Расчет печи сопротивления

Электрические печи сопротивления и электронагревательные приборы полу­чили широкое распространение в промышленности, транспорте, строительстве,

сельском хозяйстве, медицине и быту благодаря таким достоинствам, как про­стота, надёжность, относительно высокий КПД, экологичность. В промышленности электрические печи сопротивления (ЭПС) применяют для плавления цветных металлов, нагрева металлических изделий перед пластической деформацией, термообработки, сушки. ЭПС обеспечивают сравнительноточный и равномерный нагрев при высоком КПД и скорости нагрева, могут ра­ботать с защитной атмосферой и вакуумом, что позволяет применять их для широкого круга технологических процессов.

Принцип действия и классификация ЭПС

Принцип действия ЭПС основан на выделении тепла в проводнике, по ко­торому протекает электрический ток. Количественно преобразование электри­ческой энергии в тепловую энергию Q в проводнике с активным сопротивлени­ем R при протекании тока I за время t описывается законом Джоуля - Ленца в интегральной форме: Q =I² Rt.

По способу выделения тепла различают ЭПС косвенного и прямого действия. В ЭПС косвенного действия преобразование электрической энергии в тепловую осуществляется в специальном проводнике - нагревателе, а нагрев изделия про­исходит благодаря теплопередаче теплопроводностью, конвекцией пли излуче­нием.

В ЭПС прямого действия ток пропускается непосредственно через нагреваемое изделие, которое в этом случае должно быть проводящим, причём преобразо­вание электрической энергии в тепловую осуществляется благодаря активному сопротивлению изделия.

По конечной температуре нагрева ЭПС подразделяют: на низкотемпературные

(до 700 °С), на среднетемпературные (от 700 до 1200 °С), на высокотемпера­турные (выше 1200 °С).

По назначению ЭПС бывают плавильные, в которых осуществ­ляется расплавление материалов, и термические — для нагрева материалов в твердом состоянии.

По режиму работы различают ЭПС периодического действия или садоч­ные, в которых цикл работы последовательно включает загрузку, нагрев, технологическую выдержку, выгрузку, и ЭПС непрерывного действия или ме­тодические, в которых процессы загрузки, нагрева, выдержки и разгрузки идут одновременно в процессе перемещения изделия через печь. Известно большое разнообразие конструкций ЭПС. Электропечи периодическо­го действия бывают камерные, шахтные, камерные с выдвижным подом, колпаковые, элеваторные. ЭПС непрерывного действия отличаются в основном ме­ханизмом перемещения изделия в печи и бывают туннельные, толкательные, с шагающимподом, конвейерные, рольганговые, карусельные, протяжные.

Среди ЭПС периодического действия наиболее распространены камерные и шахтные печи благодаря их простой конструкции.

В металлообрабатывающей промышленности часто применяются средне-температурные печи, поэтому для учебного электрического расчета ЭПС вы­брана электропечь косвенного нагрева, среднетемпературная. термическая, пе­риодического действия камерной (рис. 1) или шахтной (рис. 2) конструкции.

Рис.1 Камерная электропечь:а) вид сбоку; б) вид спереди

1 - дверца; 2 - футеровка; 3 - изделие; 4 – нагреватель

Рис. 2 Шахтная электропечь (вид сбоку): 1 - крышка; 2 - футеровка; 3- нагреватель; 4- нагреваемое изделие;

Конструктивные элементы ЭПС

Внутреннее пространство печи, в которое помещаются нагреваемые из­делия, называется рабочей камерой. Рабочая камера окружена футеров­кой, обеспечивающей тепловую изоляцию, а в некоторых случаях герметиза­цию рабочей камеры. Нижняя часть футеровки называется подом, верхняя -сводом, остальная - образует боковые стенки.

К конструкционным элементам печи относятся также жароупорные дета­ли для поддерживания или перемещения нагреваемых изделий в печи (поддо­ны, подовые плиты, металлические направляющие профильные изделия и т.п.).

Поскольку для среднетемпературных печей разность температур на внут­ренней и наружной поверхностях футеровки достигает тысячии более граду­сов, футеровка обычно имеет два слоя: огнеупорный (внутренний, образующийрабочую камеру) и теплоизоляционный. Температура на границе огнеупорногои теплоизоляционного слоев должна быть не более 600 °С, а температура на­ружной поверхности печи - не более 60 °С. Исходя из этих требований огне­упорный слой выкладывают из шамотных кирпичей или блоков с огнеупорной обмазкой поверхности рабочей камеры также на основе шамота. Теплоизоляци­онный слой выполняют обычно из диатомита (огнеупорность до 800-950 °С).

Наиболее ответственной частью печи является нагреватель. Его чаще всего выполняют из проволоки или ленты, материалом для которых служат жаро­стойкие сплавы на основе хрома, алюминия, никеля, железа. Конструктивно на­греватель состоит из нескольких нагревательных элементов, сформированных в виде спирали или зигзага и соединённых согласно электрической схеме ЭПС. Спиральные нагревательные элементы (рис. 3) размещают либо на керамиче­ских полочках на боковых стенках печи, либо в пазах керамических плит, либо на керамических трубках, закреплённых во втулках.

Рис 3. Проволочный спиральный нагреватель:

а) общий вид; б) проволочная спираль в пазу; в) проволочная спираль на трубках; г) проволочная спираль на полочке;

s- шаг спирали; Do - средний диаметр спирали; D - наружный диаметр спира­ли; d - диаметр проволоки; S - расстояние между осями соседних рядов спира­ли; с - ширина паз

Внимание, отключите Adblock

Вы посетили наш сайт со включенным блокировщиком рекламы!
Ссылка для скачивания станет доступной сразу после отключения Adblock!

Скачать