи: Ттп – температура термопары; Тп-1 – температура проволоки на первом проходе; Тп-6 – температура проволоки на шестом проходе.
Приложение 1
Листинг программы:
Program lab1;
Uses crt;
Const d0=0.25e-3;
del=(0.028e-3)/(2*6);
n=6;
h=2.5;
dh=0.25;
Vem1=30/60;
Vem2=100/60;
dVem=1/60;
dVemScr=5/60;
k=10;
Tt: array [1..k] of
real=(523, 658, 723, 763, 773, 763, 723, 648, 533, 398);
fi=0.95;
eps: array [1..n] of
real=(0.3, 0.38, 0.46, 0.54, 0.62, 0.7);
C0=5.7e-8;
Tp0: array [1..n] of
word=(293, 295, 297, 299, 301, 303);
Vv0=0.45;
k01=2e-6;
k02=1.8e-9;
b1=0.036;
b2=0.037;
C10=49;
C20=16;
D01=7e-12;
D02=9.1e-12;
a1=0.025;
a2=0.042;
Var Tp:array[1..n,1..k] of real;
i,j,r:byte;
Vem,Vmax,Vmin,Vopt,Acp,Bcp:real;
A,b:array [1..n] of real;
C: array [1..k] of real;
Procedure ProcTemp(Ve:real);
Var a1n, Aa,Q1n,alfp,lamv,nuv,Vvn,Vv:real;
begin
for i:=1 to n do
begin
Tp[i,1]:=Tp0[i];
for j:=2 to k do
begin
Q1n:=(sqr(sqr(Tt[j]))-sqr(sqr(Tp[i,j-1])))/(Tt[j]-Tp[i,j-1]);
a1n:=fi*eps[i]*C0*Q1n;
Aa:=1.1*d0/4*8900*380*Ve;
lamv:=1.2e-3+8.1e-5*Tt[j]+3.1e-8*Tt[j]*Tt[j]-8.7e-11*Tt[j]*Tt[j]*Tt[j]+4.3e-14*Tt[j]*Tt[j]*Tt[j]*Tt[j];
nuv:=1.3e-5*exp(1.73*ln(Tt[j]/273));
Vv:=Vv0*Tt[j]/273;
case k of
1..5 : Vvn:=abs(Ve-Vv);
6..10 : Vvn:=Ve+Vv;
end;
alfp:=0.49*lamv*sqrt(Vvn/d0/nuv);
Tp[i,j]:=Tt[j]-(Tt[j]-Tp[i,j-1])*exp(-(a1n+alfp)*dh/Aa)
end;
end;
end;
Procedure ProcPOandDestr(Ve:real);
Var t,Vn:real;
begin
t:=dh/Ve;
Acp:=0;
Bcp:=0;
for i:=1 to n do
begin
A[i]:=0;
B[i]:=0;
for j:=i to n do
for r:=2 to k do
begin
Vn:=(Tp[j,r]-Tp[j,r-1])/t;
A[i]:=A[i]+k01*exp(b1*(Tp[j,r-1]-273))*(exp(b1*Vn*t)-1)/b1/Vn;
B[i]:=B[i]+k02*exp(b2*(Tp[j,r-1]-273))*(exp(b2*Vn*t)-1)/b2/Vn;
end;
A[i]:=1-exp(-A[i]);
B[i]:=1-exp(-B[i]);
Acp:=Acp+A[i]/n;
Bcp:=Bcp+B[i]/n;
end;
end;
Procedure ProcKonc(Ve:real);
Var t,tmp1,tmp2,Vn: real;
begin
C[1]:=C10+C20;
t:=dh/Ve;
tmp1:=0;
tmp2:=0;
for r:=2 to k do
begin
Vn:=(Tp[1,r]-Tp[1,r-1])/t;
tmp1:=tmp1+exp(a1*(Tp[1,r-1]-273))*(exp(a1*Vn*t)-1)/Vn;
tmp2:=tmp2+exp(a2*(Tp[1,r-1]-273))*(exp(a2*Vn*t)-1)/Vn;
C[r]:=C10*exp(-Pi*Pi*D01/4/del/del/a1*tmp1)+C20*exp(-Pi*Pi*D02/4/del/del/a2*tmp2);
end;
end;
begin
clrscr;
Vem:=Vem1;
Vmax:=Vem1;
Vmin:=Vem2;
writeln('|-----------------------------------|');
writeln('| Vэм, м/мин| Acp | Aк | Bcp |');
writeln('|-----------|-------|-------|-------|');
while Vem<=Vem2+1/60 do
begin
ProcTemp(Vem);
ProcPOandDestr(Vem);
if abs((Vem-Vem1)/dVemScr-round((Vem-Vem1)/dVemScr))<0.01 then
writeln('|',Vem*60:10:1, ' |',Acp:6:2, ' |',
A[n]:6:2, ' |', Bcp:6:2,' |');
if (Acp>=0.75) and (A[n]>=0.5) then Vmax:=Vem;
if (Bcp<=0.15) and (Vmin>Vem) then Vmin:=Vem;
Vem:=Vem+dVem;
end;
write ('|-----------|-------|-------|-------|');
Vopt:=round(abs(Vmax-0.05*Vmax)*60)/60;
GoToXY(50,8);
Write ('Vmax=', Vmax*60:3:0,' м/мин ');
GoToXY(50,10);
Write ('Vmin=', Vmin*60:3:0,' м/мин ');
GoToXY(50,12);
Write ('Vîïò=', Vopt*60:3:0,' м/мин ');
readln;
clrscr;
GoToXY(0,0);
ProcTemp(Vopt);
ProcKonc(Vopt);
writeln('Распределение температуры проволоки');
writeln(' по высоте эмаль печи');
writeln('|-----|-----------|-----------|-----------|-------|');
writeln('| h, м| Ттп, "С | Тпр-1, "С| Тпр-6, "С| С, % |');
writeln('|-----|-----------|-----------|-----------|-------|');
for i:=1 to k do
writeln('|',(i)*dh:5:2,'|',Tt[i]-273:10:1,' |',Tp[1,i]-273:10:2,' |',Tp[6,i]-273:10:2,' |',C[i]:5:1,' |');
writeln('|-------------------------------------------------|');
readln;
end.
Вывод
Минимальная скорость эмалирования ограничивается средней степенью деструкции эмальпленки. Если проволока очень долго будет находиться в э/печи, то разрушится большое количество связей. Вср не должно превышать 0,15. Поэтому была получена минимальная скорость эмалирования Vmin=34 м/мин.
Максимальная скорость эмалирования ограничивается средней степенью пленкообразования и степенью пленкообразования последнего слоя эмаль - пленки. Если проволока будет мало находиться в печи, то мало связей успеют сформироваться, и изоляция не будет удовлетворять нужным требованиям. Аср должно быть не менее 0,75. Максимальная скорость эмалирования: Vmax=92 м/мин.
Если степень пленкообразования последнего слоя будет мала, то витки изолированной проволоки на приемном барабане будут слипаться. Ак должно быть не менее 0,5.
Поскольку эмалирование происходит не при максимальной скорости, а при оптимальной, оптимальная скорость эмалирования Vопт=87 м/мин.