Lucrarea nr. 4

STUDIUL CUPTORULUI CU REZISTOARE CU NCLZIRE INDIRECT

4.1 Scopul lucrriin cadrul lucrrii se urmrete determinarea experimental a parametrilor unui cuptor cu nclzire indirect cu acionare intermitent, n scopul cunoaterii principalelor sale caracteristici funcionale.n cadrul lucrrii vor fi determinate urmtoarele mrimi: constanta termic de timp a procesului de nclzire, constanta de timp a procesului de rcire i temperatura maxim a procesilui de nclzire n regim stabilizat.

4.2 Consideraii teoreticeProcesele termice care au loc ntr-un cuptor cu rezisten electrica pot fi de 2 tipuri:a) procesul de nclzire, atunci cnd cuptorul absoarbe energie electric de la o surs, mrindu-i astfel energia sa intern i deci temperatura.b) Procesul de rcire, atunci cnd cuptorul cedeaz energie n exterior, reducndu-i energia sa intern i deci si tempertura.n procesul de nclzire n regim permanent, dac se consider c puterea dezvoltat n rezistoarele de nclzire ale cuptorului este Pp, n intervalul de timp dt, o parte, dQ1 din energia disipat conduce la nclzirea materialului rezistiv i o parte dQ2 se transmite in exterior, conform relaiei:Pp*dt=dQ1+dQ2(4.1)Cantitatea de cldur dQ2, asigur nclzirea materialelor din cuptor(cldura util) a pereilor, elementelor auxiliare i acoper pierderile prin suprafeele exterioare i neetanieti.Determinarile experimetale au pus n eviden faptul c tmperatura materialului din cuptor variaz aproximativ dup o curb exponenial definit de relaia: 4.2.1 Stabilirea expresiilor analitice ale diagramelor de nclzire i de rcireFunciile =f(t) pentru nclzire respectiv rcire, ale cror reprezentri grafice constituie diagramele de nclzire i rcire, rezult ca soluii ale ecuaiei difereniale a bilanului termic al procesului de nclzire sau rcire a cuptorului.Ecuaia diferenial a bilanului termic este o ecuaie liniar.Ecuaia general a bilanului termic are forma:Q=Qu+Qz+Qp(4.2)Unde: Q cldura dezvoltat de rezistoare;Qu - cldura utilQz cldura nmagazinat n zidrieQp - cldura pierdut prin zidrien cazul unui cuptor simplu, cu o zidrie relativ subire, se poate neglija Qz, iar eciaia bilanului termic pentru un timp dat este:dQ=dQu+dQp(4.3)sau innd cont de expresiile acestor cantiti de cldur:Pdt=m*c*d(-i)+ S*(-i)dt(4.4)Unde: P puterea dezvoltat de elementele nclzitoarem masa ncrcturii (piesei)supus nclziriic cldura specific a materialului temperaura curenti temperatura iniiale coeficientul de transmitere a cldurii prin convenieS suprafaa exterioar a cuptorului, prin care se produc pierderile.nprind relaia (4.4) cu (e*S*dt) i se introduc urmtoarele notaii:K=m*c; A= e*S; T=; (4.5)Rezult ecuaia diferenial:T=(4.6)A crei ecuie este:=max(1-)+i* (4.7)Relaia (4.7) reprezint expresia analitic a diagramei de nclzire a cuptorului.Pentru a obine regimul de ieire, n ecuaia bilanului (4.4) se face P=0 i printr-o rezolvare similar rezult:=(max-i)(4.8)Coeficientul e, nu este constant, ci scade cu creterea temperaturii.

4.2.2 Determinarea constantei termice de timp T

Constanta de timp T se poate determina experimental cu ajutorul ecuaiei rcirii. n acest scop se face o nclzire a cuptorului pn la temperatura 1, i se trece la o rcire n acelai condiii pn la temperatura 2, intervalul de timp de rcire t, fiind msurat. Relaia (4.7) devine:2=(1-i)(4.9)De unde rezult T:T=-(4.10)

4.2.3 Determinarea temperaturii maxime maxTemperatura maxima max poate fi determinat analitic cu relaia (4.7)cunoscnd constanta de timp T, efectund o nclzire de la temperatura i, la o temperatur oarecare n intervalul de timp ti, rezult:max=(4.11)Temperatura max se poate determina i printr-o metod grafic(fig.4.1)

Se determina experimental o poriune din diagrama de nclzire, definit prin punctele a, b, c, d rezultate n urma crora msurtori de temperatur la intervale de timp egale (t). n partea stng a figurii se reprezint dependena =f(), care este o dreapt ce intersecteaz axa coordonatelor n max.Metoda grafic elimin timpul ndelungat necesar pentru nclzirea cuptorului pn la max, fiind cu att mai exact cu ct msurarea temperaturii se face cu instrumente cu inerie ct mai mic.4.3 Partea experimentalExperimentrile se vor efectua cu ajutorul unui cuptor electric cu rezistoare cu nclzire indirect(fig 4.2)

Figura 4.2 cu rezistoare cu nclzire indirect, tip Nabertherma) Se identific i se descrie construcia i funionarea cuptorului.b) Se determin constanta de timp T a cuptorului (4.10), rezultatele se trec in tabelul 4.1Nr.crti [C]1[C]2[C]Ti[min]Tr[min]max[C]TObs

0226165332515-3293-99,66

1236165332515-1460-99,48

2306165332515-1405-98,21

3446165332515-1299-95,67

4646165332515-1153-92,05

5856165332515-1005-88,25

61136165332515-818,46-83,17

71426165332515-637,01-77,92

81756165332515-444,91-71,92

92096165332515-263,93-65,76

102446165332515-95,02-59,41

11279616533251556,2-53,05

123146165332515189,80-46,67

133476165332515299,40-40,65

143806165332515393,19-34,61

154116165332515466,76-28,92

164406165332515522,92-23,55

174676165332515564,36-18,42

184936165332515593,65-13,35

195176165332515611,01-8,23

205396165332515615,99-2,33

215606165332515616-1,05

2258061653325156520,40

2359861653325156341,67

2461661653325156164,39