Электротехнологическими установками (ЭТУ) называются установки, в которых электрическая энергия преобразуется в другие виды энергии с одновременным выполнением технологического процесса. По характеру действия на обрабатываемое вещество все ЭТУ условно делятся на электротермические, электрохимические, электромеханические и электрокинетические. Электротермические установки — это установки, в которых электрическая энергия служит для нагрева материалов и изделий. В электротермических установках преобразование электрической энергии в тепловую производится следующими способами:
- нагрев сопротивлением;
- индукционный нагрев;
- диэлектрический нагрев;
- дуговой нагрев;
- электронно- и ионно-лучевой нагрев;
- плазменный нагрев;
- лазерный нагрев.
В электрохимических и электрофизических установках используется электрохимическое действие тока. К ним относятся: электролизные; электрохимические; электроэрозионные; электрохимико-механические установки. В электромеханических установках действие электрического тока приводит к каким-то механическим усилиям. К ним относятся: магнитоимпульсные; электромагнитные; электрогидравлические; ультразвуковые. Электрокинетические установки — установки, в которых используется электронноионная технология, включающая в себя: электризацию вещества, формирование движения в электрическом поле и др. Развитие получили следующие виды установок. Электрогазоочистка — выделение из газового (воздушного) потока твердых тел или жидких частиц. Электросепарация — разделение многокомпонентных систем на составные части. Электроокраска — нанесение твердых или жидких покрытий на изделия и др.
Электротехнологические процессы широко применяются в промышленности. Оборудование для этих процессов весьма разнообразно по принципу действия, мощности, характеристикам потребления электроэнергии.
К электротехнологическому оборудованию относятся: электрические печи и электронагревательные установки, электросварочные установки всех видов, установки для размерной электрофизической и электрохимической обработки металлов. Соответственно в понятие «электротехнология» включены следующие технологические процессы и методы обработки материалов: электротехнологический нагрев установка топливный
- электротермические процессы, в которых используется превращение электрической энергии в тепловую для нагрева материалов и изделий в целях изменения их свойств или формы, а также для их плавления и испарения;
- электросварочные процессы, в которых получаемая из электрической энергии тепловая энергия используется для нагрева тел в целях осуществления неразъемного соединения с обеспечением непосредственной сплошности в месте сварки;
- электрохимические методы обработки и получения материалов, при которых с помощью электрической энергии осуществляется разложение химических соединений и их разделение путем перемещения заряженных частиц (ионов) в жидкой среде под действием электрического поля (электролиз, гальванотехника, анодная электрохимическая обработка);
- электрофизические методы обработки, при которых для воздействия на материалы используется превращение электрической энергии как в механическую, так и в тепловую (электроэрозионная, ультразвуковая, магнитоимпульсная, электровзрывная);
- аэрозольная технология, при которой энергия электрического поля используется для сообщения электрического заряда взвешенным в газовом потоке мелким частицам вещества с целью перемещения их под действием поля в нужном направлении.
Термин «промышленные электротехнологические установки и оборудование» включает агрегаты, в которых осуществляются электротехнологические процессы, а также вспомогательные электротехнические аппараты и приборы (источники питания, устройства защиты, управления и др.).
Приборы для регистрации электрических процессов
... процессе усиления вследствие несовершенства приборов неизбежно возникают различные искажения. Допустимые границы искажений специально оговариваются в технических условиях при конструировании усилителей. Для записи усиленных колебаний электрических потенциалов мозга используются ... имеются самопишущие приборы, специально ... приборах): преобразователь энергии колебаний электрических потенциалов ...
Электронагрев широко применяется на промышленных предприятиях при производстве фасонного литья из металлов и сплавов, нагрева заготовок перед обработкой давлением, термической обработки деталей и узлов электрических машин, сушки изоляционных материалов и т. д.
Электротермической установкой называют комплекс, состоящий из электротермического оборудования (электрической печи или электротермического устройства в которых электрическая энергия преобразуется в тепловую), и электрического, механического и другого оборудования, обеспечивающего осуществление рабочего процесса в установке.
Электрический нагрев дает следующие преимущества по сравнению с топливным:
1. Очень простое и точное осуществление заданного температурного режима.
2. Возможность концентрации высоких мощностей в малом объеме.
3. Получение высоких температур (3000 °C и выше против 2000 ° при топливном нагреве).
4. Возможность получения высокой равномерности теплового поля.
5. Отсутствие воздействия газов на обрабатываемое изделие.
6. Возможность вести обработку в благоприятной среде (инертный газ или вакуум).
7. Малый угар легирующих присадок.
8. Высокое качество получаемых металлов.
9. Легкость механизации и автоматизации электротермических установок.
10. Возможность использования поточных линий.
11. Лучшие условия труда обслуживающего персонала.
Недостатки электрического нагрева: более сложная конструкция, высокая стоимость установки и получаемой тепловой энергии.
Конструкция, методика расчёта нагревательных и термических печей ...
... печами других типов с точки зрения условий нагрева крупных слитков отличаются следующими особенностями: вертикальным расположением слитков, обеспечивающим ускоренный и равномерный нагрев металла, а также исключающим возможность ... являются камерными печами периодического действия с переменным во времени тепловым и температурным режимом. В большинстве нагревательных колодцев нагрев металла ...
Электротермическое оборудование весьма разнообразно по принципу действия, конструкции и назначению. В наиболее общей форме все электрические печи и электротермические устройства можно разделить по назначению на плавильные печи для выплавки или перегрева расплавленных металлов и сплавов и термические (нагревательные) печи и устройства для термообработки, изделий из металла, нагрева материалов под пластическую деформацию, сушки изделий и т. д.
По способу преобразования электрической энергии в тепловую различают, в частности, печи и устройства сопротивления, дуговые печи, индукционные печи и устройства.
Печь нагрева сопротивлением
Классификация электротермических установок
1. По способу превращения электроэнергии в тепло.
1) Установки с нагреваемым током активным сопротивлением.
2) Индукционные установки.
3) Дуговые установки.
4) Установки диэлектрического нагрева.
2. По месту выделения тепловой энергии.
1) Прямого нагрева (тепло выделяется непосредственно в изделиях)
2) Косвенного нагрева (тепло выделяется в нагревателе либо в межэлектродном промежутке электрической дуги.
3. По конструктивным признакам.
4. По назначению.
В электропечах и электротермических устройствах сопротивления используется выделение тепла электрическим током при прохождении его через твердые и жидкие тела. Электропечи этого вида преимущественно выполняются как печи косвенного нагрева.
Превращение электроэнергии в тепло в них происходит в твердых нагревательных элементах, от которых тепло путем излучения, конвекции и теплопроводности передается нагреваемому телу, либо в жидком теплоносителе — расплав ленной соли, в которую погружается нагреваемое тело, и тепло передается ему путем конвекции и теплопроводности. Печи сопротивления — самый распространенный и многообразный вид электропечей.
Электрические печи сопротивления
Электрические печи сопротивления (ЭПС) применяются в машиностроении, металлургии, легкой и химической промышленности, строительстве, коммунальном и сельском хозяйстве и др. По назначению ЭПС подразделяются:
- на нагревательные, которые служат для обработки материалов (нагрева, термической, химико-термической и вакуумной обработки, а также обжига, сушки, спекания различных металлических и керамических материалов);
- плавильные, предназначенные для плавки металлов.
Достоинства печей:
- возможность получения в печной камере любых температур до 3000 °С;
- достаточно равномерный нагрев изделия путем соответствующего расположения нагревателей по стенкам печной камеры или приме- нением принудительной циркуляции печной атмосферы;
- легкость автоматического управления мощностью, а следователь- но, и температурным режимом печи;
- удобство механизации и автоматизации печей;
- компактность.
Электроустановки индукционного нагрева
Индукционный нагрев (ИН) применяется для:
- плавки металлов и неметаллов;
- поверхностной закалки;
- нагрева изделий для пластической деформации;
- сварки и пайки;
- зонной очистки металлов и полупроводников;
- получения монокристаллов из тугоплавких оксидов;
- получения плазмы.
При индукционном нагреве в нагреваемых телах под действием электромагнитной энергии возникают вихревые токи, которые нагревают тело по закону Джоуля — Ленца. Индукционный нагрев применяется в установках прямого и косвенного действия. Индуктор создает переменный магнитный поток и работает как первичная обмотка силового транс- форматора. Нагреваемое тело помещается внутри индуктора таким образом, чтобы между индуктором и телом оставался зазор. Нагреваемое тело выполняет роль вторичной обмотки трансформатора с одним к.з. витком. ЭДС, возникающая в нагреваемом теле, пропорциональна магнитному потоку и обеспечивает возникновение тока в теле, который вызывает нагрев. Е = 4,44Фwf, где Е — ЭДС, возникающая в нагреваемом теле; Ф — магнитный поток, создаваемый индуктором, Вб; w — число витков индуктора; f — частота питающей сети, Гц. Мощность, выделяемая в нагреваемом теле, пропорциональна квадрату тока и сопротивлению нагреваемого тела: P = I2 R, где I — вихревой ток, возникающий в теле, А; R — активное сопротивление нагреваемого тела, Ом.
Расчет литейного цеха производительностью 12000 т металла в год
... низким давлением состоит в вытеснении газом жидкого металла из раздаточной печи в литейную форму. Помимо принудительного заполнения литейной ... по выплавляемым моделям относится к цехам: по виду литейного сплава: стального литья; по массе отливок: среднего литья; ... свойств отливок; увеличение выхода использованного для изготовления отливок металла, т.е. отношения массы полученной отливки к залитому в ...
Достоинствами электроустановок индукционного нагрева являются:
- высокая скорость нагрева, пропорциональная вводимой мощности;
- хорошие санитарно-гигиенические условия труда;
- возможность регулирования зоны действия вихревых токов в про- странстве (ширина и глубина прогрева);
- простота автоматизации технологического процесса;
- неограниченный уровень достигаемых температур, достаточных для нагрева металлов, плавления металлов и неметаллов, перегрева, расплава, испарения материалов и получения плазмы.
Недостатки:
- требуются более сложные источники питания;
- повышенный удельный расход ЭЭ на технологические операции.
[Электронный ресурс]//URL: https://inzhpro.ru/referat/promyishlennyie-ustanovki/
К особенностям индукционного нагрева можно отнести возможность регулирования пространственного расположения зоны протекания вихревых токов. Эффективность передачи энергии от индуктора к нагреваемому телу зависит от величины зазора между ними и повышается при его уменьшении. Глубина нагрева тела увеличивается с ростом его удельного сопротивления и снижается с увеличением частоты тока. Ток индукторов составляет от сотен до нескольких тысяч А при средней плотности тока 20 А/мм 2 . Потери мощности в индукторах могут достигать 20-30 % от полезной мощности.
Индукционные электротехнологические установки разделяются на плавильные, нагревательные и закалочные. Печи могут работать на про- мышленной частоте 50 Гц, средней частоте 0,5-10 кГц и высокой частоте: сотни-тысячи кГц. 3.2. Индукционные плавильные печи Индукционные плавильные печи применяются для плавки черных и цветных металлов: алюминия, чугуна, меди, стали. В настоящее время в чугунно-литейном производстве применяются: 76 % вагранок, 23 % индукционных плавильных печей и 1 % электродуговых печей. Наблюдается устойчивая тенденция к увеличению объемов использования индукционных плавильных печей. Индукционные плавильные печи применяются для производства фасонного литья из черных и цветных металлов. По конструкции плавильные печи разделяются: на индукционные канальные печи (ИКП) и индукционные тигельные печи (ИТП).
Индукционная плавка металла
... магнитный поток (рис. 1) наводит в металле вихревые токи, которые обеспечивают его нагрев и плавление. Рис.1 Магнитные силовые линии в индукционной печи 1 Чтобы чрезмерно не увеличивать мощность ... и низкая температура шлаков, которые нагреваются от металла; из-за холодных шлаков затруднено удаление фосфора и серы при плавке. Индукционные печи делят на два типа: 1) питаемые током ...
Канальные печи имеют сердечник, тигельные выполняются с сердечником или без него. Для рабочего процесса печей характерно: электродинамическое и тепловое движение жидкого металла в ванне или тигле, что способствует по- лучению однородного по составу металла и равномерному прогреву по 26всему объему; малый угар металла (в несколько раз меньше, чем в дуговых печах).
Рабочие температуры печей: — 750 °С — для выплавки алюминия; — 1200 °С — для выплавки меди; — 200-1400 °С — для выплавки чугуна; — 1600 °С — для выплавки стали. Индукционные канальные печи применяются для плавки цветных металлов, высококачественных сплавов и чугуна. Печи работают только на промышленной частоте.
Преимущества ИКП:
1. Высокий КПД печей.
2. Высокая надежность печи при использовании новейших футеровок, высокая наработка на отказ ванны печи — не менее 3-х лет.
3. В печи происходит интенсивное перемешивание металла без разрыва оксидной пленки, что обеспечивает: одинаковый химический состав по всему объему печи; одинаковую температуру по всему объему печи; возможность подшихтовки легирующими элементами.
4. Высокая точность поддержания температуры расплава за счет использования встроенного блока контроля температуры расплава, что обеспечивает уменьшение литейного брака, угара из-за отсутствия перегрева металла, увеличение срока службы футеровки.
5. Низкие энергозатраты на расплавление металла.
6. Низкий расход охлаждающей воды по сравнению с тигельной печью.
7. Снижение выбросов вредных веществ в атмосферу.
8. Не требуется фундамента печи и крепления ее к полу при монтаже; не требуется высокая квалификация обслуживающего персонала. Классификация печей:
- по числу фаз: одно-, двух- и трехфазные;
- по конструктивному выполнению канала: с открытым или закрытым каналом. На практике в основном применяют печи с закрытым каналом;
- по числу каналов на фазу: одно-, двух- и трехканальные;
- по расположению каналов: с вертикальным;
- горизонтальным;
- наклонным;
- по форме канала: с круглым;
- прямоугольным;
- треугольным.
