Электр термиялық кедергі қондырғыларының физика-техникалық негізі мен жіктелуі

Электр термиялық қ ондырғ ылар мен олардың қ олданылу аймағ ы. «Электр термия» тү сінігі ө неркә сіптің ә р тү рлі салаларындағ ы технологиялық ү рдістерді біріктіреді жә не оның негізіне электр энергиясының кө мегімен бұ йымдар мен материалдарды қ ыздыру жатады. Электр энергиясын қ ыздыруғ а пайдалану кө птеген артық шылық тарғ а ие:

- қ оршағ ан орта ластануының айтарлық тай тө мендеуі;

- кез келген жанармайды ө ртегенде жететін дең гейді қ амтиды жә не қ атаң берілген температураны алу;

- интенсивті бағ ытталғ ан жылу шектігін жасау;

- қ ыздырылғ ан кең істікте берілген температура ө рісіне жету;

- вакуумдағ ы жә не кез келген химиялық қ ұ рамды газды ортадағ ы бұ йым мен материалды қ ыздыру мү мкіндігі;

- қ ыздыратын заттан тікелей жылу энергиясының бө лінуі.

Электр қ ыздыруды жалынның орнына пайдалану кейбір технологиялық ү рдістерде жанармайдың кө п бө лігін ү немдеп, қ ызметшілер санын қ ысқ артады. Электр термияда электр энергияның жылуғ а ауысуының келесі ә дістерін ерекшелеуге болады.

Кедергімен қ ыздыру, одан электр тогы ө ткенде ө ткізгіш материалда жылу бө ліну есебінен жү реді. Бұ л қ ыздыру тү рі Джоуль-Ленц заң ына негізделген жә не тіке жә не жанама қ озғ алысты қ ондырғ ыларда қ олданылады.

Тікелей ә сер ететін қ ондырғ ылардағ ы жылудың бө лінуі тізбекке қ осылғ ан бұ йым қ ызуымен жү реді. Қ осалқ ы қ ондырғ ылардан жылу энергиясы арнайы қ ыздырғ ыш элементтен бө лініп, жылу беру заң ы бойынша қ ыздырылатын объектіге жетіп отырады.

Екі жағ дайда қ ыздырылатын объект қ атты, сұ йық немесе газ тә різді жағ дайда бола алады. Индукциялы қ ыздыру электр магниттік ө ріс энергиясының қ ыздырылатын денедегі қ ұ йынды токтардың бағ ытталуымен жылулық қ а ауысады жә не жылу бө ліну Джоуль-Ленц заң ы бойынша ө теді. Қ ыздыру тікелей немесе жанама ә діспен жү зеге асады. Оқ шаулағ ыш материалдар мен жартылай ө ткізгіштердегі жоғ ары жиілікті электр ө рісінің поляризациясы кезінде жә не ө ткізгіш шық палы ток есебінен болатын диэлектрлік қ ыздыру.

Доғ алық қ ыздыру материал ө ртке қ арсы доғ адан келетін жылу есебінен қ ызады, нә тижесінде доғ а мен электрод арасында жылу алмасу пайда болады.

Электронды жә не ион-сә улені қ ыздыру нә тижесінде жылу энергиясы тез қ озғ алғ ан электронның немесе ионның жылдамдатылғ ан электр ө рісімен қ ыздырылатын объект бетімен қ ақ тығ ысы болады.

Плазмалық қ ыздыру газды доғ а разряды немесе жоғ ары жиілікті электр магнит немесе электр ө рісі арқ ылы ө ткізіп қ ыздыруғ а негізделген. Лазерлік қ ыздыру лазер-оптикалық квант генераторынан алынғ ан жоғ ары концентрациялы жарық энергиясын жұ тқ андағ ы қ ыздыру есебіне негізделген.

Электрлік кедергінің физикалық негізі. Электрлік ток – электр ө рісі ә серінен оң немесе теріс электр зарядтарының қ озғ алу бағ ыты. Бұ л тек электрондар қ озғ алысымен қ амтамасыз етіледі, себебі вакуумда қ атаң катод пен электрон эмиссиясы жоғ ары ө ткізгіш қ асиетін кө рсететін металл мен материалда орын алады. Ө ткізгіш ортасында ток заттың бө лшектері – иондар қ озғ алысымен болса, екінші текті ө ткізгіш деп аталады. Оғ ан электролиттер – ерітінді жә не балқ ымалар жатады. Плазма аралас ө ткізгіш электрондар теориясына сә йкес металлдар кристалды заттар, атом ядросы кристалл тор бұ рышында орналасқ ан, ал олардағ ы кең істік электрондармен (электрон газы) толғ ан. Металлдарда бос электрон саны ө те ү лкен. Мысалы, мыс ү шін ол шамамен 10²³/м³.

Электрондық теорияғ а сә йкес идеалды кристалл торда қ озғ алғ ан электронның токтауы, шағ ылысуы, шашырауы болмайды, сондық тан металлдың электр ө ткізгіштігі мен электр тогын ө ткізуі шексіз ү лкен. Шындығ ында бұ лай болмайды. Металлдың электр ө ткізгіштігі соң ғ ы ө лшем кө птеген факторларғ а тә уелді, ә сіресе оның қ ұ рылымындағ ы ақ аулар. Қ ұ рылым ақ ауына тордың геометриялық қ исаюы, барлық мү мкін қ оспалар жатады.

Металл температурасы артуымен оның кристалл тор тү йіндеріндегі атомдары ү лкен амплитудамен тербеледі. Бұ л оның бос электрондарымен соқ тығ ысу мү мкіндігін арттырады. Сә йкесінше температура жоғ арылауымен электр тогының ө ту кедергісі де артады.

Екінші текті ө ткізгіштер – электролит – ерітінділер немесе қ ышқ ыл, тұ з, негіз жә не плазма балқ ымалары – екі тү рлі электр ө ткізгіштер – электрондық жә не иондық. Тұ рақ ты токта ерітінділер мен балқ ымаларда айтарлық тай Фарадей заң ына сә йкес ө ткізгіштік байқ алады. Бұ л жағ дайдағ ы электрон тогының ү лесі ү лкен емес. Айнымалы ток кезінде ток жиілігі артуынан ұ лғ аятын электронда ток ү лесі пайда болады. Бұ л жағ дайда заттың тасымалдану ү рдісі болмайды, себебі кез келген жаң а период ө ткен қ озғ алыстағ ы электрод полярлығ ын жояды.

Плазмада екі тү рлі ө ткізгіштік байқ алады, электронды жә не ионды ток плазмасының қ ұ рамы, температурасы, қ ысымына тә уелді.

Қ ыздыру ү рдістерінде екі тү рлі ө ткізгіш қ олданылады, жылу тиімділігі ағ ымды ток қ ұ раушы электрондық қ а тура пропорционал.

Электролиз ваннасы ү лкен кү шті тұ рақ ты токпен ә лсіз қ ызады, ал айнымалы токта электрод қ азаны минералды суды қ айнауғ а дейін қ ыздырады.

Осыдан шығ ып, ә рі қ арай қ ыздыру қ ондырғ ыларының жылу тиімділігін талқ ылағ ан, онда электрондық ток ө тіп жатыр, олардың жылулық ә сері тұ рақ ты жә не айнымалы токта белгілі тә уелділіктермен ө рнектеледі.

Токтың тығ ыздығ ы, электр ө рісі кернеуі мен заттың электр ө ткізгішті Ом заң ымен анық талады (3.7-сурет).

 

 

3.7-сурет. Ө ткізгіштің ө ткізгіштігі

 

Жалпы тү рде бұ л заң дылық келесі тү рде кө рсетіледі:

 

, (3.46)

 

мұ ндағ ы j – ток тығ ыздығ ы, A / см ²; n_en_i – cә йкесінше электрон мен ион зарядының тасымалдағ ыштарының тығ ыздығ ы, 1/ см ³; - Е= 1 В / см кернеу кезіндегі электр ө рісі бағ ытының зарядталғ ан бө лшектер дрейф жылдамдығ ына тең электрон мен ион қ озғ алғ ыштығ ы, е ₀ – электрон заряды.

 

Металлдарда ток тек электрондардың ә серімен жү ретіндіктен (3.46) тең деуді келесі тү рде жазамыз.

 

, (3.47)

 

бұ дан:

 

, (3.48)

 

мұ ндағ ы б – заттың тү рі мен кү йі, - заряд тасымалдағ ыш концентрацияғ а тә уелді заттың электр ө ткізгіштігі.

 

Металлдарда токты келесі тү рде анық тауғ а болады:

 

. (3.49)

 

Ө ткізгіштікке кері шаманы меншікті электр кедергісі деп атайды. Ол ө ткізгіштік тә уелді факторларғ а тә уелді жә не барлық металдар ү шін температура артуымен ө седі. Берілген t температурада ө ткізгіштің меншікті кедергісі:

, (3.50)

 

мұ ндағ ы - ө ткізгіштің 293 К температурадағ ы меншікті кедергісі; α – электр кедергісінің температуралық коэффициенті, Ом / К.

Температура кедергісінің абсолютті бө лігі нольге жақ ындағ анда жылу тербелістерімен берілген атом торлары нольге ұ мтылады, тек кедергі ғ ана қ алады, ал ол тор ақ ауларымен берілген (қ оспалар жә не т.с.с.). Екінші текті ө ткізгіштерде температура артуымен электрө ткізгіштік артады.

Токтың қ осымша кернеуге тә уелділігі, заттың вольт-амперлік сипаттамасы. Егер де сипаттамалар тұ рақ ты кернеуге сә йкес тұ рақ ты токтың мә ндерінің тә уелділігімен ө рнектелсе, оларды статистикалық деп атайды. Жеткілікті токтың тез ө згеруінің сипаттамалары динамикалық деп аталады.

 

Меншікті статистикалық кедергі р_ст сипатталатын берілген нү ктеге координаттың бас нү ктесінен тү сірілген сә уле бұ рышының тангесіне пропорционал р_ст=tg . Динамикалық кедергі сипаттама нү ктесінің тү зуіне жанама бұ рышының тангесіне пропорционал р_дин=tg . Меншікті кедергіден ө ткізгіштікке ауысуы келесі ө рнекпен сипатталады:

 

, (3.51)

 

мұ ндағ ы ctg =б= j/dE - меншікті дифференциалды ө ткізгіштік деп атайды.

 

Айнымалы ток ө рісінде ө ткізгіштің ө ткізгіштігі кешендік ө лшем болып табылады.

 

, (3.52)

 

мұ ндағ ы δ, b - ө ткізгіштіктің активті жә не реактивті қ ұ раушысы.

 

Айнымалы токтың тө менгі жиілігінде ө ткізгіштік тұ рақ ты ток кезіндегі ө ткізгіштікке тең.

V_э электрон жылдамдығ ы, электр ө рісінен ө ткен Е потенциал айырымы.

 

. (3.53)

 

Мысалы, U= 40 кВ, V_е= 118, 6 мың кмк ү шін потенциал айырымы U аймақ тан ө ткенде электрон кинетикалық энергияғ а W_E=eU ЭВ (электрон-вольтке) ие болады.

Электрондардың атомдармен соқ тығ ысуы жә не ә серлесу ә серінен қ осымша электр ө рісі бағ ытындағ ы орташа жылдамдығ ы ө те аз болуы мү мкін, себебі соқ тығ ысқ анда металл қ ұ рылымдық элементтерінің электроны электр ө рісінен алғ ан энергиясымен ауысады, бұ л ө ткізгіштің қ ызуымен байқ алады.

Ө ткізгіштен электр тогы ө ткенде бө лінген жылу мө лшері ө ткізгіш кедергісіне, тізбектегі электр тогына, ө ту уақ ытына тә уелді жә не Ленц-Джоуль заң ымен анық талады:

 

. (3.54)

 

Егер де кедергіні R ө ткізгіштің меншікті кедергісі р арқ ылы ө рнектесек, онда ө ткізгіште бө лінетін қ уат:

 

, (3.55)

 

мұ ндағ ы S – қ иылысу ауданы, м²; - ө ткізгіш ұ зындығ ы, м.

 

Электрлік жылыту жә не электрлік қ ыздыру қ ондырғ ылары. Электрлік қ ыздыру қ ондырғ ылары келесі жағ дайларда қ олданылады:

- заттарды сің діру кезінде;

- боялғ ан соң кептіру ү шін;

- қ ұ рылыс жұ мысы кезінде ғ имаратты кептіру кезінде;

- технологиялық мақ сатта газды жылыту ү шін;

- ғ имаратты жылыту ү шін;

- пластикалық жә не тұ тқ ыр материалды қ ыздыру ү шін жә не сұ йығ ы бар кө лемді еріту ү шін;

- қ атты денелер мен қ ондырғ ыларды қ ыздыруғ а – пресстік, штамп; технологиялық қ ұ бырларды: бетон, грунт жә не жол жабындарын жылыту ү шін.

Электрлік жылыту мен электрлік қ ыздыруда ә р тү рлі электр қ ыздырғ ыш қ ондырғ ылар пайдаланылады. Оларғ а электр калориферлер, фендер, радиациалық қ ыздырғ ыш ә р тү рлі қ ондырғ ылар, электрлік қ азандар, электр жылулық аккумулятор қ ондырғ ысы, грунтты (топырақ ты) еріту қ ондырғ ылары, бетонды, жол жабынын қ ыздырғ ыштар жә не т.б. жатады.

Электрлік калорифер. Бұ л электрлік қ ыздырғ ыш аппарат, қ ыздырғ ыш элементтен жә не желдеткіштен қ ұ ралғ ан. Ол технологиялық ү рдістерде ә р тү рлі газдар мен ауаны қ ыздыруғ а арналғ ан. Мұ ндай электрлік калориферлер еріксіз конвекциялы интенсивті жылу алмасуды қ амтамасыз етеді, еркін конвективті ә дісті жылу алмасу қ ондырғ ыларының электрлік қ ыздырғ ыш қ ондырғ ы бетімен салыстырғ анда бірнеше есе аз қ ыздыру бетіне ие. Жоғ ары емес температурада қ ыздырғ ыш элемент (500К) калориферлерде аспалы оқ шаулатқ ыштардағ ы ашық сым спираль қ олданылады. Мұ ндай типтегі калориферлер ү лкен емес гидравликалық кедергіге ие.

Калориферлерде қ арапайым жә не қ абырғ алы қ ұ быр сияқ ты электр қ ыздырғ ыштар қ олданылуы мү мкін, ол дамығ ан қ ыздыру бетіне ие.

Жылытқ ыш калорифер қ ұ бырлы қ абырғ алы қ ыздырғ ышы бар ауаны 400К дейін ауамен қ ыздыру, желдету, жасанды климатпен кептіру қ ондырғ ыларының жү йесі ү шін қ олдануғ а арналғ ан. Ол сыртқ ы қ абық тан жә не қ ұ бырлы қ ыздырғ ыш элементтерден қ ұ ралғ ан. Кіретін ауаның берілген температурасы электр тү йіспелі термометрмен реттеліп, калориферден ауа шығ ар ауыздағ ы белгі бергішпен басқ арылады.

Ауаны жоғ ары температурағ а (1200К) дейін қ ыздыру ү шін металл қ ұ быры бар қ ыздырғ ыш элементті калорифер қ олданылады: оның ішімен жү ре отырып, ауа қ ыздырылады. Қ ұ быраралық кең істік фасонды керамикалық блокпен толтырылғ ан. Жеке қ ұ бырлар ө зара ақ ырғ ы аймақ тарда қ осылғ ан.

Радиациялық электр қ ыздырғ ыштары. Ө неркә сіптің ә р тү рлі салалары мен ауыл шаруашылығ ында қ оршағ ан ортағ а энергияны сә леленумен беретін радиациялық қ ыздырғ ыштар кең қ олданылады. Сә уленің қ ыздыратын денеге енуі сә уле ұ зындығ ы мен дене мө лдірлігіне тә уелді. Ә р тү рлі толқ ын ұ зындығ ында қ ыздыру ү шін сә йкес радиациялық сә улелендіргіштер бар.

Жарық (шам) сә улелендіргіш вольфрам жібінен жә не шыны қ олбадан жасалынғ ан. Тө менгі бө лігі жарық сә улелерін бағ ыттау ү шін колба тү бі алюминийден жасалғ ан. Волфрам жібі - шамамен 2200К, максималды сә улеленумен 1, 3 мкм толқ ын ұ зындығ ына келеді. Негізгі энергия 0, 5-3, 5мкм толқ ын ұ зындығ ына диапозонында сә улеленеді.

Жарық кварц сә улелендіргіш кварц шынылы қ ұ бырдың ішіне волфрам, нихром немесе хромалюминий спиралы салынады. Шам сә улелендіргішімен салыстырғ анда ол ү лкен қ ызмет ету уақ ытына ие, қ уаты аз габаритті ө лшемге ие жә не ү лкен тығ ыздық ты сә улелігін (60кВт/м² дейін) алуғ а мү мкіндік береді.

Жарық сә улелендіргіштер қ ұ быр сияқ ты электрлік қ ыздырғ ыштардың фокусында жылтыр шағ ылыстырғ ыш орналасқ ан. Сә улелендіргіш бетінің жұ мыстық температурасы 700-1000 К, максимум сә улелену 2-5 мкм толқ ын ұ зындығ ына сай келеді.

Электрлік кептіргіш. Кептіргіш ү шін қ ондырғ ы радиациялық немесе аралас қ ұ рылымды болады, мұ нда жылу сә улеленуі конвекциямен (конвективті радиациялық типтегі қ ондырғ ы) бірге жү реді.

Кептіргішті қ ұ растыру кезінде ә сіресе кептіру кезінде жарылғ ыш қ ауіпті заттар бө лінгенде ауа алмасуды қ амтамасыз ету жеткілікті,.

Конвективті кептіру кезінде ә р тү рлі калорифер қ олданылады, олар қ ыздыру камерасының (калорифер қ алдық тары) сыртында орналасуы мү мкін.

Ү лкен ө німділікте кептіргіш ү здіксіз жұ мыс істеуі мү мкін (ә дістеме бойынша). Бұ л жағ дайда кептірілетін заттар немесе материалдар камера қ абырғ асына қ ыздырғ ыш элементтен қ ашық орналасады жә не тасымалдағ ыш қ ұ ралдың (транспортер конвейр жә не ТСС) кө мегімен ауыстыралды.

Ә р тү рлі текті беттерді кептіру ү шін қ ондырғ ы ретінде арнайы сә улелендіргіш панельдер (3.8-сурет) қ олданылады. Панель қ ыздырғ ыштары нихром спираль тү рінде керамикалық қ ұ бырғ а оралып дайындалады.

Панельдердегі жылу кө зі ретінде қ ұ быр электрлік қ ыздырғ ыштар мен ә р типті шамдар пайдаланады. Панельдің сипаттаушы деталь шағ ылыстырғ ыш экраны бастапқ ы шығ у нү ктесінің артында орналасқ ан. Экранның кө мегімен жылу легінің кө п бө лігі қ ыздырылатын бет жағ ына бағ ытталады. Жылу жоғ алтуды азайту ү шін панельдің артқ ы қ абырғ асына жылу оқ шаулатқ ышы орналастырылады.

 

 

3.8-сурет. Кө шпелі сә улелендіргіш панель

 

Панель-сә улелендіргішті іске қ осылу сұ лбасы екі режимді іске қ осуғ а мү мкіндік береді: ү здіксз жә не реттелетін, мұ нда берілген температурағ а қ ыздырғ ыш жеткенде ө зінен ө зі істен шығ ады, ал температура тө мендегенде іске қ осылады.

Электрлік жылыту қ ондырғ ыштары. Электр жылыту ө з ө зін басқ а энергия тү рлерінің шығ ыны жоғ ары, жанармай қ амтамасыз ету айтарлық тай қ иын, экологиялық фактор - қ оршағ ан ортаның тазалығ ы сақ тау шарт болғ анда жә не тү нгі уақ ыттағ ы электр энергиясын пайдалану электр жү йесі мен станциясының тә уліктік жү ктемесіне тең болғ анда ақ тайды.

Электрлік жылытудың келесі тү рлерін атап кө рсетуге болады:

- ауаны электрлік калориферлермен жылыту,

- ауаны панель қ ыздырғ ыш кө мегімен жылыту;

- ауаны тө мен температуралы сә улелену қ ыздырғ ышын пайдалану арқ ылы жылыту.

Жоғ ары гигиеналық шарттары бар (емхана, операция бө лмесі, т.б) арнайы бө лмелер мен ғ имараттарды жылыту ү шін кө птеген жағ дайларда электрлік калориферді пайдалану арқ ылы ауаны жылыту қ олданылады. Бұ лардан басқ а бө лемелерді жылыту ү шін табиғ и конвекциялы (қ ыздырғ ышты панелі бар) электрлік жылытқ ыш қ олданылады, оларда желдеткішсіз калориферден тиімді айырмашылық бар. Сонымен бірге жылыту кезінде жылытқ ыштар бө лменің ә р тү рлі бө лігінде орналасуы мү мкін, арнайы ауа таратқ ышсыз-ақ жылу біртұ тас тарайды.

Бө лмелерді жылыту ү шін жылу аккумуляторлық қ ондырғ ылар қ олданылады. Олар тү нгі уақ ытта электр желісіне қ осылып, бө лмені қ ыздыру ү шін жұ мыс істейді жә не бір уақ ытта жылу аккумуляторында жылуды сақ тайды. Содан кү ндізгі уақ ытта олар электр тізбегінен сө ндірілсе де, жылытылатын бө лмеде қ осымша жылуды береді. 3.10-суретте электр жылытқ ыш қ ондырғ ылы жылуаккумулятор элементінің сұ лбасы келтірілген.

Қ уатты таң дау мен жылу аккумуляторы қ абілетін орнату жердің климаттық жағ дайымен жылытылатын бө лме ауданымен анық тылады. Кө птеген жағ дайда жылу аккумулятор элементі ретінде ү лкен кө лемде электрлік қ азандар пайдаланылады.

Жылу аккумулятор элементі пайданалатын жү йелер берілген ауданда электр энергиясымен қ амтамасыз ететін электр станцияның жұ мысына кө мектеседі, себебі станцияның тү нгі уақ ыттағ ы жү ктемесі артады, сондық тан тә уліктік жү ктемені тең естіріп, электр жү йесінің қ уаттылығ ын дұ рыс пайдалануғ а ә келеді.

Тө мен температуралы жылытқ ышы бар электрлік жылыту іске қ осылғ анда жылытқ ыш бет ретінде еден, тө бе мен бө лме қ абырғ аларының ішіне тағ ы да жылытқ ыш элемент бекітіледі. Жылытудың мұ ндай ә дісі бө лмеде температураның дұ рыс таралуын, қ ыздырғ ыш қ ондырғ ының массасын азайтуғ а, жақ сы гигиеналық шарттар қ оюғ а мү мкіндік береді.

Ұ қ сас жылу жү йесі екі тү рлі болуы мү мкін:

а) қ ыздырғ ыш элемент жылу шығ аратын бет ауданымен салыстырғ анда ү лкен ауданда орналасқ ан кезде жылу қ атты немесе иілгіш орнатылғ ан элементтен бө лінетін жү йелер;

б) жылу лебін тарататын жылу ө ткізгіш қ ұ рылыс материалына орнатылғ ан жылытқ ыш жү йелер.

Қ ыздырғ ыш қ ондырғ ылардың жұ мыс режимі бө лмедегі температурағ а тә уелді реттеледі. Бө лмелерді жылыту еденге арнайы жылу бө лгіш элементтер орнатылуымен орындалады, ол 3.9-суретте кө рсетілген.

 

3.9-сурет. Электрлік жылу аккумуляторлы қ ыздырғ ыш

 

Кедергілі электр пештері. Кедергілі электр пештері (КЭП) машина жасау, металлургия, жең іл жә не химия ө неркә сібінде, қ ұ рылыста, тұ рмыстық жә не ауыл шаруашылығ ында қ олданылады. Кедергілі электр пештерінде ө ң делетін материалдар мен технологиялық ү рдіс тү рлері алуан тү рлі, олар аз серия типті жеке ретте шығ арылуда.

КЭП жү ргізілетін технологиялық ү рдістерде тек электр тогымен қ ыздыру қ олданылады. Бірнеше жағ дайларда қ ыздырудың вакуум немесе қ орғ ағ ыш газдарда қ ыздырылуы қ олданылады. Сондық тан пеш қ ондырғ ыларын бө лшектік қ ұ рылымынсыз жалпы қ арап шығ амыз.

Кедергілі электр пештер екі тү рлі орындалумен шығ арылады; КЭП жанама жә не тура ә серлі. Жанама ә серлі КЭП-де электр энергиясымен арнайы қ ыздырғ ыштарда жылуғ а айналады, сосын жылу ө ткізгіштік, конвекция жә не сә улелену кө мегімен жұ мыс кең істігіне ө ткізіледі. Тікелей ә серлі КЭП қ ыздырылатын дене электр тізбегіне міндетті тү рде қ осылады.

Жанама ә сер ету пештеріндегі қ ыздырғ ыш элементтер мен КЭП тікелей ә сер ету тізбегіне қ осылатын қ ыздырылатын дене бірінші немесе екінші текті ө ткізгіш бола алады.

КЭП жететін температурасының дең гейлері бойынша келесі қ атарда орналастыруғ а болады:

- тө мен температуралы (900-1000К);

- орташа температуралы (1000-1400К);

- жоғ ары температуралы 1400 К жоғ ары.

Жоғ ары температуралы ү шін ә р тү рлі материалдар қ ыздырғ ыш элемент дайындауғ а ө ртке қ арсы жә не жылу оқ шаулау материалдары қ олданылады. Пеште орындалатын технологиялық ү рдіс топтары бойынша КЭП қ ыздырғ ыш жә не балқ ытқ ыш деп бө лінеді, ал жұ мыс режиміне сай периодты жә не ү здіксіз жұ мыс істейтін болады. Ө зінің ретіне сай периодты жұ мыс істейтін пеш ә р тү рлі технологиялық ү рдістерге қ ызмет еткені ү шін камералық, шахталық, қ алпақ ты, қ озғ алтғ ыш камералы, элеваторлық болады. Ү здіксіз қ ызмет ететін КЭП ішінде конвейрлі, итергіш, рольганды, карусельді, адымдағ ыш, соқ қ ыш, барабанды жә не таратқ ыш бар.

Атауларынан кө рініп тұ рғ андай пештің жұ мысшы кең естігіне қ ыздырылатын дененің орналасуына, механизмімен ә дісіне байланысты бір бірінен ажыратылады. Пештің ө лшемімен қ уатты қ ажетті ө німділік, қ ыздыру дең гейі мен қ ыздырылатын материалдық жылу физикалық сипатына сә йкес анық талады.

Бақ ыланатын атмосфералы пештерде инертті газдар, арнайы газдар қ оспасы қ олданылады, себебі бұ йым беті термохимиялық ө ң делген азотпен, цементация мен нитроцементация, бө лшектің тө мен тұ рақ тылығ ы мен беттік беріктікті арттыру ортасы бар ә р тү рлі технологиялық ү рдістер ү шін, яғ ни оксид металлды тотық сыздандыру мен қ иын еритін металл (вольфрам, молибден, ниобий, тантал т.б) ұ нтақ тарын біріктіру пештері шығ арылады.

Пеш қ ондырғ ыларында режимді реттеуден басқ а кө мекші операциялар автоматтандырылады, мысалы, бұ йымды алып салу мен шығ ару, пеш ішінде тасымалданып қ ыздырылатын кө лемде газды қ ұ рам атмосферасын реттеу жә не ваккум қ ұ раушы насостар.

Периодты ә сер ету пештерінде қ ыздырылатын дене жұ мысшы камерағ а орнатылып, қ озғ алмағ ан кү йі берілген температурағ а дейін қ ыздырылады. Ә дістемелік пештерде қ ыздырылатын бө лшектер пештің бір басынан оның бойымен тасымалданады, берілген температурағ а дейін қ ыздырылып, пештің екінші басынан шығ арылады. Мұ ндай пештердің температурасы ә р тү рлі нү ктелерде бірдей емес. Температура пештің кірген аузынан шығ атын жеріне дейін артады. Ү здік жұ мыс жасайтын пештер периодты жұ мыс жасайтын пештерге қ арағ анда қ иынырақ, себебі ондағ ы бө лшектер тасымалы пеш камерасынан қ ашық ө теуі тиіс, бірақ мұ ның, бірдей габаритті ө лшем бойына ө німділігі артық жә не термо ө ң деу режимінде интенсивті режимінен қ амтамасыз етілген. Сондық тан ү здіксіз қ ызмет ету пеші жаппай ірі сериялы ө ндірісте қ олданылады.

Периодты жұ мыс жасайтын кедергілі электр пештері қ алпақ ты пеш -тө менгі жағ ынан ашық кө тергіш қ ыздырғ ыш қ алпақ ты жә не қ озғ алмайтын қ абырғ алы периодты жұ мыс жасайтын пеш (3.10, а-сурет) қ ыздырылатын бө лшектер 5 арнайы кө тергіш-тасымал қ ондырғ ысымен 1 қ абырғ ағ а орнатылады. Ү стіне алдымен ыстық қ а тө зімді қ алпақ -муфель, сосын негізгі қ алпақ 2 пештің камерасы отқ а тө зімді металл каркастан жасалынғ ан. Қ ыздырғ ыш элементтің қ оректенуі иілгіш сымдар мен штепсель айырғ ышымен (разъемымен) жасалады.

Қ ыздырыу аяқ талғ ан соң электр қ орек қ алпағ ы ө шіріліп, ол кө рші қ абырғ ағ а кө теріледі, онда келесі қ ыздыру орнатылғ ан ыстық қ а тө зімді суу муфелі астындағ ы қ абырғ ада болады, ол қ ажетті суу жылдамдығ ымен қ амтылғ ан.

Қ алпақ ты пештерде ә рбір циклде муфель мен қ абырғ ада қ осымша сақ талғ ан қ алпақ тағ ы жылудың 10-15% қ ұ райтын жылу жоғ алып отырады.

Қ алпақ ты пештер қ уаты бірнеше жү здеген киловаттқ а жетеді. Қ алпақ пен муфель герметикалық қ апталғ андық тан, қ осымша сақ талғ ан қ алпақ тағ ы қ ызу мен суу қ орғ аныш атмосферасында жү ргізіледі.

 

 

а) - қ алпақ ты б) - элеваторлы в) - камералы г) - шахталы; 1 - қ абырғ а;

2 - пеш камерасы; 3 - ыстық қ а тө зімді муфель; 4 - қ ыздырғ ыш элемент; 5 - қ ыздырылатын бұ йым; 6 - тү сірелетін табан; 7- кө тергіш қ ондырғ ы;

8 - жабын; 9 - механизм.

 

3.10-сурет. Кедергілі периодты жұ мыс жасайтын пештер

 

Элеваторлы электр пеші - тө менгі жағ ынан ашық қ озғ алмайтын қ ыздырғ ыш камералы 2 жә не тү сетін ысырмалы 6 периодты жұ мыс жасайтын пеш. Осі цилиндрлі немесе тік бұ рышты камералы болып келеді, цех еденінен 3-4 м жоғ ары дең гейде орналастырылғ ан калоннасы бар (3.10, б-сурет).

Пештің асты гидравликалық немесе электр механикалық кө тергішпен кө теріліп, тү сіп отырады. Қ ыздырылатын бұ йымдар 5 термеге салынады. Ескек кө мегімен пеш астына ә келінеді де, кө тергішпен 7 камерағ а кө теріледі. Технологиялық ү рдіс біткен соң тү сіріліп, бұ йым алынады.

Тө мен температуралы пештерге қ ыздырғ ыштар 4 қ абырғ ада орналасқ ан. Жоғ ары температуралы пештерде қ ыздырғ ыш қ абырғ амен еденде орналасқ ан.

Элеватор пештері ө ртеу, эмальдауғ а, цементтеуге, керамикалық бұ йымды ө ртеуге арналғ ан. Пештер кө п сатылы трансформатормен біріктіріледі. Элеватор пештері ондағ ан тоннағ а, 600 кВт дейінгі қ уат пен 1500К температурағ а есептелген.

Камералы электрпеш (3.10, в-сурет) - заттарды салу мен тү сіру горизонтал бағ ытта жү ргізілетін периодты жұ мыс жасайтын қ ыздырғ ыш камералы пеш. Камералы пеш тікбұ рышты камерадан 2, ө ртке қ арсы футеровкалы жылу оқ шаулағ ыштан 8 жабын жә не металл қ абық ты бө лмеден тұ рады. Пешке заттар алдынан ашылатын есік арқ ылы кіріп шығ ады.

Камералы пештің табанында ыстық қ а тө зімді қ ыздырғ ыш 4 плиталар орналасқ ан. Пеште 100 К-ге дейін жылу алмасу сә улеленумен немесе пештің тұ йық циркуляциясын қ амтамасыз ететін еріксіз конвекция есебінен жү реді.

1800 К температурағ а дейін жұ мыс жасайтын пештер ауа басқ арылатын атмосферасында болады. Ү лкен пештерде шығ ару мен кіргізу механизмдендірілген.

Шахты пеші дө ң гелек, квадрат немесе тікбұ рышты шахта тү рінде болады, ү стіне қ ақ пағ ы жабылып жасалады. Ондағ ы қ ыздырғ ыш элементтер кө лденең қ абырғ ада орналасқ ан. Мұ ндай пештің сызбасы 3.10, г-суретте келтірілген.

Ү здіксіз жұ мыс жасайтын кедергілі электр пештері (ә дістемелік пештер). Бекітілген технологиялық ү рдістің термоө ң деуінің ө німділігін арттыру ү шін ү здіксіз жұ мыс жасайтын пештер қ олданылады. Технологиялық ү рдісі қ ажеттілігіне тә уелді мұ ндай пештерде заттардың берілген температурағ а дейін қ ыздырудан басқ а осы температурада ұ стау мен суытуғ а болады. Мұ ндай жағ дайда пеш бірнеше аймақ тың ұ зындығ ына байланысты технологиялық ү рдістің ө ткізілу шартына тә уелді.

Ү здіксіз жұ мыс жасайтын пештер бірнеше пештерден тұ ратын агрегаттар автоматизация мен механизациясынан тұ рады. Жиі мұ ндай желі ө зіне қ осу мен жіберу пештерін қ осып кептіреді.

Ү здіксіз жұ мыс жасайтын пештердің қ ұ рылысы негізінен жұ мысшы пешінің кең істігінде қ ыздырылатын дененің тасымалына байланысты ажыратылады.

Конвейерлі пеш - затты горизантал конвейерде тасымалдайтын ү здіксіз жұ мыс жасайтын пештер (3.11-сурет).

 

 

3.11-сурет. Конвейер пеші

 

Пештің табаны - екі білік (білік) арасына тегіс тартылғ ан конвейер, қ озғ алысқ а арнайы қ озғ алтқ ышпен келтіріледі. Қ ыздырылатын заттар конвейерге орнатылып, онымен пештің жұ мысшы кең істігі арқ ылы ө ткізіледі. Конвейер лентасы ө рілген нихром торынан, штампталғ ан тастан жә не арқ аннан, сонымен бірге қ иын қ ызатын бұ йымдардан жасалуы мү мкін. Конвейер пеші камерасына орналасып суымайды. Бірақ конвейер білігі ө те ауыр жағ дайда жұ мыс істеу кезінде суытуды қ ажет етеді. Сондық тан конвейердің соң дары пештен тыс ә кетіледі. Бұ л жағ дайда да біліктің жұ мыс жағ дайы жең ілдеп, конвейердің кіріп, шығ у шектерінде жылу жоғ алымы артады. Конвейер пештеріндегі қ ыздырғ ыштар жабын немесе конвейер лентасының жоғ арғ ы бө лігінің астындағ ы табанда, жиірек кө лденең қ абырғ ағ а орнатылады.

Конвейер қ ыздырғ ыш пештері негізінен ұ сақ бө лшектерді 1200 К температурағ а дейін қ ыздыруғ а қ олданылады.

Жоғ ары температуралар ү шін (1400 К жоғ ары) ү здіксіз жұ мыс жасайтын затты жұ мыс кең істігінен қ ашық итеріп тасымалдайтын - итергіш пештер қ олданылады. Олар ұ сақ, ірі бө лшектерді қ ыздыру ү шін қ олданылады. Мұ ндай пештердің табандарында қ ұ быр, рельс немесе ролик тү ріндегі ыстық қ а тө зімді материалдардан жасалғ ан бағ ыттағ ыштар орнатылады, олармен қ ұ йылғ ан немесе ө зара жалғ анғ ан табандар арқ ылы қ ыздырылатын бұ йым тасымалданды.

Табанның ысырылуы электр механикалық немесе гидравликалық итергіш қ ондырғ ымен қ амтамасыз етіледі. Басқ а пештермен салыстырғ анда мұ ндай пештердің артық шылығ ына қ арапайымдылығ ы, ыстық қ а тө зімді материалдарында қ иын бө лшектердің жоқ тығ ы жатады. Олардың кемшілігі -қ олданылатын табандарда электр энергиясының шығ ыны жоғ ары жә не жылу жоғ алту кө п, табандардың қ олданылу уақ ыты шектеулі.

Итергіш пештер ірі дұ рыс формамен бұ йымдарды қ ыздыруғ а арналғ ан, ә рі табансыз жасалады. Сонымен бірге қ ыздырылатын бұ йым бағ ыттағ ышқ а тікелей орналыстырыла береді. Итергіш сутекті пештер сутегі қ ыздыруын қ ажет ететін ә р тү рлі ө ндірісінде, металл-керамика бө лшектері мен қ атты балқ ыма ө ндірісінде, керамика пісіру мен ө ртеуде, металл бө лшектерін бекіту мен ө ртеуде қ олданылады. Сутегін қ олданғ анда қ орғ алғ ыш газ ретінде пеш камерасының шығ ысы мен кірісіне жұ мысшы газ талғ амы туралы белгі беретін «шамдар» орнатылғ ан. Ә рбір пештің қ ұ рамы ө здігінен реттеліп, сутегі мен азот ү шін шығ ын кө рсеткіші бақ ыланып отырады. Пештің шығ ару камерасы жарылғ ыш қ оспа жиналғ анда жарылыстан қ орғ ану ү шін сақ тандыру қ алпақ тары орнатылғ ан.

Созылмалы электр пеші сымдар, прут немесе ленталарды қ ыздырғ ыш камера арқ ылы ү здіксіз созып ө ткізетін ү здіксіз жұ мыс жасайтын пеш. Ол қ ыздырғ ышты муфелі бар, ө зінен қ ыздырылатын бұ йымды ө ткізеді.

Жұ мыс температурасы 1500 К дейін қ ызатын металл муфелі қ амтылғ ан, ал одан да жоғ ары температурада керамикамен қ апталғ ан 1600 К температуралы пештер кө п каналды алунд муфелімен қ амтамасыз етілген, оның ү стіне молибден қ ыздырғ ышы оралғ ан.

Созылмалы пеште сонымен бірге аралас қ ыздыру ә дісі қ олданылады: тікелей - байланыста келтірілген ролик кө мегімен, жанама - қ ыздырғ ыш кө мегімен. Жанама қ ыздыру термоө ң деу ү рдістің прут ұ штарын басымен соң ында, тікелей қ ыздыру мү мкін болжағ анды қ амтамасыз етеді.

Металл балқ ыту ү шін кедергілі электр пештері. Мұ ндай типтегі қ ондырғ ыда қ алайы, қ орғ асын шырыш балқ ыту жә не шардың негізіндегі ә р тү рлі балқ ымалар, 600-800 К балқ у температурасы бар басқ а металлдар балқ ыту жү ргізіледі. КЭП алюминий мен оның балқ ымаларын балқ ыту оның ү лкен жетістігі болып саналады, себебі ү лкен дә режелі тазасын аламыз. Пештің ү лкен жетістігі қ ұ рылысының қ ар