Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Электр термиялық кедергі қондырғыларының физика-техникалық негізі мен жіктелуі




Электр термиялық қондырғылар мен олардың қолданылу аймағы.«Электр термия» түсінігі өнеркәсіптің әр түрлі салаларындағы технологиялық үрдістерді біріктіреді және оның негізіне электр энергиясының көмегімен бұйымдар мен материалдарды қыздыру жатады. Электр энергиясын қыздыруға пайдалану көптеген артықшылықтарға ие:

- қоршаған орта ластануының айтарлықтай төмендеуі;

- кез келген жанармайды өртегенде жететін деңгейді қамтиды және қатаң берілген температураны алу;

- интенсивті бағытталған жылу шектігін жасау;

- қыздырылған кеңістікте берілген температура өрісіне жету;

- вакуумдағы және кез келген химиялық құрамды газды ортадағы бұйым мен материалды қыздыру мүмкіндігі;

- қыздыратын заттан тікелей жылу энергиясының бөлінуі.

Электр қыздыруды жалынның орнына пайдалану кейбір технологиялық үрдістерде жанармайдың көп бөлігін үнемдеп, қызметшілер санын қысқартады. Электр термияда электр энергияның жылуға ауысуының келесі әдістерін ерекшелеуге болады.

Кедергімен қыздыру, одан электр тогы өткенде өткізгіш материалда жылу бөліну есебінен жүреді. Бұл қыздыру түрі Джоуль-Ленц заңына негізделген және тіке және жанама қозғалысты қондырғыларда қолданылады.

Тікелей әсер ететін қондырғылардағы жылудың бөлінуі тізбекке қосылған бұйым қызуымен жүреді. Қосалқы қондырғылардан жылу энергиясы арнайы қыздырғыш элементтен бөлініп, жылу беру заңы бойынша қыздырылатын объектіге жетіп отырады.

Екі жағдайда қыздырылатын объект қатты, сұйық немесе газ тәрізді жағдайда бола алады. Индукциялы қыздыру электр магниттік өріс энергиясының қыздырылатын денедегі құйынды токтардың бағытталуымен жылулыққа ауысады және жылу бөліну Джоуль-Ленц заңы бойынша өтеді. Қыздыру тікелей немесе жанама әдіспен жүзеге асады. Оқшаулағыш материалдар мен жартылай өткізгіштердегі жоғары жиілікті электр өрісінің поляризациясы кезінде және өткізгіш шықпалы ток есебінен болатын диэлектрлік қыздыру.

Доғалық қыздыру материал өртке қарсы доғадан келетін жылу есебінен қызады, нәтижесінде доға мен электрод арасында жылу алмасу пайда болады.

Электронды және ион-сәулені қыздыру нәтижесінде жылу энергиясы тез қозғалған электронның немесе ионның жылдамдатылған электр өрісімен қыздырылатын объект бетімен қақтығысы болады.

Плазмалық қыздыру газды доға разряды немесе жоғары жиілікті электр магнит немесе электр өрісі арқылы өткізіп қыздыруға негізделген. Лазерлік қыздыру лазер-оптикалық квант генераторынан алынған жоғары концентрациялы жарық энергиясын жұтқандағы қыздыру есебіне негізделген.

Электрлік кедергінің физикалық негізі.Электрлік ток – электр өрісі әсерінен оң немесе теріс электр зарядтарының қозғалу бағыты. Бұл тек электрондар қозғалысымен қамтамасыз етіледі, себебі вакуумда қатаң катод пен электрон эмиссиясы жоғары өткізгіш қасиетін көрсететін металл мен материалда орын алады. Өткізгіш ортасында ток заттың бөлшектері – иондар қозғалысымен болса, екінші текті өткізгіш деп аталады. Оған электролиттер – ерітінді және балқымалар жатады. Плазма аралас өткізгіш электрондар теориясына сәйкес металлдар кристалды заттар, атом ядросы кристалл тор бұрышында орналасқан, ал олардағы кеңістік электрондармен (электрон газы) толған. Металлдарда бос электрон саны өте үлкен. Мысалы, мыс үшін ол шамамен 10233.

Электрондық теорияға сәйкес идеалды кристалл торда қозғалған электронның токтауы, шағылысуы, шашырауы болмайды, сондықтан металлдың электр өткізгіштігі мен электр тогын өткізуі шексіз үлкен. Шындығында бұлай болмайды. Металлдың электр өткізгіштігі соңғы өлшем көптеген факторларға тәуелді, әсіресе оның құрылымындағы ақаулар. Құрылым ақауына тордың геометриялық қисаюы, барлық мүмкін қоспалар жатады.

Металл температурасы артуымен оның кристалл тор түйіндеріндегі атомдары үлкен амплитудамен тербеледі. Бұл оның бос электрондарымен соқтығысу мүмкіндігін арттырады. Сәйкесінше температура жоғарылауымен электр тогының өту кедергісі де артады.

Екінші текті өткізгіштер – электролит – ерітінділер немесе қышқыл, тұз, негіз және плазма балқымалары – екі түрлі электр өткізгіштер – электрондық және иондық. Тұрақты токта ерітінділер мен балқымаларда айтарлықтай Фарадей заңына сәйкес өткізгіштік байқалады. Бұл жағдайдағы электрон тогының үлесі үлкен емес. Айнымалы ток кезінде ток жиілігі артуынан ұлғаятын электронда ток үлесі пайда болады. Бұл жағдайда заттың тасымалдану үрдісі болмайды, себебі кез келген жаңа период өткен қозғалыстағы электрод полярлығын жояды.

Плазмада екі түрлі өткізгіштік байқалады, электронды және ионды ток плазмасының құрамы, температурасы, қысымына тәуелді.

Қыздыру үрдістерінде екі түрлі өткізгіш қолданылады, жылу тиімділігі ағымды ток құраушы электрондыққа тура пропорционал.

Электролиз ваннасы үлкен күшті тұрақты токпен әлсіз қызады, ал айнымалы токта электрод қазаны минералды суды қайнауға дейін қыздырады.

Осыдан шығып, әрі қарай қыздыру қондырғыларының жылу тиімділігін талқылаған, онда электрондық ток өтіп жатыр, олардың жылулық әсері тұрақты және айнымалы токта белгілі тәуелділіктермен өрнектеледі.

Токтың тығыздығы, электр өрісі кернеуі мен заттың электр өткізгішті Ом заңымен анықталады (3.7-сурет).

 

 

3.7-сурет. Өткізгіштің өткізгіштігі

 

Жалпы түрде бұл заңдылық келесі түрде көрсетіледі:

 

, (3.46)

 

мұндағы j – ток тығыздығы, A/см2; neni – cәйкесінше электрон мен ион зарядының тасымалдағыштарының тығыздығы, 1/см3; - Е=1В/см кернеу кезіндегі электр өрісі бағытының зарядталған бөлшектер дрейф жылдамдығына тең электрон мен ион қозғалғыштығы, е0 – электрон заряды.

 

Металлдарда ток тек электрондардың әсерімен жүретіндіктен (3.46) теңдеуді келесі түрде жазамыз.

 

, (3.47)

 

бұдан:

 

, (3.48)

 

мұндағы б – заттың түрі мен күйі, - заряд тасымалдағыш концентрацияға тәуелді заттың электр өткізгіштігі.

 

Металлдарда токты келесі түрде анықтауға болады:

 

. (3.49)

 

Өткізгіштікке кері шаманы меншікті электр кедергісі деп атайды. Ол өткізгіштік тәуелді факторларға тәуелді және барлық металдар үшін температура артуымен өседі. Берілген t температурада өткізгіштің меншікті кедергісі:

, (3.50)

 

мұндағы - өткізгіштің 293 К температурадағы меншікті кедергісі; α – электр кедергісінің температуралық коэффициенті, Ом/К.

Температура кедергісінің абсолютті бөлігі нольге жақындағанда жылу тербелістерімен берілген атом торлары нольге ұмтылады, тек кедергі ғана қалады, ал ол тор ақауларымен берілген (қоспалар және т.с.с.). Екінші текті өткізгіштерде температура артуымен электрөткізгіштік артады.

Токтың қосымша кернеуге тәуелділігі, заттың вольт-амперлік сипаттамасы.Егер де сипаттамалар тұрақты кернеуге сәйкес тұрақты токтың мәндерінің тәуелділігімен өрнектелсе, оларды статистикалық деп атайды. Жеткілікті токтың тез өзгеруінің сипаттамалары динамикалық деп аталады.

 

Меншікті статистикалық кедергі рст сипатталатын берілген нүктеге координаттың бас нүктесінен түсірілген сәуле бұрышының тангесіне пропорционал рст=tg . Динамикалық кедергі сипаттама нүктесінің түзуіне жанама бұрышының тангесіне пропорционал рдин=tg . Меншікті кедергіден өткізгіштікке ауысуы келесі өрнекпен сипатталады:

 

, (3.51)

 

мұндағы ctg =б= j/dE - меншікті дифференциалды өткізгіштік деп атайды.

 

Айнымалы ток өрісінде өткізгіштің өткізгіштігі кешендік өлшем болып табылады.

 

, (3.52)

 

мұндағы δ, b - өткізгіштіктің активті және реактивті құраушысы.

 

Айнымалы токтың төменгі жиілігінде өткізгіштік тұрақты ток кезіндегі өткізгіштікке тең.

Vэ электрон жылдамдығы, электр өрісінен өткен Е потенциал айырымы.

 

. (3.53)

 

Мысалы, U=40 кВ, Vе=118,6 мың кмк үшін потенциал айырымы U аймақтан өткенде электрон кинетикалық энергияға WE=eU ЭВ (электрон-вольтке) ие болады.

Электрондардың атомдармен соқтығысуы және әсерлесу әсерінен қосымша электр өрісі бағытындағы орташа жылдамдығы өте аз болуы мүмкін, себебі соқтығысқанда металл құрылымдық элементтерінің электроны электр өрісінен алған энергиясымен ауысады, бұл өткізгіштің қызуымен байқалады.

Өткізгіштен электр тогы өткенде бөлінген жылу мөлшері өткізгіш кедергісіне, тізбектегі электр тогына, өту уақытына тәуелді және Ленц-Джоуль заңымен анықталады:

 

. (3.54)

 

Егер де кедергіні R өткізгіштің меншікті кедергісі р арқылы өрнектесек, онда өткізгіште бөлінетін қуат:

 

, (3.55)

 

мұндағы S – қиылысу ауданы, м2; - өткізгіш ұзындығы, м.

 

Электрлік жылыту және электрлік қыздыру қондырғылары.Электрлік қыздыру қондырғылары келесі жағдайларда қолданылады:

- заттарды сіңдіру кезінде;

- боялған соң кептіру үшін;

- құрылыс жұмысы кезінде ғимаратты кептіру кезінде;

- технологиялық мақсатта газды жылыту үшін;

- ғимаратты жылыту үшін;

- пластикалық және тұтқыр материалды қыздыру үшін және сұйығы бар көлемді еріту үшін;

- қатты денелер мен қондырғыларды қыздыруға – пресстік, штамп; технологиялық құбырларды: бетон, грунт және жол жабындарын жылыту үшін.

Электрлік жылыту мен электрлік қыздыруда әр түрлі электр қыздырғыш қондырғылар пайдаланылады. Оларға электр калориферлер, фендер, радиациалық қыздырғыш әр түрлі қондырғылар, электрлік қазандар, электр жылулық аккумулятор қондырғысы, грунтты (топырақты) еріту қондырғылары, бетонды, жол жабынын қыздырғыштар және т.б. жатады.

Электрлік калорифер. Бұл электрлік қыздырғыш аппарат, қыздырғыш элементтен және желдеткіштен құралған. Ол технологиялық үрдістерде әр түрлі газдар мен ауаны қыздыруға арналған. Мұндай электрлік калориферлер еріксіз конвекциялы интенсивті жылу алмасуды қамтамасыз етеді, еркін конвективті әдісті жылу алмасу қондырғыларының электрлік қыздырғыш қондырғы бетімен салыстырғанда бірнеше есе аз қыздыру бетіне ие. Жоғары емес температурада қыздырғыш элемент (500К) калориферлерде аспалы оқшаулатқыштардағы ашық сым спираль қолданылады. Мұндай типтегі калориферлер үлкен емес гидравликалық кедергіге ие.

Калориферлерде қарапайым және қабырғалы құбыр сияқты электр қыздырғыштар қолданылуы мүмкін, ол дамыған қыздыру бетіне ие.

Жылытқыш калорифер құбырлы қабырғалы қыздырғышы бар ауаны 400К дейін ауамен қыздыру, желдету, жасанды климатпен кептіру қондырғыларының жүйесі үшін қолдануға арналған. Ол сыртқы қабықтан және құбырлы қыздырғыш элементтерден құралған. Кіретін ауаның берілген температурасы электр түйіспелі термометрмен реттеліп, калориферден ауа шығар ауыздағы белгі бергішпен басқарылады.

Ауаны жоғары температураға (1200К) дейін қыздыру үшін металл құбыры бар қыздырғыш элементті калорифер қолданылады: оның ішімен жүре отырып, ауа қыздырылады. Құбыраралық кеңістік фасонды керамикалық блокпен толтырылған. Жеке құбырлар өзара ақырғы аймақтарда қосылған.

Радиациялық электр қыздырғыштары. Өнеркәсіптің әр түрлі салалары мен ауыл шаруашылығында қоршаған ортаға энергияны сәлеленумен беретін радиациялық қыздырғыштар кең қолданылады. Сәуленің қыздыратын денеге енуі сәуле ұзындығы мен дене мөлдірлігіне тәуелді. Әр түрлі толқын ұзындығында қыздыру үшін сәйкес радиациялық сәулелендіргіштер бар.

Жарық (шам) сәулелендіргіш вольфрам жібінен және шыны қолбадан жасалынған. Төменгі бөлігі жарық сәулелерін бағыттау үшін колба түбі алюминийден жасалған. Волфрам жібі - шамамен 2200К, максималды сәулеленумен 1,3 мкм толқын ұзындығына келеді. Негізгі энергия 0,5-3,5мкм толқын ұзындығына диапозонында сәулеленеді.

Жарық кварц сәулелендіргіш кварц шынылы құбырдың ішіне волфрам, нихром немесе хромалюминий спиралы салынады. Шам сәулелендіргішімен салыстырғанда ол үлкен қызмет ету уақытына ие, қуаты аз габаритті өлшемге ие және үлкен тығыздықты сәулелігін (60кВт/м2 дейін) алуға мүмкіндік береді.

Жарық сәулелендіргіштер құбыр сияқты электрлік қыздырғыштардың фокусында жылтыр шағылыстырғыш орналасқан. Сәулелендіргіш бетінің жұмыстық температурасы 700-1000 К, максимум сәулелену 2-5 мкм толқын ұзындығына сай келеді.

Электрлік кептіргіш. Кептіргіш үшін қондырғы радиациялық немесе аралас құрылымды болады, мұнда жылу сәулеленуі конвекциямен (конвективті радиациялық типтегі қондырғы) бірге жүреді.

Кептіргішті құрастыру кезінде әсіресе кептіру кезінде жарылғыш қауіпті заттар бөлінгенде ауа алмасуды қамтамасыз ету жеткілікті,.

Конвективті кептіру кезінде әр түрлі калорифер қолданылады, олар қыздыру камерасының (калорифер қалдықтары) сыртында орналасуы мүмкін.

Үлкен өнімділікте кептіргіш үздіксіз жұмыс істеуі мүмкін (әдістеме бойынша). Бұл жағдайда кептірілетін заттар немесе материалдар камера қабырғасына қыздырғыш элементтен қашық орналасады және тасымалдағыш құралдың (транспортер конвейр және ТСС) көмегімен ауыстыралды.

Әр түрлі текті беттерді кептіру үшін қондырғы ретінде арнайы сәулелендіргіш панельдер (3.8-сурет) қолданылады. Панель қыздырғыштары нихром спираль түрінде керамикалық құбырға оралып дайындалады.

Панельдердегі жылу көзі ретінде құбыр электрлік қыздырғыштар мен әр типті шамдар пайдаланады. Панельдің сипаттаушы деталь шағылыстырғыш экраны бастапқы шығу нүктесінің артында орналасқан. Экранның көмегімен жылу легінің көп бөлігі қыздырылатын бет жағына бағытталады. Жылу жоғалтуды азайту үшін панельдің артқы қабырғасына жылу оқшаулатқышы орналастырылады.

 

 

3.8-сурет. Көшпелі сәулелендіргіш панель

 

Панель-сәулелендіргішті іске қосылу сұлбасы екі режимді іске қосуға мүмкіндік береді: үздіксз және реттелетін, мұнда берілген температураға қыздырғыш жеткенде өзінен өзі істен шығады, ал температура төмендегенде іске қосылады.

Электрлік жылыту қондырғыштары. Электр жылыту өз өзін басқа энергия түрлерінің шығыны жоғары, жанармай қамтамасыз ету айтарлықтай қиын, экологиялық фактор - қоршаған ортаның тазалығы сақтау шарт болғанда және түнгі уақыттағы электр энергиясын пайдалану электр жүйесі мен станциясының тәуліктік жүктемесіне тең болғанда ақтайды.

Электрлік жылытудың келесі түрлерін атап көрсетуге болады:

- ауаны электрлік калориферлермен жылыту,

- ауаны панель қыздырғыш көмегімен жылыту;

- ауаны төмен температуралы сәулелену қыздырғышын пайдалану арқылы жылыту.

Жоғары гигиеналық шарттары бар (емхана, операция бөлмесі, т.б) арнайы бөлмелер мен ғимараттарды жылыту үшін көптеген жағдайларда электрлік калориферді пайдалану арқылы ауаны жылыту қолданылады. Бұлардан басқа бөлемелерді жылыту үшін табиғи конвекциялы (қыздырғышты панелі бар) электрлік жылытқыш қолданылады, оларда желдеткішсіз калориферден тиімді айырмашылық бар. Сонымен бірге жылыту кезінде жылытқыштар бөлменің әр түрлі бөлігінде орналасуы мүмкін, арнайы ауа таратқышсыз-ақ жылу біртұтас тарайды.

Бөлмелерді жылыту үшін жылу аккумуляторлық қондырғылар қолданылады. Олар түнгі уақытта электр желісіне қосылып, бөлмені қыздыру үшін жұмыс істейді және бір уақытта жылу аккумуляторында жылуды сақтайды. Содан күндізгі уақытта олар электр тізбегінен сөндірілсе де, жылытылатын бөлмеде қосымша жылуды береді. 3.10-суретте электр жылытқыш қондырғылы жылуаккумулятор элементінің сұлбасы келтірілген.

Қуатты таңдау мен жылу аккумуляторы қабілетін орнату жердің климаттық жағдайымен жылытылатын бөлме ауданымен анықтылады. Көптеген жағдайда жылу аккумулятор элементі ретінде үлкен көлемде электрлік қазандар пайдаланылады.

Жылу аккумулятор элементі пайданалатын жүйелер берілген ауданда электр энергиясымен қамтамасыз ететін электр станцияның жұмысына көмектеседі, себебі станцияның түнгі уақыттағы жүктемесі артады, сондықтан тәуліктік жүктемені теңестіріп, электр жүйесінің қуаттылығын дұрыс пайдалануға әкеледі.

Төмен температуралы жылытқышы бар электрлік жылыту іске қосылғанда жылытқыш бет ретінде еден, төбе мен бөлме қабырғаларының ішіне тағы да жылытқыш элемент бекітіледі. Жылытудың мұндай әдісі бөлмеде температураның дұрыс таралуын, қыздырғыш қондырғының массасын азайтуға, жақсы гигиеналық шарттар қоюға мүмкіндік береді.

Ұқсас жылу жүйесі екі түрлі болуы мүмкін:

а) қыздырғыш элемент жылу шығаратын бет ауданымен салыстырғанда үлкен ауданда орналасқан кезде жылу қатты немесе иілгіш орнатылған элементтен бөлінетін жүйелер;

б) жылу лебін тарататын жылу өткізгіш құрылыс материалына орнатылған жылытқыш жүйелер.

Қыздырғыш қондырғылардың жұмыс режимі бөлмедегі температураға тәуелді реттеледі. Бөлмелерді жылыту еденге арнайы жылу бөлгіш элементтер орнатылуымен орындалады, ол 3.9-суретте көрсетілген.

 

3.9-сурет. Электрлік жылу аккумуляторлы қыздырғыш

 

Кедергілі электр пештері. Кедергілі электр пештері (КЭП) машина жасау, металлургия, жеңіл және химия өнеркәсібінде, құрылыста, тұрмыстық және ауыл шаруашылығында қолданылады. Кедергілі электр пештерінде өңделетін материалдар мен технологиялық үрдіс түрлері алуан түрлі, олар аз серия типті жеке ретте шығарылуда.

КЭП жүргізілетін технологиялық үрдістерде тек электр тогымен қыздыру қолданылады. Бірнеше жағдайларда қыздырудың вакуум немесе қорғағыш газдарда қыздырылуы қолданылады. Сондықтан пеш қондырғыларын бөлшектік құрылымынсыз жалпы қарап шығамыз.

Кедергілі электр пештер екі түрлі орындалумен шығарылады; КЭП жанама және тура әсерлі. Жанама әсерлі КЭП-де электр энергиясымен арнайы қыздырғыштарда жылуға айналады, сосын жылу өткізгіштік, конвекция және сәулелену көмегімен жұмыс кеңістігіне өткізіледі. Тікелей әсерлі КЭП қыздырылатын дене электр тізбегіне міндетті түрде қосылады.

Жанама әсер ету пештеріндегі қыздырғыш элементтер мен КЭП тікелей әсер ету тізбегіне қосылатын қыздырылатын дене бірінші немесе екінші текті өткізгіш бола алады.

КЭП жететін температурасының деңгейлері бойынша келесі қатарда орналастыруға болады:

- төмен температуралы (900-1000К);

- орташа температуралы (1000-1400К);

- жоғары температуралы 1400 К жоғары.

Жоғары температуралы үшін әр түрлі материалдар қыздырғыш элемент дайындауға өртке қарсы және жылу оқшаулау материалдары қолданылады. Пеште орындалатын технологиялық үрдіс топтары бойынша КЭП қыздырғыш және балқытқыш деп бөлінеді, ал жұмыс режиміне сай периодты және үздіксіз жұмыс істейтін болады. Өзінің ретіне сай периодты жұмыс істейтін пеш әр түрлі технологиялық үрдістерге қызмет еткені үшін камералық, шахталық, қалпақты, қозғалтғыш камералы, элеваторлық болады. Үздіксіз қызмет ететін КЭП ішінде конвейрлі, итергіш, рольганды, карусельді, адымдағыш, соққыш, барабанды және таратқыш бар.

Атауларынан көрініп тұрғандай пештің жұмысшы кеңестігіне қыздырылатын дененің орналасуына, механизмімен әдісіне байланысты бір бірінен ажыратылады. Пештің өлшемімен қуатты қажетті өнімділік, қыздыру деңгейі мен қыздырылатын материалдық жылу физикалық сипатына сәйкес анықталады.

Бақыланатын атмосфералы пештерде инертті газдар, арнайы газдар қоспасы қолданылады, себебі бұйым беті термохимиялық өңделген азотпен, цементация мен нитроцементация, бөлшектің төмен тұрақтылығы мен беттік беріктікті арттыру ортасы бар әр түрлі технологиялық үрдістер үшін, яғни оксид металлды тотықсыздандыру мен қиын еритін металл (вольфрам, молибден, ниобий, тантал т.б) ұнтақтарын біріктіру пештері шығарылады.

Пеш қондырғыларында режимді реттеуден басқа көмекші операциялар автоматтандырылады, мысалы, бұйымды алып салу мен шығару, пеш ішінде тасымалданып қыздырылатын көлемде газды құрам атмосферасын реттеу және ваккум құраушы насостар.

Периодты әсер ету пештерінде қыздырылатын дене жұмысшы камераға орнатылып, қозғалмаған күйі берілген температураға дейін қыздырылады. Әдістемелік пештерде қыздырылатын бөлшектер пештің бір басынан оның бойымен тасымалданады, берілген температураға дейін қыздырылып, пештің екінші басынан шығарылады. Мұндай пештердің температурасы әр түрлі нүктелерде бірдей емес. Температура пештің кірген аузынан шығатын жеріне дейін артады. Үздік жұмыс жасайтын пештер периодты жұмыс жасайтын пештерге қарағанда қиынырақ, себебі ондағы бөлшектер тасымалы пеш камерасынан қашық өтеуі тиіс, бірақ мұның, бірдей габаритті өлшем бойына өнімділігі артық және термо өңдеу режимінде интенсивті режимінен қамтамасыз етілген. Сондықтан үздіксіз қызмет ету пеші жаппай ірі сериялы өндірісте қолданылады.

Периодты жұмыс жасайтын кедергілі электр пештері қалпақты пеш -төменгі жағынан ашық көтергіш қыздырғыш қалпақты және қозғалмайтын қабырғалы периодты жұмыс жасайтын пеш (3.10, а-сурет) қыздырылатын бөлшектер 5 арнайы көтергіш-тасымал қондырғысымен 1 қабырғаға орнатылады. Үстіне алдымен ыстыққа төзімді қалпақ-муфель, сосын негізгі қалпақ 2 пештің камерасы отқа төзімді металл каркастан жасалынған. Қыздырғыш элементтің қоректенуі иілгіш сымдар мен штепсель айырғышымен (разъемымен) жасалады.

Қыздырыу аяқталған соң электр қорек қалпағы өшіріліп, ол көрші қабырғаға көтеріледі, онда келесі қыздыру орнатылған ыстыққа төзімді суу муфелі астындағы қабырғада болады, ол қажетті суу жылдамдығымен қамтылған.

Қалпақты пештерде әрбір циклде муфель мен қабырғада қосымша сақталған қалпақтағы жылудың 10-15% құрайтын жылу жоғалып отырады.

Қалпақты пештер қуаты бірнеше жүздеген киловаттқа жетеді. Қалпақ пен муфель герметикалық қапталғандықтан, қосымша сақталған қалпақтағы қызу мен суу қорғаныш атмосферасында жүргізіледі.

 

 

а) - қалпақты б) - элеваторлы в) - камералы г) - шахталы; 1 - қабырға;

2 - пеш камерасы; 3 - ыстыққа төзімді муфель; 4 - қыздырғыш элемент; 5 - қыздырылатын бұйым; 6 - түсірелетін табан; 7- көтергіш қондырғы;

8 - жабын; 9 - механизм.

 

3.10-сурет. Кедергілі периодты жұмыс жасайтын пештер

 

Элеваторлы электр пеші - төменгі жағынан ашық қозғалмайтын қыздырғыш камералы 2 және түсетін ысырмалы 6 периодты жұмыс жасайтын пеш. Осі цилиндрлі немесе тік бұрышты камералы болып келеді, цех еденінен 3-4 м жоғары деңгейде орналастырылған калоннасы бар (3.10,б-сурет).

Пештің асты гидравликалық немесе электр механикалық көтергішпен көтеріліп, түсіп отырады. Қыздырылатын бұйымдар 5 термеге салынады. Ескек көмегімен пеш астына әкелінеді де, көтергішпен 7 камераға көтеріледі. Технологиялық үрдіс біткен соң түсіріліп, бұйым алынады.

Төмен температуралы пештерге қыздырғыштар 4 қабырғада орналасқан. Жоғары температуралы пештерде қыздырғыш қабырғамен еденде орналасқан.

Элеватор пештері өртеу, эмальдауға, цементтеуге, керамикалық бұйымды өртеуге арналған. Пештер көп сатылы трансформатормен біріктіріледі. Элеватор пештері ондаған тоннаға, 600 кВт дейінгі қуат пен 1500К температураға есептелген.

Камералы электрпеш (3.10, в-сурет) - заттарды салу мен түсіру горизонтал бағытта жүргізілетін периодты жұмыс жасайтын қыздырғыш камералы пеш. Камералы пеш тікбұрышты камерадан 2, өртке қарсы футеровкалы жылу оқшаулағыштан 8 жабын және металл қабықты бөлмеден тұрады. Пешке заттар алдынан ашылатын есік арқылы кіріп шығады.

Камералы пештің табанында ыстыққа төзімді қыздырғыш 4 плиталар орналасқан. Пеште 100 К-ге дейін жылу алмасу сәулеленумен немесе пештің тұйық циркуляциясын қамтамасыз ететін еріксіз конвекция есебінен жүреді.

1800 К температураға дейін жұмыс жасайтын пештер ауа басқарылатын атмосферасында болады. Үлкен пештерде шығару мен кіргізу механизмдендірілген.

Шахты пеші дөңгелек, квадрат немесе тікбұрышты шахта түрінде болады, үстіне қақпағы жабылып жасалады. Ондағы қыздырғыш элементтер көлденең қабырғада орналасқан. Мұндай пештің сызбасы 3.10, г-суретте келтірілген.

Үздіксіз жұмыс жасайтын кедергілі электр пештері (әдістемелік пештер). Бекітілген технологиялық үрдістің термоөңдеуінің өнімділігін арттыру үшін үздіксіз жұмыс жасайтын пештер қолданылады. Технологиялық үрдісі қажеттілігіне тәуелді мұндай пештерде заттардың берілген температураға дейін қыздырудан басқа осы температурада ұстау мен суытуға болады. Мұндай жағдайда пеш бірнеше аймақтың ұзындығына байланысты технологиялық үрдістің өткізілу шартына тәуелді.

Үздіксіз жұмыс жасайтын пештер бірнеше пештерден тұратын агрегаттар автоматизация мен механизациясынан тұрады. Жиі мұндай желі өзіне қосу мен жіберу пештерін қосып кептіреді.

Үздіксіз жұмыс жасайтын пештердің құрылысы негізінен жұмысшы пешінің кеңістігінде қыздырылатын дененің тасымалына байланысты ажыратылады.

Конвейерлі пеш - затты горизантал конвейерде тасымалдайтын үздіксіз жұмыс жасайтын пештер (3.11-сурет).

 

 

3.11-сурет. Конвейер пеші

 

Пештің табаны - екі білік (білік) арасына тегіс тартылған конвейер, қозғалысқа арнайы қозғалтқышпен келтіріледі. Қыздырылатын заттар конвейерге орнатылып, онымен пештің жұмысшы кеңістігі арқылы өткізіледі. Конвейер лентасы өрілген нихром торынан, штампталған тастан және арқаннан, сонымен бірге қиын қызатын бұйымдардан жасалуы мүмкін. Конвейер пеші камерасына орналасып суымайды. Бірақ конвейер білігі өте ауыр жағдайда жұмыс істеу кезінде суытуды қажет етеді. Сондықтан конвейердің соңдары пештен тыс әкетіледі. Бұл жағдайда да біліктің жұмыс жағдайы жеңілдеп, конвейердің кіріп, шығу шектерінде жылу жоғалымы артады. Конвейер пештеріндегі қыздырғыштар жабын немесе конвейер лентасының жоғарғы бөлігінің астындағы табанда, жиірек көлденең қабырғаға орнатылады.

Конвейер қыздырғыш пештері негізінен ұсақ бөлшектерді 1200 К температураға дейін қыздыруға қолданылады.

Жоғары температуралар үшін (1400 К жоғары) үздіксіз жұмыс жасайтын затты жұмыс кеңістігінен қашық итеріп тасымалдайтын - итергіш пештер қолданылады. Олар ұсақ, ірі бөлшектерді қыздыру үшін қолданылады. Мұндай пештердің табандарында құбыр, рельс немесе ролик түріндегі ыстыққа төзімді материалдардан жасалған бағыттағыштар орнатылады, олармен құйылған немесе өзара жалғанған табандар арқылы қыздырылатын бұйым тасымалданды.

Табанның ысырылуы электр механикалық немесе гидравликалық итергіш қондырғымен қамтамасыз етіледі. Басқа пештермен салыстырғанда мұндай пештердің артықшылығына қарапайымдылығы, ыстыққа төзімді материалдарында қиын бөлшектердің жоқтығы жатады. Олардың кемшілігі -қолданылатын табандарда электр энергиясының шығыны жоғары және жылу жоғалту көп, табандардың қолданылу уақыты шектеулі.

Итергіш пештер ірі дұрыс формамен бұйымдарды қыздыруға арналған, әрі табансыз жасалады. Сонымен бірге қыздырылатын бұйым бағыттағышқа тікелей орналыстырыла береді. Итергіш сутекті пештер сутегі қыздыруын қажет ететін әр түрлі өндірісінде, металл-керамика бөлшектері мен қатты балқыма өндірісінде, керамика пісіру мен өртеуде, металл бөлшектерін бекіту мен өртеуде қолданылады. Сутегін қолданғанда қорғалғыш газ ретінде пеш камерасының шығысы мен кірісіне жұмысшы газ талғамы туралы белгі беретін «шамдар» орнатылған. Әрбір пештің құрамы өздігінен реттеліп, сутегі мен азот үшін шығын көрсеткіші бақыланып отырады. Пештің шығару камерасы жарылғыш қоспа жиналғанда жарылыстан қорғану үшін сақтандыру қалпақтары орнатылған.

Созылмалы электр пеші сымдар, прут немесе ленталарды қыздырғыш камера арқылы үздіксіз созып өткізетін үздіксіз жұмыс жасайтын пеш. Ол қыздырғышты муфелі бар, өзінен қыздырылатын бұйымды өткізеді.

Жұмыс температурасы 1500 К дейін қызатын металл муфелі қамтылған, ал одан да жоғары температурада керамикамен қапталған 1600 К температуралы пештер көп каналды алунд муфелімен қамтамасыз етілген, оның үстіне молибден қыздырғышы оралған.

Созылмалы пеште сонымен бірге аралас қыздыру әдісі қолданылады: тікелей - байланыста келтірілген ролик көмегімен, жанама - қыздырғыш көмегімен. Жанама қыздыру термоөңдеу үрдістің прут ұштарын басымен соңында, тікелей қыздыру мүмкін болжағанды қамтамасыз етеді.

Металл балқыту үшін кедергілі электр пештері. Мұндай типтегі қондырғыда қалайы, қорғасын шырыш балқыту және шардың негізіндегі әр түрлі балқымалар, 600-800 К балқу температурасы бар басқа металлдар балқыту жүргізіледі. КЭП алюминий мен оның балқымаларын балқыту оның үлкен жетістігі болып саналады, себебі үлкен дәрежелі тазасын аламыз. Пештің үлкен жетістігі құрылысының қарапайымдылығына қорек көзінің технологиялық үрдісі жатады. Бұл микроүрдісор мен робот-манипуляторды пайдалану арқылы әр түрлі автоматтауға мүмкіндік берді. Бұл пештер тиімділігі жоғары іштен жану қозғалтқышының поршені мен көптеген бөлшектер дайындауға қолданылады.

КЭП құрылысы бойынша пайдалану тигельді және камералы (немесе ванналы) болып бөлінеді.

Тигель пештері (3.12-сурет) металл ыдыс-тигель орналасып, ол отқа төзімді металл 5, сырты металл қабықпен 6 қапталған. Тигель мен футеровка арасында 4 электр қыздырғыш орналасқан.

3.12-суретте тигельді КЭП құрылысы келтірілген, ол механикалық дозотормен қамтамасыз етілген және көптеген басқа құрылыстарда жаппай өндірісте қолданылады, яғни металл дозирлеу робот-манипулятор да аралық ковш немесе электр магниттік, механикалық қондырғы көмегімен металл формасында өндіріледі. Біздің нысанымызда механикалық ығыстырғыш 2 төмен, жоғары бағыттауыш коллонна картасына орналастырылған. Металл ерітіліп, қажетті температура деңгейіне жеткізілген соң, ығыстырғыш төмен тигельге түсіп металдың порциясын шығарады, ол металл машинасына бағытталады. Алюминий балқытылғанда электр энергияның меншікті шығыны 700-750 кВтсағ/кг, ПӘК пештің 50-55% КЭП тигельді басқа құрылыстары көлденеңді механизмге ие, ал пешті қисайтуға мүмкіндік береді және ерітілген металл құйылады.

 

 

3.12-сурет. Кедергілі тигель пеші

 

Камералы пештер көлемі бойынша тигельдің үлкен және алюминийді құймаға құюға қолданылады.

Ванна типті КЭП жұмысы кезіндегі меншікті электр энергия шығыны 600-650 кВтсағ/кг, ПӘК - 60-65%.

КЭП барлық типінде қыздырудың тек екі әдісі ғана қолданылуы мүмкін - ішкі және сыртқы ішкі қыздыратын қыздырғыштар (ТЭН-дер) ерітілген металлда орналасқан және 800-850 К жоғары емес температурада жұмыс жасайды. Сыртқы орналасуда ашық жоғары температуралы қыздырғыштар пештің жұмысшы кеңістігінде 1100-1200 К температураны алады.

Тікелей (байланысқан) қыздыруды орнату. Тікелей қыздыруды орнату дегеніміз электр энергиясын жылуға ауыстыру қыздырылатын материал немесе бұйым арқылы Джоуль-Ленц заңы бойынша электр тогының өтуін токқа тікелей қосу арқылы электр тогын өткізеді.

Тікелей қыздыру ондық кедергісі бар, ұзындығы бойынша біртегіс қиылысқа ие бұйымдарды термоөңдеуде тиімді. Тікелей қыздыру температуралық шексіз, жоғары жылдамды, жоғары ПӘК-не ие.

Байланысты қыздыру орнату ков астының бөлшектерін қыздыруға, құбырды, сымды, пружинаны өртеуге арналған. Тікелей қыздырғыш периодты жұмыс жасайтын пештер прут және штабик пісіру мен қорғаныш атмосферасында 3000 К температураға дейін сирек және қиын балқитын металлдардың ұнтағын қыздыруға қолданылады.

Тікелей қыздыру қондырғысына өзіне келесі негізгі түйіндерді қосады:

а) төмендеткіш трансформатор, су суытқыш, 5-25 диапозондағы бірнеше кернеу деңгейі, дененің қызуын қамтамасыз етуші, әр түрлі кедергі;

б) су суытқыш қысқыштарға деңгейі төмен кернеулі трансформатордың орама шығысында дейін ток жүргізілген;

в) қыздырылатын денені бекіткіш қысқыштар мен қоректену байланысында қажетті қысым;

г) байланыс жүйесінің келтірілуі;

д) қыздыру үрдісін бақылау мен автоматты реттеу құралдары.

Алты үздіксіз жұмыс жасайтын қондырғыда сымды, құбырды, прутты қыздыру үшін қатты роликтер немесе қатты байланыстар қолданылады.

Тікелей қыздырғыш пештер көмір бұйымдарын графиттеу, карборунд алу үшін және т.с.с. қолданылады.

Графиттелген пештер бір фазалы тікбұрыш формалы көлемді қабырғалармен орындалады. Ондағы температурасы ваккум немесе бейтарап атмосферада 2600-3100 К дейін жетеді. Екінші реттік кернеу 100-250 В диапозонында реттеледі, 5-15 мың кВА қуат жұмсайды.

Күш тізбегінің кедергісі:

 

, (3.56)

 

мұндағы г- трансформотордың екінші орамасының кедергісі; гсп, гк -байланыс және қосқыш сымдардың кедергісі; гнг - қыздырылатын дененің кедергісі.

Тікелей қыздыру қондырғының пайдалы әсер коэффициентінің қорек тізбегіндегі жүктеме кедергіге тәуелділігі:

 

. (3.57)

 

Бұл трансформатордың екінші орама минималды кедергімен жасап, қыздырғыш қондырғыға жуықтау. Шынайы ПӘК 70-80%, cosφ =0,8.

 







Дата добавления: 2014-11-10; просмотров: 2592. Нарушение авторских прав

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2017 год . (0.019 сек.) русская версия | украинская версия