Исходные данные:

Назначение тягового электродвигателя - элкетровоз;

Одновременное количество якорей и остовов, подлежащих сушке - Я и О;

Температура сушки - tвн = 110 ºС;

Температура окружающего пространства - tнар = 18 ºС;

Температура наружных стенок установки - t2 = 35 ºС;

Скорость воздуха в калорифере - V = 7 м/с;

Тип нагревательных элементов - ТЭН;

Напряжение питания калорифера - U = 220 В;

Количество ступеней мощности калорифера - 3;

Материал теплоизоляции установки - Кирпич диамитовый 500;

Защиту установки от перегрузки и токов короткого замыкания производить - автоматическим выключателем;

Производительность вентилятора - L = 3600 м3/ч;

ТЭД - ДК-259г;п

Высота остова - hост = 1086 мм;

Диаметр остова - dост = 1208 мм;

Высота якоря - hя = 385 мм;

Диаметр якоря - dя = 660 мм;

Масса тягового электродвигателя - mд = 4350 кг.

1. Определение габаритов установки для сушки ТЭД

Количество тепла, кДж, требуемого для нагревания заданного количества воздуха,

,

где с - средняя удельная теплоемкость воздуха, ; согласно [1] принимаем с = 1,3 ;- производительность вентилятора, м3/с; согласно заданию L = 1 м3/с;

tк - температура, до которой необходимо нагреть воздух, ºС; согласно заданию tк = 110 ºС;

tн - первоначальная температура воздуха, ºС (температура цеха); согласно заданию tн = 18 ºС.

кДж.

Предварительная мощность электрического нагревателя, кВт

,

где 1,3 - коэффициент запаса, учитывающий неучтенные потери тепла через стенки печи и калорифера;- время, с; согласно [1] t = 1 с.

кВт.

Мощность одного калорифера, кВт

,

где n - количество принятых калориферов; n = 3.

кВт.

Мощность одной фазы калорифера, кВт

,

кВт.

По каталогу выбираем ТЭН-60Б13/1К220.

Основные размеры выбранного ТЭНа представлены на рисунке 1.

Рисунок 1 - Трубчатый электрический нагреватель

Основные характеристики выбранного ТЭНа:

Номинальный ток: Iн = 4,55 А;

Номинальное напряжение: Uн = 220 В;

Номинальное сопротивление: Rн = 48,4 Ом;

Номинальная мощность: Pн = 1 кВт;

Допустимая удельная поверхностная мощность: Wдоп = 5,2 Вт/см2;

Активная длина: lа = 470 мм;

Диаметр: d = 13 мм;

Масса: m = 0,31 кг.

Живое сечение калорифера, м2

,

где Vв - скорость воздуха, м/с; Vв = 7 м/с;

м2.

Минимальная допустимая поверхность нагревателей, см2

,

см2.

Активная площадь нагревателя Fакт, см2

,

см2.

Число необходимых нагревателей

,

.

Расстояние между ТЭНами, м

,

где b - длина калорифера, м; b = la = 0 м;

м.

Ширина калорифера, м

,

м.

2. Расчет расхода тепла на нагревание изделия и тепловые потери печи

.1 Определение размеров печи и калорифера

В проектировании печи производится сушка одного остова и одного якоря электродвигателя электровоза одновременно, которые имеют следующие размеры:

высота остова hост = 1086 мм;

диаметр остова dост = 1208 мм;

высота якоря hя = 385 мм;

диаметр якоря dя = 660 мм;

масса тягового электродвигателя m = 4350 кг.

Так как одновременно в печи подвергаться сушке будут одновременно один остов и один якорь, то расчет тележки будем выполнять по остову, а высоту печи - по якорю. Определение внутренних размеров печи приведено на рисунке 2.

Длина тележки lтел, мм

,

где lм - расстояние между остовами, мм; принимаем lм = 100 мм;к - расстояние от остова до края тележки, мм; lк = 20 мм.

мм.

Ширина тележки bтел, мм

,

мм.

Высота тележки hтел, мм

,

где dк - диаметр колеса тележки, мм; принимаем dк = 200 мм;- основание тележки, мм; l = 100 мм.

мм.

Высота печи hпечи, м

,

где hв.т. - расстояние от верхней точки якоря до потолка печи, мм; hв.т. = 400 мм.

м.

Длина печи lпечи, м

,

где lc - расстояние от крайней точки тележки до стенки печи, мм; lс = 300 мм.

м.

Ширина печи bпечи, м

,

где b3 - расстояние от крайней точки тележки до стенки печи, мм; b3 = 300 мм.

м.

Определим толщины стенок, пола и потолка печи.

Для этого определим удельный тепловой поток через каждые из выше перечисленных элементов печи, приходящийся на 1 м2 этих элементов (стенки, пол и потолок), при этом предварительно задаемся толщиной стенок печи ? = 0,1 м,

,

где tвн - температура внутри печи, ºC; tвн = 110 ºC;нар - температура снаружи печи, ºC; tнар = 18 ºC;

? - толщина стенок печи, м;

? - коэффициент теплопроводности материала потолка печи, Вт/(м·ºC);

?вн - коэффициент теплоотдачи температуры в печи, Вт/(м2·ºC);