Chương 1, chương 2, chương 3, chương 4. Nguyễn Nguyên An: Chương 8, chương 9. Nguyễn Quốc Uy: Chương 5, chương 6, chương 7. Trong quá trình biên soạn không thể tránh khỏi thiếu sót, chúng tôi rât mong các đông nghiệp và bạn đọc góp ý đê sách được hoàn thiện hon.
Mọi góp ý xin gửi về: Ban Biên tập — Nhà xuất bản Bách khoa Hà Nội. Trân trọng cảm ơn! CÁC TÁC GIÁ MUC LUC Trang in Trang ebook CC 188 3 4 Chuong 6. TINH TOAN DAY DIEN TRO CUA LO LAM VIEC O CHE DO DOI LUU 6. Cơ sở lý thuyết của tính toán.
Cân bang nhiét. Một số thiết bị có sự trao đôi nhiệt đối lưu giữa dây điện trở và môi chât chuyên động. Quan hệ giữa hai tiêu chuân đồng dạng Nu và Re. Quan hệ giữa công suất bề mặt riêng của dây điện trở và mật độ dòng nhiệt trao đôi nhiệt đôi lưu.
Trình tự tính toán dây điện trở làm việc ở chế độ trao đồi nhiệt đối ưU. Các số liệu ban đầu. Các bước tính toán dây điện trở làm việc ở chế độ 000100155 ~^%ẽã. TÍNH TOÁN DÂY ĐIỆN TRỞ LÀM VIỆC Ở CHÉ ĐỘ BỨC XẠ 7.
Bài toán thứ nhất .--- 2-2 ©s+2E+2E2E2EE2EE2Exerxerxrrer 143 24 7. Các số liệu ban đầu.- 2: ¿+cs+cz+cxcxee 143 24 7. Trật tự tính toán dây điện trở làm việc ở chế độ ĐỨC XẠ,. Bài toán thứ hai.
Các số liệu ban đầu. Trật tự tính toán dây điện trở của bài toán thứ hai. TÍNH THANH NUNG PHI KIM LOẠI (THANH NUNG CACBUARLUN SiC) 8. Các số liệu ban đầu.
Trật tự tính thanh nung cacbuarun (S1C). Ví dụ minh họa về tính thanh nung cacbuarun (SiC). Các số liệu ban đầu.-------¿+cs¿2cs+cszsr+d 155 36 8. Trật tự tính toán thanh nung cacbuarun (SiC).
HE THONG DIEU KHIEN LO DIEN TRO 9. Giới thiếu GhUHf::xsxacsi6ei66i1256206602611. Chức năng điều khiển nhiệt độ lò. Chức năng bảo vệ lò .- ------cc+cc+cssexes 166 47 9.
Chức năng hỗ trợ vận hành lò.----- 167 48 9,2, Hệ thống điều khiển nhiệt độ lò. Các phương pháp điều khiển nhiệt độ lò điện trở. Các thiết bị trong hệ thống điều khiến nhiệt độ lò điện trỞ. Hệ thống bảo vệ lò.
Bảo vệ khi chất lượng nguồn điện không đảm bảo. Bảo vệ quá dòng cấp cho các dây điện trở. Bảo vệ quá nhiệt đây điện trở. Một số ví dụ về hệ thống điều khiển lò điện trở.
Hệ thống điều khiển kiểu cơ - điện. Hệ thống điều khiến kiểu điện - điện tử. Hệ thống điều khiến kiểu lập trình. 194 75 Một số bài tập minh họa.- 2-2 ©522E22EEc2EcEEzExrrrrsree 199 80 Chuong 6 TINH TOAN DAY DIEN TRO CUA LO LAM VIEC 6 CHE ĐỘ ĐỐI LƯU 6.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA TÍNH TOÁN 6. Cân bằng nhiệt Dây điện trở là nguồn cung cấp nhiệt năng: Q¿o dây điện trở toá ra‹ Môi chất (chất khí hoặc chất lỏng) chuyển động qua dây điện trở và nhận nhiệt của dây điện trở bằng trao đổi nhiệt đối lưu: Quao dải bằng đói lưu- OU Oo Day dién tro Môi chất chuyển động Hình 6.1, Sơ đồ trao đổi nhiệt đối lưu giữa day điện trở và môi chất chuyển động Trong các tủ sấy điện, trong các thiết bị nung gió nóng luôn có sự trao đổi nhiệt đối lưu cưỡng bức giữa dây điện trở và môi chất. Để đạt hiệu quả trao đổi nhiệt đối lưu tốt, ta phải cấu trúc sao cho môi chất được thổi tat qua dây điện trở. 127 Dây điện trở được treo tự do trong không gian của thiết bị hoặc được quấn quanh các ông bằng gốm và các ống gốm này lại được treo trong không gian làm việc của thiết bị.
Nếu ta coi thiết bị được cách nhiệt tốt (không có tổn thất nhiệt) thì lượng nhiệt do dây điện trở toả ra sẽ cân bằng với lượng nhiệt môi chất nhận nhiệt đối lưu. : : Qao dây điện trở toả ra = Qirao đổi bằng đối lưu Nêu thiệt bị cách nhiệt không tôt thì có tôn thật nhiệt ra môi trường xung quanh và khi đó ta có: Qạo dây điện trở toá ra: Ythiét bi = Oras đổi bằng đối lưu Tuét s- Hiệu suật nhiệt của thiệt bị. Trong thực tê hiệu suât nhiệt của thiết bị đạt tới 0,85 + 0,95. Một số thiết bị có sự trao đổi nhiệt đối lưu giữa dây điện trở và môi chất chuyển động ® Các tủ sấy điện để sấy giăm bông, xúc xích (hình 6.
loa im die Mr Hinh 6. Ta say giam bông và xúc xích (có chế độ trao đôi nhiệt đối lưu giữa dây điện trở và không khí) 128 @ Các máy sấy tóc và quạt sưởi điện (hình 6.3a) và các tủ sấy công nghiệp (hình 6. Các máy sấy tóc và quạt sưới điện (trao đối nhiệt giữa dây điện trở và không khí) 129 Hình 6. Máy sây công nghiệp (trao đổi nhiệt giữa dây điện trở và không khí) @® Các thiết bị nung nóng dầu FO để giảm độ nhớt của dầu trước khi cung cấp cho các mỏ đốt (hình 6.
CHÁT LỎNG VÀO CHÁT LỎNG RA Hình 6.4a: Trao đổi nhiệt đối lưu giữa thanh điện trở và dầu FO 1- Không gian trao đổi nhiệt dạng ống trụ đường kính không lớn, 3- Hai cụm thanh đốt được đặt ở hai đâu của bộ nung. 130 HE THONG DOT DAU F0 ( BỘ NUNG ĐẦU ) 1 3. 3 A BO NUNG DAU FO {: Nap 4: Võ bọc cách nhiệt 2: Bộ gia nhiệt bằng điện 5: Ống xả cặn dầu ả: Ống chứa dầu Hình 6.4b: Cầu trúc của thiết bị nung nóng đầu FO bằng thanh đôt điện trở 131 Nước nóng tới các phụ z tải cân dùng ` Nước từ bơm nước vào thiệt bị nung nóng nước He Hinh 6.5: Hé thống cung cấp nước nóng bằng thanh đốt điện trở được thiết kê và chê tạo bởi bộ môn kỹ thuật nhiệt — lạnh trường Dai hoc Bách khoa Hà Nội 132 6. Quan hệ giữa hai tiêu chuẩn đồng dang Nu va Re (Hàm tiêu chuẩn đồng dạng về trao đổi nhiệt đối lưu giữa dây điện trở và không khí thổi qua trong calorifer điện).
Khi nghiên cứu lý thuyết đồng dạng và mô hình hoá sự trao đôi nhiệt đối lưu giữa dây điện trở và không khí thổi qua dây điện trở các tác giả đã thiết lập được hàm tiêu chuẩn đồng đạng [1]: ® Khi Re > 1000: Nu= 0,238. Re°“ Thay các đại lượng chứa trong tiêu chuẩn đồng dạng Nu và Re ta có: 0,6 Gard 9, 238,24) À v œ5 W x.K ®@ Khi Re = 80 + 1000: Nu = 0,625. Re°*® Thay các đại lượng chứa trong tiêu chuẩn đồng dang Nu va Re ta cé: 0,46 “at_0,695( 4) Vv 0,46 a= 0,625.2) Trong công thức (6.2): œạr- hệ số trao đổi nhiệt đối lưu giữa bề mặt dây điện trở và không khí thổi qua dây điện trở [W/m”.— hệ số dẫn nhiệt của không khí nóng ứng với nhiệt độ của không khí [W/m. — tốc độ của không khí [m/⁄s]; v — độ nhớt động học của không khí [m”/s]; d - đường kính dây điện trở có tiết điện tròn.
Khi ta sử đụng dây điện trở có tiết diện hình chữ nhật: chiều rộng là a [m] và chiều dài là b [m] thì đường kính tương duong 1a: dia.C C- Chu vi của tiết diện dây điện trở C = 2(a + b). đa - Đường kính tương đương. Trong thực tế, người ta thường đặt đây điện trở có chiều b song song với phương chuyển động của dòng không khí, như vậy giá trị đường kính tương đương sẽ nhỏ đi. Chúng ta biết: trong mọi trường hợp khi đường kính tương đương giảm thì hệ số trao đổi nhiệt đối lưu đều tăng.
Khi khảo sát phương trình (6. ) và phương trình (6.2) ta có nhận xét: Muốn tăng hệ số trao đổi nhiệt đối lưu œạy ta phải: + Tăng tốc độ chuyên động của dòng không khí (œ +). + Giảm đường kính tương đương cúa đây điện trở (dụ Ý). + Giảm độ nhớt động học của không khí (v ).
Quan hệ giữa công suất bề mặt riêng của dây điện trở (W điện) Và mật độ dòng nhiệt trao đổi nhiệt đối hưu q= Gal. (taay - Ê không khổ. Công suất bề mặt riêng của dây điện trở phụ thuộc "` cms. cm vào công suât của một nhánh dây P;n¿np, phụ thuộc vào điện áp cập cho | 134 nhánh dây nam; điện trở suất của vật liệu chế tạo day paay, phụ thuộc đường kính của dây điện trở d.
Dây điện trở có tiết diện tròn: d ae 4.2 13 - & [2] — - Đmn-d Dây điện trở có tiết điện chữ nhật b = m.a' Weign- Cong suất bề mặt riêng của đây điện trở [ Ww }. cm Pday- Dién tro sudt cua vật liệu chế tạo đây điện trở tính ở điều kiện làm Om? việc [ 1 m Pahaan- Công suất của một nhánh dây [kW]. Uanam- Điện áp đặt vào hai đầu của một nhánh dây điện trở [V]. d- Đường kính của dây điện trở [ram].
a và b là chiều rộng và chiều dài của tiết điện dây điện trở hình chữ nhật, b = m. @ Mật độ dòng nhiệt trao đổi nhiệt đối lưu giữa bề mặt của dây điện trở và không khí thổi qua qai [ cnt! - WwW qai = Oar (teay — ta). 10°* [—>] Œ9 cm + Khi Re > 1000 ta có: 0,6 ts =0,238.| 2) ae [ol (đã trình bày ở trên) Thay giá trị của œai từ công thức (6.1) vào công thức (*) ta có: 135 0,6 Gq = 0,238.4a) cm + Khi Re 80 + 1000 ta có: 0,46 q 054 _W_ (đã trình bày ở trên) Og 0,625.2 2] Vv mK Thay giá trị của da từ phuong tinh (6.2) vao phuong trinh (*) ta cd: cn 0,46 W dan =n6as2.4b) là cm” Khi tính dây điện trở làm việc trong điều kiện đối lưu, ta thường biết trước: + Nhiệt độ của không khí cần nung nóng. Giá trị nhiệt độ này được xác định theo công nghệ sử dụng không khí nóng.
+ Ta xác định trước tốc độ cần thiết của không khí thôi tat qua dây điện trở (tốc độ của không khí (œ) có thê đạt t6i 20m/s). + Nhiệt độ của dây điện trở có thê đạt tới nhiệt độ cao cho phép của vật liệu làm dây điện trở, nhưng tuổi thọ của dây vẫn cao vì có môi chất chảy qua dây điện trở. Độ chênh nhiệt độ giữa dây điện trở và nhiệt độ của không khí At= laay — kháng khí được chọn tuy theo giá trị của tốc độ thối (œ) và đường kính tương đương của dây điện trở. Khi nhiệt độ của không khí thấp, đặc biệt những thiết bị nung không khí có chế độ thôi cưỡng bức thì ta chọn nhiệt độ làm việc của dây điện trở ở giới hạn dưới.