Характеристика нагревательных установок
Наибольшую температуру имеет зона шириной 20—25 мм, отстоящая от торца заготовки на расстоянии 4—6 мм
Явление скинн-эффекта при использовании тока промышленной частоты сравнительно слабо выражено
Для подвода тока, а следовательно, и для отвода тепла используется четыре контакта
Расчетные электротехнические данные в большинстве случаев являются "сугубо приближенными, поэтому требуют после дующего уточнения
Определить отношение длины к площади поперечного сечения нагреваемой детали
Степень возрастания сопротивления с температурой у заготовок диаметром 12 и 35 мм также подтверждает влияние скинн-эффекта
Основные технико-экономические показатели электроконтактного способа нагрева
Стоимость нагрева 1 т металла индукционным способом наибольшая для заготовок малого диаметра, наименьшая для заготовок среднего диаметра (40—75 мм)
Навигация
Основные технико-экономические показатели электроконтактного способа нагрева
Технология электроконтактного нагрева заготовок
115787
знаков
19
таблиц
35
изображений
5. Основные технико-экономические показатели электроконтактного способа нагрева
Основными технико-экономическими показателями всякого способа нагрева являются: 1) скорость нагрева; 2) к. п. д. нагревательных устройств; 3) стоимость нагрева; 4) качество металла после нагрева; 5) стоимость штампов и 6) коэффициент мощности для электронагревательных установок.
Скорость нагрева. Вопрос о скорости электроконтактного нагрева был довольно подробно рассмотрен в гл. I, здесь достаточно будет сослаться на то, что последующие расчеты и данные, касающиеся установления зависимости технико-экономических показателей электроконтактного способа от параметров нагреваемых заготовок, справедливы для условия, когда время нагрева определяется по формуле:
τ = d22 cek,(42)
где d2 — диаметр заготовки в см.
Продолжительность электроконтактного нагрева, определяемая по формуле (42), является примерно средней между применяемой в настоящее время на практике и той, которая может быть использована для заготовок диаметром 20—100 мм при перепаде температур по длине и сечению, равном 100 °С.
К. п. д. электроконтактной установки зависит прежде всего от технологической группы и конструктивного типа последней и от геометрических параметров нагреваемой заготовки.
Сопоставление показателей при электроконтактном нагреве с показателями при других способах нагрева можно сделать только при условии, если речь идет об установках обособленного нагрева технологической группы I, установки же других технологических групп не являются нагревательными устройствами в том смысле, в каком обычно говорят об индукционных или о пламенных печах.
Общий к. п. д. можно определить из формулы
где к. п. д. трансформатора ήтр не зависит от геометрических размеров заготовок и равен ~0,94.
С помощью формул (21) и (22) и (42) можно вычислить общий к. п. д. электроконтактного нагрева для заготовок различных типоразмеров.
На рисунке 6.1 приведены кривые зависимости общего к. п. д. установок электроконтактного нагрева от диаметра нагреваемых заготовок. Если при электроконтактном нагреве соблюдается условие l2/d2 > 1, то общий к. п. д. практически не зависит от диаметра заготовок при соблюдении условия формулы (42).
Стоимость электроконтактного нагрева. При электроконтактном способе нагрева на установках технологической группы I расходы на нагрев 1 т металла складываются из одних и тех же статей, что и при других способах: стоимости энергоносителя (электроэнергии), затрачиваемой на нагрев 1 т металла, амортизационных расходов, стоимости обслуживания, стоимости воды и воздуха, расходуемых при нагреве 1 т.
Стоимость электроэнергии при электроконтактном нагреве определяется из формулы:
Сэ = (Wmin / ήо )Сэ1,.(43)
где Wmin — теоретический минимум энергии, необходимой для нагрева 1 т металла до соответствующей температуры (1100 0С), в квт-ч/т;
ήо — общий к. п. д. нагревательного устройства;
С э1 — стоимость 1 квт-ч электроэнергии.
Рисунок 6.1 - Зависимость общего к. п. д. установок для электроконтактного нагрева от диаметра заготовок:
1 — l2/ d22 = 1; 2 — l2 = 1000 мм; 3 — l 2 = 100 мм.
Если использовать к. п. д., выраженный кривыми на рисунке 6.1, то получим кривые 1, 2, 3 на рисунке 6.2, показывающие зависимость стоимости электроэнергии, расходуемой на 1 т металла заготовок длиной 200 и 1000 мм, от различных условий.
Из этих кривых видно, что при соблюдении условия l2/ d22 = 1 стоимость электроэнергии не превышает 3,5 руб/т независимо от диаметра заготовок.
Амортизационные расходы на оборудование электронагревательных устройств складываются из амортизационных отчислений от общей стоимости оборудования и от стоимости его капитального ремонта в год.
Электроконтактные установки изготовляют мелкими сериями не специализированными организациями, поэтому стоимость их, несмотря на простоту конструкции, сравнительно велика.
Амортизационные расходы при электроконтактном нагреве определяют из формулы:
. (44)
Где Сн — стоимость электроконтактной установки в руб.; а3 — процент амортизационных отчислений; Ср — стоимость годового ремонта электроконтактной установки в руб.;
а0 — число часов работы установки в год;
Рн — номинальная мощность установки в кет;
cos φ — коэффициент мощности установки.
Рисунок 6.2 - Зависимость стоимости электроэнергии и воды при нагреве от диаметра заготовок:
1 — l2/ d22 = 1; 2 — l2 = 200 мм; 3 — l 2 = 1000 мм стоимость электроэнергии; 4 —l2/ d22 =1; 5 — l 2 = 200 мм; 6 — 10 = 1000 мм, стоимость воды
Данные на рисунке 6.2 справедливы только при следующих значениях членов в формуле (44) и постоянном коэффициенте, равном 0,5: а3 = 10% , Сн = 7500руб., Wmin = 192 квт-ч, Рн = 250ква, Ср = 1000 руб., а0 = 4200 ч, cos φ = 0,8. Из этой формулы следует, что амортизационные расходы на 1 т нагреваемого металла при электроконтактном нагреве не больше 1 руб., если l2/ d22 = 1. Стоимость электроэнергии в 5 раз больше амортизационных расходов.
Стоимость обслуживания электроконтактных установок. При определении стоимости обслуживания принимается, что один нагревальщик обслуживает двенагревательные установки мощностью 250 ква каждая. Тогда можно принять, что средняя часовая заработная плата рабочего с учетом отчислений на специальное страхование составит 0,615 руб/ч.
С учетом производительности нагревательной установки, коэфициента мощности и общего к. п. д. расходы на обслуживание могут быть определены из формулы:
. (45)
где Сч = 0,615 руб/ч — часовая заработная плата нагревальщика;
Кц — коэффициент, учитывающий долю расхода на общецеховой персонал.
Ориентировочно можно принять Кц — 1,1 (10% от заработной платы нагревальщика). Стоимость обслуживания может быть найдена по формуле для расчета стоимости амортизационных расходов.
Стоимость воды, расходуемой на охлаждение электроконтактных установок. Электроконтактные нагревательные установки потребляют большое количество электрической энергии; в токоведущих элементах, охлаждаемых водой, наблюдаются значительные тепловые потери. Поэтому для охлаждения этих элементов требуется соответствующее количество воды, которое зависит от тепловых потерь.
Так как тепловые потери учитываются электрическим к. п. д., то потребное количество воды и стоимость ее на 1 т металла можно определить в зависимости от к. п. д. установки, а следовательно, и от геометрических размеров заготовки. Стоимость воды, отнесенную к 1 т металла, можно вычислить по формуле:
(46)
Где - Wmin теоретический минимум энергии, необходимый для нагрева 1 т металла до температуры 1200 0С в квт-ч;
∆t — разность температур воды на входе и выходе из охладительной системы установки.
Постоянный коэффициент в формуле соответствует условию, когда
∆t = 25° С и с4 = 0,6 коп/м3 воды.
Пользуясь кривыми, приведенными на рисунке 6.1 для к. п. д. ήо, и значениями электрического к. п. д., получим стоимость воды, отнесенную к 1 т металла, в зависимости от диаметра нагреваемых заготовок (кривые 4—6 на рисунке 6.2).
Из формулы (46) и кривых на рисунке 6.2 видно, что стоимость воды, отнесенная к 1 т металла, не превышает 0,3 руб. при l2/ d22 = 1.
Следовательно, все основные статьи расходов, связанные с нагревом металла, учтены.
В отдельных случаях приходится учитывать стоимость штампов, но так как в настоящее время нет даже сколько-нибудь надежныхданных, касающихся стойкости штампов при различных способах нагрева, основаны на эксплуатации электроконтактных установок Горьковского автозавода с радиальными зажимными контактами, непригодных для нагрева заготовок под объемную штамповку, то здесь принимается, что износ штампов будет одинаковый при всех способах нагрева.
Общая стоимость нагрева. Из указанных выше статей расходов складывается общая стоимость нагрева 1 т металла электроконтактным способом:
Рисунок 6.3 - Зависимость общей стоимости нагрева электроконтактным способом от диаметра заготовок
1 — l2/ d22 = 1; 2 — l2 = 1000 мм; 3 — l 2 = 200 мм
На рисунке 6.3 приведены кривые, показывающие зависимость стоимости нагрева 1 т металла от диаметра нагреваемых заготовок.
Сопоставление технико-экономических показателей двух способов нагрева
Приведенные выше экспериментально-расчетные данные двух электрических способов сквозного нагрева металлов и рассмотрение условий, которым они соответствуют, позволяют сопоставить основные и наиболее важные их технико-экономические показатели.
Скорость нагрева. Зависимость времени (продолжительности)
нагрева заготовок от их диаметра для указанных двух способов нагрева приведена на рисунке 6.4.
Рисунок 6.4 - Зависимость времени нагрева заготовок различными способами от диаметра последних: 1 — электроконтактный; 2 — индукционный.
Скорость индукционного нагрева соответствует оптимальной частоте и температурному перепаду между центральной и периферийными зонами, равному не более ∆t = 100° С (экспериментальные кривые на рисунке 6).
Значения скоростей электроконтактного способа нагрева соответствуют эксплуатационным значениям скоростей действующих установок (кривая 3 на рисунке 8).
Коэффициент полезного действия. Для сопоставления к. п. д. двух этих способов нагрева на рисунке 6.5 приведена зависимость общих расчетно-эмпирических к. п. д. от диаметра нагреваемыхзаготовок.
Так как к. п. д. электроконтактных установок находится в зависимости от длины заготовок при одном и том же диаметре, то на фигуре приведены кривые для l2= 100 мм и l2 = 1000 мм и для оптимального условия, соответствующего отношениюl2/ d22 >= 1.
Из фигуры видно, что, начиная со значения отношения l2/ d22 = 1,0, к. п. д. электроконтактных установок примерно в 1,5— 2 раза больше к. п. д. индукционных установок.
К. п. д. индукционных установок при оптимальной частоте и постоянном зазоре между катушкой индуктора и заготовкой (25 мм) имеет наибольшее значение и равен 0,42—0,44 , для заготовок диаметром 30—100 мм; при изменении диаметра заготовок в ту или иную сторону к. п. д. уменьшается до 0,25—0,3.
Стоимость нагрева 1 т металла. При сопоставлении стоимости нагрева 1 т металла для рассматриваемых способов нагрева необходимо иметь в виду, что она зависит от геометрических параметров нагреваемых заготовок и нагревательного устройства.
На рисунке 6.6 приведена зависимость стоимости нагрева 1 т металла от диаметра нагреваемых заготовок для рассматриваемых способов нагрева.
Рисунок 6.5 - Зависимость общего к. п. д. для различных способов нагрева от диаметра заготовок:
1 — для индукционного; 2 — l2/ d22 = 1; 3 — l2 = 100 мм;
4 — l 2 = 1000 мм для электроконтактного способа нагрева.
Приведенные данные позволяют сделать следующие выводы:
1. Из двух электрических способов сквозного нагрева заготовок с поперечными сечениями до 100 мм и длиной более 150 мм электроконтактный способ является экономичнее индукционного.
2. При l2/ s2 >= 1 электроконтактный нагрев в 1,5—2,0 раза дешевле индукционного.
Похожие работы
... - дальнейшее развитие, совершенствование и разработка новых технологических методов обработки заготовок деталей машин, применение новых конструкционных материалов и повышение качества обработки деталей машин. Наряду с обработкой резанием применяют методы обработки пластическим деформированием, с использованием химической, электрической, световой, лучевой и других видов энергии. Классификация ...
... измерения энергии должна находится в пределах ±(0,1-2,5)%. 4.4 Зависимость погрешности дозирования от состава технических средств комплексов дозирования Поскольку в электротехнические комплексы дозирования помимо рассмотренных выше устройств цифрового дозирования количества электричества и электрической энергии входят также устройства коммутации и датчики тока и напряжения, то необходимо ...
... для расчета основных массообменных характеристик, но эти проведены испытания ее в лабораторных и опытных условиях [27]. Из всего вышеперечисленного можно сделать вывод, что в процессе производства формовых резинотехнических изделий на ООО “Автокомплект и К” происходит загрязнение почв и осуществляются выбросы вредных веществ в атмосферу. Как уже отмечалось, отходы резины перерабатываются в ...
... и их расположение в главной линии, диаметр и длина бочки валков, скорость прокатки (м/с). 2 Технология машиностроения (технологические процессы сборки изделий машиностроения) Сборочный чертеж является основным исходным документом, по которому разрабатывается последующий технологический процесс сборки металлоизделия. Сборочный чертеж должен содержать: необходимые проекции, разрезы и сечения; ...
0 комментариев