Печь, печное отопление, расчет, проектирование, калькуляция.

Содержание

Частота тока необходимая для расплавления кусков шихты

,
(2.1)

где
— удельное сопротивление шихты, приt=25 ,
Ом∙м;

— магнитная
проницаемость шихты, д.е.;

— примерный диаметр
шихтового материала, м

Для проведения технологического
процесса, учитывая малую емкость печи,
а так же шихту закладываемую в виде
обрези листов, принимаем частоту равную

Гц

(2.2)

2.2.Разработка конструкции
печи

Определение
параметров тигля и индуктора (рис. 2.1)

Схема индукционной
тигельной печи

Рис.2.1

Объём печи


(2.3)

где

плотность расплава, кг/м3

Внутренний диаметр тигля по средней
линии

,
(2.4)

где
коэффициент, выбираемый из соотношения
1,3-2,0 по графику к опредлению геометрии
тигля , рис.2.2.

График к определению
геометрии тигля

Рис. 2.2

Высота металла в тигле


(2.5)

Высота тигля составляет 1.2 — 1.4 от высоты
металла в тигле


(2.6)

Толщина футеровки

м

(2.7)

Внутренний диаметр
индуктора
(2.8)

где

толщина изоляции индуктора, м;

-толщина
футеровки, м;


толщина бетонной обмазки индуктора, м.

Высота мениска

(2.9)

Высота мениска обычно не превышает 15%
полной высоты металла по оси тигля:

2.2.1. Определение тепловых потерь печи

Материал
футеровки: муллит.

Материал
прослойки между тиглем и индуктором:
бетон.

2.2.1.1.Расчет тепловых потерь через боковую
стенку

Толщина огнеупора

м
(2.10)

Толщина теплоизоляции

м
(2.11)

Температура расплава

С,

(2.12)

где

температура перегрева, С.

Температура воды

ТOS= 20

Предварительная температура слоев

Т1= 750

Т2= 150

Т3= 70

Толщина слоя обмазки

м

(2.13)

Диаметр тигля

(2.14)

Суммарный коэффициент теплоотдачи

Вт/м2*К (принимается
из расчета охлаждения индуктора).

Высота тигля печи

м

(2.15)

Температура на границе огнеупор –
теплоизолятор

С

Температура на границе теплоизолятор
– обмазка

С

Температура на границе обмазка –
индуктор

С.

Потери через боковую стенку рассчитываются
в программе Mathcad 14, приведённом в
приложении.

РТБ
= 17130 Вт.

2.2.1.2.
Расчет
тепловых потерь через крышку

Температура расплава

С

(2.16)

Диаметр крышки

м

(2.17)

Температура окружающей среды

С

Суммарный коэффициент теплоотдачи

α
= 10 Вт/(м2*С)

Предварительная температура слоев

Т1= 1000

Т2= 700

Крышка печи выполнена из асбестовой
плиты толщиной

м.

Коэффициент излучения металла

Коэффициент излучения асбеста

Постоянная излучения

Температура на внутренней поверхности
крышки

С

Температура на внешней поверхности
крышки

С

Потери через крышку рассчитываются в
программе Mathcad 14, приведённом в приложении.

РТК
= 264,078 Вт.

2.2.1.3.Расчет тепловых
потерь через подину

Температура расплава

С

(2.18)

Диаметр подины

м

(2.19)

Площадь подины

м
(2.20)

Предварительная температура слоев

Т1= 860

Т2= 200

Т3= 110

Температура окружающей среды

ТOS= 20

Суммарный коэффициент теплоотдачи

α
= 5,9 Вт/(м2*С)

Подина печи выполняется из следующих
материалов:


донная часть тигля из того же материала,
что и стенка, но большей толщины;


бетонная плита в основании тигля.

Толщина бетонной стены основания

м.

Толщина слоя огнеупора

м
(2.21)

Толщина слоя теплоизолятора

м
(2.22)

Температура на границе огнеупор –
теплоизолятор

С

Температура на границе теплоизолятор
– плита

С

Температура на поверхности плиты

С.

Потери через боковую стенку рассчитываются
в программе Mathcad 14, приведённом в
приложении.

РТП
= 341,684 Вт.

2.2.1.4.Расчет тепловых
потерь излучением с поверхности зеркала
металла

Коэффициент излучения металла

Постоянная излучения

Коэффициент диафрагмирования

,

при
м
(2.23)

(2.24)

где
ε – степень черноты расплава;

с0
— постоянная излучения;

ζ
— коэффициент диафрагмирования по рис.
2.3.

Коэффициент
диафрагмирования.

..

Рис. 2.3

2.2.1.5.Расчет суммарных
тепловых потерь печи

Время, необходимое на различные
вспомогательные процессы в доле от
времени плавки

ч

Суммарные тепловые потери печи

(2.25)

2.2.2. Расчет энергетических параметров

Удельное теплосодержание расплава

Дж/кг

Требуемая полезная мощность

кВт
(2.26)

Тепловой КПД печи

д.е.
(2.27)

Мощность, передаваемая в загрузку

кВт
(2.28)

2.3. Расчет источника
питания

2.3.1. Расчет параметров индуктора и
загрузки

Глубина
проникновения поля в горячий металл

(2.30)

где
удельное сопротивление расплава, Ом∙м.

Глубина проникновения
поля в проводник индуктора

,
(2.31)

где

удельное сопротивление проводника
индуктора, Ом м.

Для расчета
активного и реактивного сопротивления
загрузки необходимо определить
вспомогательные коэффициенты А и В.

(2.32)

В табл. 2.1. приведены
приближенные формулы для расчета
коэффициентов А и В по .

Таблица
2.1.

Приближенные
формулы для расчета коэффициентов А и
В

А В Погрешность,
%, не более
1 1
6
5

Приведённый
наружный диаметр и высота всего индуктора

(2.33)

Отношение высоты
индуктора к высоте металла

д.е.;

м,

(2.34)

где
— высота индуктора, м.

Отношение внутреннего
диаметра индуктора к высоте

Примеры самодельных обогревателей

Как уже отметили, проще сделать обогреватель из нихрома. Понадобится отрез с сопротивлением 27 – 28 Ом, чтобы получить мощность 2 кВт. Не соединяйте такие спирали параллельно. В этом случае мощность умножается на количество нагревательных элементов, а домашний распредщиток в хрущевке тянет 5 кВт

Если не брать во внимание современные многоэтажки. Мощность вычисляется по формуле:

N = U2 / R

Обогреватель-ветродувка своими руками

При сопротивлении 28 Ом получается 1728 Вт, если действующее значение напряжения 220 В. Вряд ли получится дома собрать трубчатый водонагреватель, а нихромовые спирали – сколько угодно. Наматывайте проволоку на стержень из керамики, как это делается в электрокаминах, либо на пластины, как в фенах или ветродувках. Где взять жаропрочный материал. Стоит копейки на рынке столицы, в сети брать дорого. Разберите старую технику и позаимствуйте необходимое. Не используйте для намотки сталь, действие вызовет непредсказуемые последствия. Кстати, в паяльнике внутри изолятор из керамики.

Если ничего не приходит в голову, отколите с кирпича специальным молотком (для кирпичей) тонкую пластину и используйте. Фрагмент тяжелый, но надежный. Если найдете огнеупорный кирпич, лучше использовать жаропрочный. Подойдет керамическая плитка. Не забудьте по торцам пластинки сделать углубление под проволоку, мотайте в один слой, не больше. В этом случае нарушаются условия теплообмена, нихром может сгореть. Кстати, плитку дырявьте специальными сверлами (для плитки, с камнем на конце). Если предполагается принудительный обдув, к примеру, процессорным кулером, это улучшит теплообмен.

Кстати, вентиляторы используются вовсе не для увеличения мощности, как кажется. Тепловой эффект нихрома мало зависит от температуры воздуха. Просто ветер подхватывает тепло и быстрее по помещению разнесет. Обогрев получается поравномернее. Керамическая плитка монтируется любым методом, допустимо на жаропрочный клей (температуры не менее 800 градусов). При нагреве нихром светится и работает инфракрасным обогревателем. Если сказанного недостаточно, введите обдув.

Двигатели лучше берите на 230 В. Подходят асинхронные моторы небольшой мощности, используемые в вытяжках или бытовых вентиляторах. Не применяйте коллекторные двигатели: шумные и искрят. Кстати, асинхронные электромоторы раздобудете в холодильнике, кухонной вытяжке или кондиционере. Следует избегать линейных компрессоров, внутри нет вращающихся деталей. Самодельный обогреватель для квартиры собирают на основе кассетного магнитофона. Внутри стоят тихие двигатели, нужно правильно отрегулировать обороты на перемотку.

Если требуется самодельный обогреватель для дачи, соберите горелку на основе инжектора. Описывали подобную конструкцию, такие популярны в США. Не применяйте бензин для получения тепла, пары взрывоопасны. Не рекомендуем в обогревателе продувать ионизированный воздух через сопло, а поместить в огонь продырявленную плитку возможно. Послужит керамической решеткой, аккумулятором и излучателем тепла. Проще сделать самодельный обогреватель получается на основе цангового туристического баллона. Необходимо правильно изготовить насадку, к примеру, на основе покупной для приготовления пищи.

Создание будущего прототипа и этапы работ

Обогреватель «Доброе тепло» как прототип нашего

В основе устройства самодельного калорифера лежит принцип действия обогревателей «Доброе тепло».

Популярность они получили благодаря быстрому нагреву небольших помещений. При том, что затраты электроэнергии невелики, тепло в помещении распределяется равномерно.

Конструкция данных обогревателей несложна и практически безопасна. Дело в том, что основной нагревательный элемент заключен в материал, исключающий возможность пожара. К тому же, компактность прибора позволит занять ему в гараже немного места.

Подключив к такому самодельному калориферу таймер, можно регулировать режим его работы. Для зимнего времени года достаточно установить режим «час работы, два — отключение».

За один час обогреватель вполне прогреет гараж для спокойного ремонта авто в течение последующих двух часов без его работы. Для более теплого времени года настройки таймера можно изменить.

Что желательно знать

Начиная проведение расчетов необходимо уточнить из каких материалов изготовлены поверхности и каковы их теплотехнические свойства

Среди них особое внимание уделяются двум показателям:

  • Теплопроводность
  • Коэффициент сопротивления теплопередачи

Они в полной мере способны отразить, каковы будут потери тепла на каждом квадратном метре без утепления поверхностей. Узнать подробнее о большинстве материалов можно ознакомившись со СНиП под номером 2-3-79.

В вышеназванном документе необходимо взять коэффициент ГСОП (отопительный период в градусах-сутках). На нем основывается один из важнейших показателей – сопротивление теплопередаче.

Читайте так же основные нормы и рекомендации СНиП к сисемам отопления — вот тут

Большинство современных домов возводятся из кирпича-пенобетона, характеристики которого подробно описаны в СНИП II 3 79. Плотность материала может быть различной, но на практике применяют изделия с соответствующим показателем от 0.6 до 1 тысячи кг/м. куб.

Согласно СНиП, для пенобетонного кирпича основные показатели равны:

  • ГСОП – 6000
  • Сопротивление теплопередаче – более 3,5 град. С х кв.м./Вт (для стен)
  • Сопротивление теплопередаче – более 6 град. С х кв.м./Вт (для потолка)

Если слоев несколько, общий показатель сопротивления рассчитывается как сумма каждого из них. Таким образом рекомендуется точно знать, из каких материалов возводилась коробка дома.

СНиП 3.03.01-87 – важный для ознакомления документ, когда проводится расчет толщины утеплителя. В нем подробно описываются устройство и проектирование теплоизоляции для жилых помещений. Одно из главных правил – укладку теплоизолятора нужно проводить снаружи. Лишь отдельные квартиры многоэтажного дома могут утепляться изнутри, когда проведение внешних работ невозможно по объективным причинам.

Обогреватели и кабели

Не каждому доводилось сталкиваться с саморегулирующимся кабелем, расскажем чуть подробнее об этих любопытных комплектующих систем размораживания водостоков зданий. Омическая проволока выделяет тепло по закону Джоуля-Ленца. Эффект прямо пропорционален току, обратно пропорционален сопротивлению, зависит от времени работы конструкции. Люди для получения полезного тепла в обогревателях искали материалы с повышенным сопротивлением. Это, кажется, уменьшает эффект Джоуля-Ленца, но тривиальный провод не удается присоединить к сети 230 В — жила сгорает. Выходит короткое замыкание. Постарайтесь сделать обогреватель своими руками без опасности для окружающих.

К примеру, для получения обогревателя на 2 кВт возьмите провод сопротивлением 28 Ом. Попробуйте набрать вещицу из медной проволоки. Нихром наделен значительным удельным сопротивлением, 3-5 метров материала позволят намотать спираль. Если уменьшить длину отреза, мощность возрастет, но ситуация невыгодна. Проводник охарактеризован некой предельной мощностью на погонный метр, которую рассеивает. Если значение завышено, спираль сгорит. Быстро процесс пройдет на воздухе.

Первый совет, как сделать обогреватель:

Дальше копируем технические характеристики. Посмотрите в справочнике, какую погонную мощность рассеивает нихром. Кстати, в технике используется фехраль из Норвегии, состав материала — тайна, в магазинах не достать.

Что сделать из нихрома. На заводах из металла изготавливают:

  1. ТЭНы.
  2. Спирали.

Везде используется способность давать тепло дозированно (в отличие от меди, где выделяемая погонная мощность мала, шанс сжечь пробки велик). Отличие трубчатых электрических нагревателей в том, что спираль защищена прессованным порошком от воды и воздуха. Внешняя медная оболочка используется для сохранения формы диэлектрика. Это позволит провести электрическую изоляцию прибора

Не забывайте, нихром металл, легко получить удар током, если не соблюдать мер предосторожности

Саморегулирующийся кабель самостоятельно следит за температурой. Доводим до сведения читателей, что резистивный кабель сделан из омического проводника. Не нихром и не медь.

Саморегулирующийся кабель

Состав резистивного кабеля неважен, главное, что выделяет тепло, пока подают питающее напряжение. Новые технологии привели к появлению матрицы из диэлектрика с вкраплениями графита. Концепция положена в основу саморегулирующихся кабелей и при повышении температуры расширяются. В результате графитовые вкрапления перестают контактировать друг с другом постепенно.

За счет этого сопротивление участка растет. Напряжение постоянное – 220 В – значит, ток падает. Следовательно, уменьшается эффект Джоуля-Ленца. При охлаждении участка происходит обратный процесс. Саморегулирующаяся матрица сжимается, графитовых мостиков становится больше, сопротивление падает, ток увеличивается, тепловой эффект повышается. Для изготовления кабеля берется два параллельных медных провода для подачи потенциала. Между ними по длине прокладывается саморегулирующаяся матрица с графитовыми включениями. Прелесть конструкции в том, что фрагменты станут обогреваться независимо. Определяющую роль в величине теплового эффекта играет температура.

Матрица настраивается на заводе. Чаще встретим изделия с температурой нагрева в области небольших положительных температур, чуть выше нуля. Подавляющая часть кабелей используется в ветках разморозки конструктивных элементов зданий, поэтому свойства выбираются сообразно. Чуть ледком прихватило, температура стала нулевой, матрица сжалась, кабель начал греть. Плюс конструкции — не нужно контроля за устройством. В то же время резистивный кабель дает фиксированный тепловой эффект.

Резистивный кабель

Если не контролировать процесс, температура растет безгранично, пока оболочка кабеля не расплавится, не начнется пожар. Понятно, что связываться с термостатами не хочется: сложно и дорого.

Стоит резистивный кабель копейки, а цену саморегулирующегося уже указывали. В свете сказанного считаем, что первый лучше использовать для теплых полов (но не потолков), второй идеален для нетипичных конструкций, наподобие греющей подстилки под сиденье. Не забудьте, что нужно правильно провести изоляцию. К примеру, водворить между человеком и кабелем экран из фольги, надежно заземленный. В этом случае при пробое страшного не случится. Подобные приборы лучше все-таки включать через дифференциальное устройство защиты.

Цена на муфельные печи

Купить муфельную печь несложно, много известных производителей предлагают данный товар. Цена на муфельные печи зависит от объема, сложности технической составляющей, наличия дополнительных элементов (вытяжка, решетки и т.д.).

Цена на муфельные печи в России колеблется в пределах от 30 000 до 140 000 рублей. Цена на вытяжные шкафы для муфельной печи в среднем составляет 30 000 — 37 000 рублей.

Видео обзор муфельной печи

Ремонт и диагностика проблем муфельных печей

Чаще всего в такого рода печей проблемы возникают с проводами. В процессе обжига перегореть может нихромовый провод.

Несложные расчеты длины провода на замену — и поломка устранена. 5 метров хватает на нагреватель 300 Вт, в зависимости от сечения, будет меняться длина. Цена за кг. в огромной катушке нихрома составляет 1150 рублей, нам нужно гораздо меньше на ремонт печи.

Реже, но тоже встречается, что сгорает нагреватель. Чтобы произвести ремонт, потребуется огнеупорная глина, шамот в порошке и асбест. Большинство материалов можно найти на котельной. Муфель извлекается из печи, берется тестер и находится место обрыва, перегорания.

Освобождаем от обмазки спираль на 1,5 сантиметра по краям. Снова потребуется нихром, его мы будем аккуратно прикручивать к краям спирали, отогнутым на 90 градусов к корпусу. Прокладываем новые участки на место сгоревших и соединяем второй конец обрыва.

Восстанавливаем обмазку – мажем места скрутки бурой и запаиваем угольным электродом. Все место ремонта обмазываются смесью шамота и огнеупорной глины. При желании такой ремонт может не стоить вам ни копейки.

Чтобы осуществить ремонт муфеля из керамики, необходима смесь из талька и жидкого стекла. Можно использовать силикатный клей с осколками огнеупорного кирпича, но этот способ менее надежен. В общем случае ремонт самого муфеля не очень нужен, печь работает исправно при небольших трещинах.

Советы по эксплуатации

Муфельную печь использовать несложно, но у каждого прибора есть свои нюансы. При выпекании керамики особенно будет заметен неудовлетворительный результат – цвет не тот, трещины и т.д. В первую очередь нужно следить за чистотой камеры муфеля, нагара там меньше, чем в обычной печи, но имеют место различные повреждения.

В процессе эксплуатации могут быть сбиты тепловые настройки, на них тоже стоит обращать внимание время от времени. Печь должна располагаться на ровной поверхности, желательно без влияния вибрации

Не допускайте падения или ударов корпуса печи

Печь должна располагаться на ровной поверхности, желательно без влияния вибрации. Не допускайте падения или ударов корпуса печи.

Также печи не любят пыльные и влажные помещения.

Типы печей и особенности конструкции с муфелями

Все муфельные печи делятся по следующим параметрам:

режиму обработки;
Источником питания и нагрева для печей может быть электричество и газ. В электрических печах используются нагревательные спирали;
По степени нагревания такие печи бывают низкотемпературные (100°С-500°С), среднетемпературные (400°С-900°С), высокотемпературные (900°С-1400°С) и сверхвысокотемпературные (1400°С-1650°С).

Защитный режим обработки в муфельной печи происходит в разных средах, что и определяет их различия. Обработка может проводиться просто в воздушной среде, либо в газовой среде с использованием инертных газов и в вакууме. Режим обработки напрямую зависит от вида обрабатываемого материала. Так же не стоит забывать о безопасном дымоходе для такой печи или котла.

Теплоотдача печи. Выбор и расчет.

До начала кладочных работ нужно четко представлять себе следующие моменты:

  1. конструкцию печи;
  2. размеры печи и, главное, площадь теплоотдающей поверхности (зеркала);
  3. суммарную теплоотдачу печи;
  4. предполагаемую теплоотдачу различных частей печи;
  5. вид, качество и количество топлива;
  6. количество топок в сутки.

При выборе конструкции печи учитывают количество отапливаемых комнат, теплопроводность строительных конструкций, размер и количество окон и дверей, облицовку помещений и т.д.

Прогрев помещения и поддержание в нем нормальной постоянной температуры при печном отоплении зависит не только от теплоотдачи печи (хотя это и является определяющим фактором), но и от теплоизоляционных свойств самого помещения.

Теплоотдачу отопительной печи рассчитывают, исходя из теплопотерь всех отапливаемых печью помещений с учетом теплопотерь каждого вида строительных конструкций.

Величина удельных теплопотерь 1 м2 некоторых видов строительных конструкций одноэтажного дома (при температуре наружного воздуха 25°С)

Конструкция здания Удельные теплопотери, ккал/ч
Кирпичная стена толщиной 3,5 кирпича 53
Кирпичная стена толщиной 3 кирпича 57
Кирпичная стена толщиной 2,5 кирпича 65
Кирпичная стена толщиной 2 кирпича 78
Бревенчатая стена толщиной 25 см 52
Бревенчатая стена толщиной 20 см 67
Окна и балконные двери с двойным остеклением 100
Деревянные двери 175
Деревянные полы 19
Чердачное перекрытие 26

Более простой способ расчета требуемой тепловой отдачи печи заключается в том, что теплопотери отапливаемого помещения (или нескольких помещения) вычисляют исходя из того, что для нагрева 1 м3 помещения до 18°C требуется примерно 21 ккал/ч. Чтобы определить теплопотери всего помещения, величину удельных теплопотерь умножают на объем отапливаемого помещения.

После расчета требуемой теплоотдачи необходимо определить площадь зеркала (нагреваемой поверхности) печи. Для обычных отопительных печей средняя высота зеркала составляет порядка 2 м. Чтобы получить более точные данные о площади зеркала конкретной печи, величину тепловой отдачи печи делят на 300 ккал/ч (именно столько тепла отдает 1 м2 зеркала).

Зная площадь зеркала, можно определить периметр печи и длину каждой ее стороны. Для этого площадь зеркала делят на активную (нагревательную) высоту печи. Полученную величину делят на 2. Таким образом, мы находим длину двух сторон печи. Ширина и длина печи могут варьироваться, но в любом случае при сложении должны быть равны длине двух сторон печи.

Для теплоотдачи печи имеют принципиальное значение размеры топочного пространства, в котором происходит сжигание топлива.

Чтобы в топке успевало сгореть все топливо, необходимо, чтобы топливник имел определенную высоту:

  • для дров — 80-100 см,
  • для каменного угля — немного выше, так как для горения угля требуется больше воздуха,
  • для сухого торфа — 65-75 см,
  • для влажного торфа — более 80 см.

Оптимальная ширина топки для небольших печей составляет 20-25 см, для больших печей — 30-38 см.

Основные требования к гаражному обогревателю

Учитывая, что гараж относится к малогабаритным помещениям, необходимо чтобы обогреватель в нем соответствовал следующим требованиям:

  • количество кислорода, сжигаемого при работе обогревателя, а также уровень выделяемых токсических веществ были минимальными;
  • соответствие технике пожаробезопасности – необходимо исключить угрозу взрыва и пожара;
  • компактный калорифер не должен затруднять передвижение по гаражной площади, занимая немного места;
  • хороший обогреватель нагревает помещение за короткий срок, поддерживая температурный уровень в течение длительного времени;
  • финансовые затраты на создание калорифера должны быть меньше стоимости заводского аналога.

Всем этим требованиям соответствует обогреватель, который несложно изготовить самостоятельно. Вам потребуются листы текстолита, моток нихромовой проволоки и клей.

Видео о тестировании и работе самодельной муфельной печи

Основное назначение

  • Для термической обработки металлов;
  • Получения восковых предметов, с использованием литейных форм;
  • Обжига различных изделий из керамики;
  • Плавки различных цветных металлов и т.д.

Можно также такую печь применять для обогрева небольших помещений и сушки древесных материалов.

Необходимые материалы

1. В качестве материала для муфеля, используются разные огнеупорные вещества: кирпич из шамотной глины, керамические плиты или волокно, электроизоляция и огнеупорные засыпки в виде пены.

2. Кожух муфельной печи чаще изготавливается из листов конструкционной стали. Пустоты, образующиеся при сборке конструкции, заливаются огнеупорным и теплоизолирующим материалом.

3. В качестве электронагревательных элементов рекомендуется использовать спирали из проволоки, стержни или ленту из молибдена, вольфрама, фехрали, тантала или нихрома, а также мощные тэны. Источником энергии служит домашняя электрическая сеть, с напряжением 220 В.

Размер печи

Работа каменной печи основана на накоплении энергии при сжигании топлива путем нагрева печи, и последующей отдаче этой энергии в помещение с остыванием печи.

Рассчитаем, какого размера печь необходима для того, чтобы она поддерживала комфортную температуру X часов.

Теплоемкость кирпича составляет 0.84 кДж / (кг * гр). То есть один килограмм кирпичной кладки при остывании на один градус Цельсия выделит 0.84 тысячи джоулей. Аналогично при нагреве на один градус он поглотит 0.84 тысячи джоулей.

Один киловатт мощности означает, что за одну секунду нагреватель выделяет один килоджоуль энергии, то есть за час — 3 600 килоджоулей.

Пусть нам необходима мощность W (ее мы определили экспериментальным путем на предыдущем этапе). Печь при топке обычно нагревается с 40 до 90 градусов, то есть на 50 градусов Цельсия.

[Масса печи ] = [W ] * [X ] * 3 600 / 0.84 / 50

В моем случае это 5 (кВт) * 8 (часов) * 3 600 / 0.84 / 50 (гр Ц) Итого 3 400 кг, то есть 3.4 тонны

Теперь вспомним, что один кирпич весит 3.5 кг. Так что для отопления Вам подойдет печь, состоящая из ([Масса печи ] / 3.5) кирпичей без учета кирпичей в фундаменте и в трубе. В моем случае это около 1000 кирпичей.

Устройство отопительных печей для малоэтажного строительства жилых домов выполняют в соответствии с требованиями СНиП 2.01.01-82 «Печное отопление», СНиП 2.04.05-91 «Отопление, вентиляция и кондиционирование», СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий», а также СНиП 3.01.01-85, СНиП III-4-80, СНиП III-3-81. стандартов и технических условий.

Строительные материалы и технология выполнения работ должны соответствовать требованиям «Указаний по трубочистнопечным работам. производимым организациями Всероссийского добровольного пожарного общества «.

Определимся с теплопотерями нашего дома

Нам необходимо понять, какой расход энергии потребуется для поддержания нужной температуры в доме. Проще всего сделать это экспериментальным путем.

В пасмурную ветреную погоду закрываем в доме все окна, двери, вентиляционные отверстия, отключаем все оборудование, например, холодильник. В доме ничего не готовим, лучше вообще в нем не находимся. Все внутренние двери открываем, чтобы образовать единое пространство. Оставляем так на сутки. Через сутки измеряем температуру. Лучше измерить во всех комнатах и усреднить.

Теперь включаем электрический обогреватель, мощностью, например, 1 киловатт. Если комнат много, то можно включить несколько нагревателей небольшой мощности в разных комнатах. Опять оставляем на сутки. Через сутки измеряем температуру. Опять же лучше измерить во всех комнатах и усреднить.

Этот эксперимент можно делать в любое время года. Базовые значения температур на результат не влияют, важны только относительные изменения. Но необходимо проводить эксперимент в пасмурную погоду. Солнечный свет, особенно инфракрасная составляющая, испортят все измерения. И нужен ветер, так как теплопотери при ветре обычно в разы выше, чем без него.

Рассчитываем разницу средней температуры без нагревателей и с ними. Делим на мощность нагревателей в киловаттах. Получаем число, которое показывает, на сколько градусов Цельсия поднимается температура в доме от нагревателя в один киловатт. У меня в доме получается 10 градусов на киловатт.

Расчет габаритных и электрических параметров печи

Данный этап является основополагающим, так как на нем определяются основные параметры муфельной печи для обжига керамики.

Отправным параметром является внутренний объем муфельной печи. При большом объеме обжига глиняных изделий печи выбираются соответственно с большим объемом, при малом объеме обжига (гончары-любители)-соответственно печи с меньшим объемом.

Параллельно теоретическим выкладкам будет вестись расчет печи для обжига на 33 литра.

Расчет объема муфельной печи

На рисунке ниже представлен муфель печи для обжига, который состоит из ультролегковесного кирпича МКРЛ-0,8 с указанными толщинами меж кирпичных швов.

Так как периметр нашей муфельной печи представляет собой восьмиугольник, то ее объем (V ) рассчитывается следующим образом: Расчет объема муфельной печи Рис.1 Расчет объема муфельной печи

где S=2*K*(F) 2 — площадь дна муфеля;

F — длина внутренней грани муфеля (дм ) (см.рис.1);

H -высота внутренней части муфеля (дм ) ( см.рис.1 ).

Так как объем печи принято выражать в литрах, то все величины должны быть выражены в дециметрах.

V = 13,76*2,39 = 32,8 ≈ 33 ( дм 3 ) = 33 (литра), где

Расчет мощности печи для обжига керамики

Данный этап является не мене важным и на нем мы с Вами определим мощность нашей печи для обжига. В зависимости от объема проектируемой печи для обжига, мощность (P ) можно рассчитать с помощью следующей формулы:

V — внутренний объем печи (л) (см.раздел расчета объема);

J -удельная мощность, которая определяется исходя из объема печи

  • J =70÷100 (Вт/л) при объеме печи до 60 литров;
  • J =50÷70 (Вт/л) при объеме печи свыше 60 литров;

Расчет силы тока печи для обжига

В данном разделе мы с Вами будем рассчитывать силу тока, т.е. ток который протекает через нагревательный элемент (спираль):

P -мощность печи для обжига (см.раздел расчета мощности)

U -напряжение питания (В)

Напряжения питания выбирают в зависимости от мощности печи для обжига:

Хотел бы в заранее оговорить, что в большинстве Российских квартир проводка от щитка к розеткам протягивается проводом сечением 2,5 (мм 2 ). Данное сечение выдерживает ток до 27 (А), соответственно мощность до 5,9 (кВт). Если электрические характеристики печи не укладываются в описанные выше параметры, то необходимо вести от щитка отдельную розетку с проводом большего сечения.

Табл.1. Выбор сечения провода в зависимости от силы тока

Напряжение питания U = 220 (В)

Зная силу тока I и напряжение питания U по закону Ома не составит труда вычислить сопротивление R :

На рис.2 изображена спираль муфельной печи с рассчитанными вольт-амперными характеристиками:

Материалы для муфельных печей

Камера, в которой происходит обжиг, может быть изготовлена из огнеупорного кирпича, жаропрочной стали или из керамики. Дверцы, кожух и опоры могут быть изготовлены из специальной мягкой стали. Для теплоизоляции печей применяют вспененную огнеупорную засыпку.

В электрической печи нагреватели производятся из металлов или их сплавов: вольфрама, молибдена, платины, тантала, хромитов скандия, итрия, лантана. Эти же материалы используют для некоторых печей для бани сделанными своими руками.

Можно ли сделать муфельную печь своими руками?

Все будет зависеть от температурного режима, ее конструкции и типа нагрева. Печи, предлагаемые производителями на рынке, как правило, тяжелые, очень дорогие и небольшие по размеру. Но в то же время такая печь широко применяется в таких областях, как производство ювелирных изделий, протезирование зубов, научных лабораториях, в промышленности.

Цены на предлагаемые в розничной сети печи не по карману большинству начинающих предпринимателей. Возникает вопрос: муфельная печь своими руками – миф или реальность? Оказывается, это вполне достижимо при небольших затратах и наличии материала. Чем то такое оборудование по экономичности схоже с печами на отработке сделанными своими руками.

Для сборки муфеля у вас под рукой должен быть огнеупорный кирпич, количество которого будет зависеть от выбранного вами объема будущей печи. С помощью абразивной пилы делаем канавки в кирпиче для того, чтобы уложить в них спираль. Расстояние между канавками 2,5 см, а глубина канавки должна быть рассчитана под размер спирали. Такую же глубину используют и для обычных дровяных печей для дома.

Собираем кирпичи вертикально, чтобы совпали все выпиленные канавки. Соединяем полученную конструкцию специальными металлическими обручами, причем кирпичи должны быть плотно подогнаны, без просветов.

Подбираем подходящий диаметр цилиндра из оцинкованной трубы. Диаметр рассчитываем так, чтобы между кирпичом и трубой было расстояние в несколько сантиметров.

Делаем каркас для цилиндра, для которого понадобится опалубка. Собираем ее из досок или листов ДСП, чтобы залить муфель цементно-перлитовой смесью, в соотношении 1:4. Смесь оставляем до полного высыхания.

Последние штрихи и печка готова!

Приступаем к сборке дна и крышки. Берем два куска трубы высотой 10 сантиметров. Внутрь трубы закручиваем болты на длинных ножках, чтобы укрепить конструкцию. К крышке крепим металлические ручки. Дно печи укрепляем длинными болтами и плетем сетку из толстой проволоки. На дно привариваем ножки из водопроводной трубы, чтобы образовалось воздушное пространство от печи до пола.

Собранные детали заливаем вышеописанным раствором для кладки печи, оставляем высохнуть. В общем, осталось собрать все детали воедино, и печь готова. Вдоль канавок в кирпиче протягиваем спираль, подключаем печь к сети 220 В и терморегулятору, который задает температуру.

Если все сделать правильно, следуя инструкции, печь прослужит вам долго и станет незаменимым помощником в вашей работе.

Онлайн расчет нихромовой проволоки для нагревателя

Применение нихромовых проволок в качестве нагревательных элементов обусловлено сочетанием следующих характеристик этих сплавов:

— высоких показателей жаростойкости сплавов никеля с хромом;- высоким удельным электрическим сопротивлением ;- хорошей пластичностью;- низким температурным коэффициентом электрического сопротивления.

Предложенный калькулятор может быть использован для подсчета и примерной оценки необходимой длины нихромовой проволоки наиболее распространенных в настоящее время марок Х20Н80, Х20Н80-Н и Х15Н60 для нагревателей.

Для расчета потребуются следующие данные: желаемая мощность нагревателя. питающее напряжение и стандартное значение диаметра используемой проволоки.

Вначале, исходя из заданных параметров определяется сила тока (I=P/U ). Далее, производится расчет сопротивления всего нагревательного элемента (R=U/I ).

Затем, используя данные удельного электрического сопротивления (ρ ) упомянутых выше марок проволоки находим ее необходимую длину (l=SR/ρ ), которая обеспечит сопротивление нагревателя R .

После проведения расчета рекомендуется убедиться в соответствии полученного расчетного тока его допустимому значению из приведенной ниже таблицы:

Если полученный ток превышает допустимый, необходимо повторить расчет, выбрав большее значение диаметра нихромовой проволоки или снизив мощность нагревательного элемента .

Обязательно следует учесть, что допустимые значения тока в зависимости от выбранного диаметра проволоки и температуры нагрева, приведенные в таблице стоит рассматривать для нагревателей, закрепленных в горизонтальном состоянии в воздушной среде.

Так, в случае если спираль погружена в нагреваемую жидкость, то допустимый ток может быть увеличен в 1,1-1,5 раза, а закрытое расположение спирали в связи с гораздо худшим охлаждением наоборот, предполагает уменьшение допустимого тока в 1,2-1,5 раза.

Оставить комментарий

Пожалуйста, авторизуйтесь чтобы добавить комментарий.
  Подписаться  
Уведомление о