Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
Санкт-Петербургский Горный Университет
Кафедра электроэнергетики и электромеханики
Лабораторная работа
По дисциплине: Электротехнологические установки
По теме: Печи сопротивления
Выполнил: студент гр. ЭС-15
Рочев А.А.
Проверил: доцент Стрижова Т.А.
Санкт-Петербург 2018
Печь сопротивления представляет собой футерованную камеру. Тепло выделяется в нагревателе, после чего отдается нагреваемому изделию.
Электрические печи сопротивления по способу превращения электрической энергии в тепловую разделяются на печи косвенного действия и установки прямого нагрева.
Классификация печей нагрева сопротивлением по технологическому назначению
По технологическому назначению печи сопротивления косвенного нагрева можно разделить на три группы:
1) термические печи для различных видов термической и термохимической обработки черных и цветных металлов, стекла, керамики, металлокерамики, пластмасс и других материалов;
2) плавильные печи для плавки легкоплавких цветных металлов и химически активных тугоплавких металлов и сплавов;
3) сушильные печи для сушки лакокрасочных покрытий, литейных форм, обмазок сварочных электродов, металлокерамических изделий, эмалей и т. п.
Классификация электрических печей нагрева сопротивления по характеру работы
Электрические печи сопротивления обычно используют для термической обработки изделий, которые должны изменять свою температуру в соответствие с заданным режимом обработки. По первому способу изделие помещается в камеру печи и изменяют температуру внутри камеры в соответствии с графиком обработки, потом изделие выпускают, загружают новое, цикл повторяется. Такой способ принят в печах периодического действия (садочные печи).
Есть два вида садочных печей — камерные и шахтные.
Для печи периодического действия (садочной) характерно неизменное положение нагреваемого тела (садки) в течение всего времени пребывания в печи. Цикл работы печи включает загрузку, тепловую обработку по заданному режиму и выгрузку. Печь может работать круглосуточно (тогда циклы непрерывно следуют друг за другом) или с перерывами — в одну или две смены.
Расчет печи сопротивления
... электропечь косвенного нагрева, среднетемпературная, термическая, периодического действия шахтной конструкции. Расчет печи Провести тепловой расчет печи сопротивления для нагрева под термическую обработку валов из ... работы различают ЭПС периодического действия или садочные, в которых цикл работы последовательно включает загрузку, нагрев, технологическую выдержку, выгрузку, и ЭПС непрерывного действия ...
По второму способу камерные печи сопротивления создают несколько температурных зон в соответствии с требуемым графиком обработки изделия. Обрабатываемое изделие перемещается с заданной скоростью от загрузочного окна к разгрузочному. При такой организации процесса возможно движение изделий непрерывным потоком. Это печи непрерывного действия (методические).
Эти печи используют в условиях серийного производства, автоматизация технологического процесса предполагает обеспечение:
1. Автоматического перемещения изделия с заданной скоростью внутри печи.
2. Автоматическую подачу необработанных изделий и уборки обработанных.
3. Автоматическая стабилизация t° в температурных зонах печи.
Печи непрерывного действия особенно удобны для работы в поточных технологических линиях с металлообрабатывающими станками и другими агрегатами и устройствами.
Классификация электрических печей нагрева сопротивлением по температурному режиму
Печи сопротивления косвенного нагрева разделяются по температурному режиму на низко-, средне- и высокотемпературные.
У первых верхняя температурная граница лежит в пределах 600-650°С и процессы теплообмена идут с значительной или даже преобладающей ролью конвекции. Низкотемпературные печи часто называют конвекционными печами.
В средне- и высокотемпературных печах теплообмен внутри печи осуществляется в основном излучением, а доля конвективного теплообмена незначительна. Печи с преобладающим лучистым теплообменом иногда называют радиационными.
Среднетемпературные печи имеют верхнюю температурную границу 1200-1250 °С, определяемую возможностью применения для нагревательных элементов специальных сплавов сопротивления. Технологические применения этих печей весьма обширны: процессы закалки, нормализации, отжига, термохимическая обработка черных металлов, нагрев под обработку давлением черных и цветных металлов и т. п.
Названные группы печей отличаются как конструктивно, так и механизмом передачи тепла от нагревателя к изделию. Таким образом, в низкотемпературных печах основным механизмом передачи тепла является конвекция, т.е. в таких печах тепло передается потоком циркулирующего воздуха. Для интенсификации процесса теплопередачи низкотемпературные печи обычно снабжают вентилятором и нагреватель иногда размещается в отдельной камере. Эта камера связана с основной камерой каналами для циркуляции воздуха. В средне и высоко температурных печах основное тепло от нагревателя к изделию передается излучением. Т.о., в данных печах установка вентилятора не нужна, но необходимо наличие оптической связи между нагревателем и изделием, т.е. они должны быть размещены в общей камере.
Другие конструктивные отличия связаны с устройством футеровки и материалом нагревательных элементов. В низкотемпературных печах футеровка содержит только теплоизоляционный слой, а жесткость футеровки обеспечивается двумя связанными между собой внешними и внутренними каркасами.
В среднетемпературных печах в футеровке появляется огнеупорный слой, выполненный их легковеса. Этот слой имеет механическую связь с внешним каркасом печи, в связи с чем надобность во внутреннем каркасе отпадает.
Пайка в инфракрасной печи
... ИК нагревом в паровой фазе, а также на плоских нагревателях. Технологический процесс включает в себя сушку припоя пасты для удаления летучей части, особенно при пайке в паровой фазе. В настоящее ... ее контроль. При такой последовательности операций используют установки, в которых пайка осуществляется ИК излучением с односторонним нагревом. При пайке в паровой фазе (ПФ), а также ИК излучением на ...
печь электрический сопротивление
В высокотемпературных печах огнеупорный слой выполнен из шамота. Между огнеупорным слоем и слоем теплоизоляции вводится дополнительный слой легковеса для снижения температуры теплоизоляции до допустимой.
В низко и средне температурных печах используются металлические нагреватели их фехраля и константана при t° до 800 °С и нихрома до 100 °С.
В высокотемпературных печах обычно используют неметаллические нагреватели (карборундовые, графитовые, угольные).
Такие нагреватели могут значительно изменять свое сопротивление при нагреве и в процессе эксплуатации. Кроме того, для надежной работы такие нагреватели должны разогреваться постепенно при малой мощности (иначе они растрескаются).
Учет этих специфических особенностей приводит к необходимости применять в высокотемпературных печах те или иные средства регулирования подводимого напряжения (автотрансформатор, регулируемый трансформатор).
Для многих технологических процессов требуются вакуум или инертные газы в рабочем пространстве печи, поэтому в ряде случаев печи сопротивления выполняют вакуумными, газонаполненными или вакуумно-компрессионными.
Типы и конструкции печей сопротивления косвенного нагрева, Электрические печи сопротивления периодического действия
Электропечи сопротивления периодического действия разнообразны по конструкции, их применяют в индивидуальном или мелкосерийном производстве. Из них наиболее широко распространены колпаковые, элеваторные, камерные и шахтные печи.
Колпаковая печь
Рисунок 1 — Печи периодического действия
а — колпаковая; б — элеваторная; в — камерная; г — шахтная; 1 — стенд; 2 — камера печи; 3 — жаропрочный муфель; 4 — нагревательные элементы; 5 — нагреваемое изделие (садка); 6 — опускающийся под; 7 — подъемное устройство; 8 — свод; 9 — механизм подъема свода
По окончании нагрева электропитание колпака отключается и он переносится на соседний стенд, где уже установлена очередная загрузка для нагрева. Остывание садки происходит на стенде под жароупорным муфелем, что обеспечивает необходимую скорость остывания.
В колпаковых печах при каждом цикле теряется лишь теплота, запасенная в муфеле и кладке стенда, что составляет 10-15 % от теплоты, запасенной в кладке колпака.
Мощность колпаковых печей достигает нескольких сотен киловатт. Благодаря тому что колпак и муфель могут быть герметизированы, нагрев и остывание садки можно проводить в защитной атмосфере.
Элеваторная электропечь
Под печи поднимается и опускается гидравлическим или электромеханическим подъемником, который установлен под камерой нагрева. Нагреваемые изделия — садку 5 нагружают на тележку, затем с помощью лебедки продвигают под печь и поднимают подъемником 7, вдвигая в камеру. По окончании технологического процесса под опускается и изделие снимается.
В низкотемпературных печах нагреватели 4 расположены на стенках. В высокотемпературных печах нагреватели расположены на стенках и в поду.
Элеваторные печи служат для отжига, эмалирования, цементации, обжига керамических изделий, спекания и металлизации деталей.
Установки индукционного нагрева
... поверхности заготовки и выше КПД установки. периодического и непрерывного действия периодического непрерывного Индукционные нагреватели непрерывного действия имеют более высокий КПД источника ... ли полезен опубликованный материал? Да | Нет Индукционный нагрев Введение Индукционный нагрев 1. Описание метода Индукционный нагрев проводится следующим образом. Электропроводящая (металлическая, графитовая) ...
Печи комплектуются многоступенчатыми трансформаторами.
Камерная электропечь
В поду камерной печи обычно имеется жароупорная плита, на которой расположены нагреватели 4. В печах до 1000 К теплообмен обеспечивается за счет излучения или вынужденной конвекции, обеспечиваемой замкнутой циркуляцией печной атмосферы.
Шахтная печь, Электропечи сопротивления непрерывного действия (методические печи)
При установившемся технологическом процессе термообработки для увеличения производительности предпочтительно применять непрерывнодействующие печи. В зависимости от требований технологического процесса в таких печах кроме нагрева изделий до заданных температур можно производить выдержку при этой температуре, а также их охлаждение. В таком случае печи выполняют состоящими из нескольких зон, протяженность которых зависит от конкретных условий проведения технологического процесса.
Часто печи непрерывного действия объединяют в один полностью механизированный и автоматизированный агрегат, состоящий из нескольких печей. В частности, такая линия может включать в себя закалочную и отпускную печи, закалочный бак, моечную машину и сушилку.
Конструкции печей непрерывного действия различаются в основном механизмами перемещения нагреваемых изделий в рабочем пространстве печи.
Конвейерная печь
Рисунок 2 — Схема конвейерной печи
1 — теплоизолированный корпус; 2 — загрузочное окно; 3 — нагреваемое изделие; 4 — нагревательные элементы; 5 — конвейер
Под печи представляет собой конвейер — полотно, натянутое между двумя валами, которые приводятся в движение специальными двигателями. Нагреваемые изделия укладываются на конвейер и передвигаются на нем через рабочее пространство печи. Конвейерная лента может быть выполнена плетеной из нихромовой сетки, штампованных пластин и соединяющих их прутков, а также для тяжелых нагреваемых изделий — из штампованных или литых цепных звеньев.
Конвейер размещается целиком в камере печи и не остывает. Однако валы конвейера находятся в очень тяжелых условиях и требуют водяного охлаждения. Поэтому часто концы конвейера выносят за пределы печи. В этом случае значительно облегчаются условия работы валов, но возрастают потери теплоты в связи с остыванием конвейера у разгрузочных и загрузочных концов. Нагреватели в конвейерных печах чаще всего размещаются на своде или в поду под верхней частью ленты конвейера, реже — на боковых стенках.
Конвейерные нагревательные печи в основном применяются для нагрева сравнительно мелких деталей до температуры около 1200 К.
Рисунок 3 — Схема толкательной печи
1 — толкатель с приводным механизмом; 2 — нагреваемые изделия; 3 — теплоизолированный корпус; 4 — нагревательные элементы; 5 — подина печи; 6 — закалочная ванна
Для высоких температур (выше 1400 К) применяются печи непрерывного действия с перемещением садки путем проталкивания вдоль рабочего пространства — толкательные печи. Они применяются для нагрева как мелких, так и крупных деталей. На поду таких печей устанавливаются направляющие в виде труб, рельсов или роликового пода, изготовленных из жароупорного материала, и по ним в сварных или литых специальных поддонах перемещаются нагреваемые изделия.
Проект шахтной пересыпной вертикальной печи
... которого получается механически непрочная. (таблица 1.1) Шахтные печи, работающие пересыпным способом требуют особого выбора ... минут, медленногасящуюся- более 25 минут. Строительная негашеная известь применяется: * строительство 25% * металлургия 24% * производство ... изделий, шлакобетонных блоков, армированных крупноразмерных силикатных деталей и различных других строительных изделий. Известь ...
Перемещение поддонов обеспечивается электромеханическими или гидравлическими толкающими устройствами. Основное преимущество таких печей перед другими типами — их относительная простота, отсутствие сложных деталей из жароупорных материалов. Их недостатки — наличие поддонов, применение которых ведет к увеличению тепловых потерь и к повышенному расходу электрической энергии, ограниченный срок службы поддонов.
Толкательные печи
Толкательные водородные печи предназначены для различных технологических процессов, требующих нагрева в водороде или диссоциированном аммиаке. Они широко применяются в электроламповом производстве, при производстве металлокерамических деталей и твердых сплавов, для обжига и спекания керамики, для отжига и пайки металлических деталей и т. д.
При использовании в качестве защитного газа водорода или диссоциированного аммиака на загрузочных и разгрузочных камерах печи предусмотрены «свечи» для контроля заполнения ее рабочим газом. Состав рабочего газа каждой печи регулируется самостоятельно и расход его контролируется с помощью расходомеров для водорода и азота. Разгрузочные камеры печей имеют предохранительные клапаны для защиты от разрушения в случае образования в них взрывоопасной смеси.
Протяжная электропечь
Рисунок 4 — Схема протяжной электропечи
1 — теплоизолирующий корпус; 2 — нагреватель; 3 — муфель; 4 — нагреваемое изделие
В протяжных печах применяется также смешанный способ нагрева; прямой — с помощью контактных приводных роликов и косвенный — с помощью нагревателя. Косвенный нагрев обеспечивает термообработку концов прутка в начале и в конце процесса, когда прямой нагрев не может быть осуществлен.
