Бобожанов М.К. Методические указания, рабочая программа и задания к контрольным работам по курсу Электротехнологические промышленные установки

Подождите немного. Документ загружается.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

1. Что такое электрическая дуга?

2. Чем отличается дуга постоянного тока от переменного?

3. Как классифицируются дуговые электрические печи?

4. Какие печи относятся к печам прямого нагрева?

5. Какие печи относятся к печам косвенного нагрева?

6. Какие печи относятся к печам смешанного нагрева?

7. Что такое дуговые сталеплавильные печи (ДСП)?

8. В каких пределах бывают ДСП по емкости и мощности?

9. Как выглядит график мощности, напряжения, тока, к.п.д., cosφ

дуговой сталеплавильной печи?

10.Какие печи называются руднотермическими (РТП)?

11.Отличие ДСП и РТП.

12.Что такое вакуумные дуговые печи (ВДВ)?

13.Принцип действия плазменных дуговых печей (ПДД).

14.Принцип работы печей электрошлакового переплава (ЭШП).

15.Автоматическое регулирование ДСП.

16.Рациональное использование электродуговых печей.

17.Использование ДСП, РТП в качестве потребителя-регулятора.

2.5. Электронно-лучевые установки (ЭЛУ)

Принцип действия, конструкция, вольт-амперные характеристики

ЭЛУ, ЭЛУ для плавки, сварки, прошивки, термообработки, напыления,

спекания, зонной очистки. Техника безопасности.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Необходимо хорошо знать основные понятия и принцип работы

ЭЛУ, виды ЭЛУ для различных операций, отличие их друг от друга.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

1. Что такое электронно-лучевой нагрев?

2. Что понимается под словами ЭЛУ?

3. В чем заключается особенность вольт-амперных характеристик

ЭЛУ?

4. Как выглядит конструкция ЭЛУ для плавки?

5. В чем отличие ЭЛУ для сварки, прошивки, термообработки,

напыления, спекания, зонной, очистки?

2.6. Лазерные технологические установки (ЛТУ)

Принцип действия; промышленное применение лазерных установок

для сварки, резки, прошивки, закалки, высокотемпературного нагрева

вещества; перспектива развития; конструкция, активная среда, источники

питания, энергетические характеристики, техника безопасности.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Следует обратить внимание на принцип работы ЛТУ, конструкцию,

промышленное применение, четко усвоить вопросы, касающиеся

энергетических характеристик, источников питания, техники

безопасности.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

1. Что такое нагрев лазерным лучом?

2. Расскажете принцип работы ЛТУ.

3. Как. выглядят ЛТУ для сварки, резки, прошивки, закалки,

высокотемпературного нагрева вещества?

4. В чем отличие вышеперечисленных процессов?

5. Каковы перспективы развития ЛТУ?

6. Какие бывают источники питания?

7. Что понимают под словами энергетические характеристики ЛТУ и

как они выглядят ?

2.7. Установки электрической сварки

Значение эл.сварки в современной промышленности.

Электрическая дуговая сварка. Разновидности дуговой сварки.

Особенности сварочной дуги постоянного и переменного тока, условия

устойчивого горения дуги. Требования к внешним характеристикам и

динамическим свойствам источников питания.

Источники питания установок эл.сварки: сварочные

трансформаторы, выпрямители, генераторы постоянного тока. Режимы

сварки. Влияние установок электрической сварки на электрическую сеть.

Контактная сварка: физические основы, классификация. Основные

типы машин контактной сварки: циклограммы работы, характеристики.

Электрооборудование машин контактной сварки: трансформаторы,

прерыватели тока, элементы вторичного контура, аппаратура управления;

рациональная эксплуатация, пути экономии электроэнергии.

Влияние контактных машин на питающую эл. сеть, техника безопасности,

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

При изучении темы следует уяснить физическую сущность

процессов электрической сварки, как дуговой, так и контактной; знать

разновидности дуговой сварки, особенности сварочной дуга постоянного и

переменного тока условия устойчивого горения дуги; разобраться в том,

что представляют внешние характеристики, циклограммы и динамические

свойства источников питания, режимы сварка. Обратить особое внимание

на электрооборудование, рациональную эксплуатацию, возможные

резервы экономии электроэнергии, влияние установок электросварки на

питающую сеть, а также технику безопасности.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

1. Особенности сварочной дуги постоянного и переменного тока.

2. Что такое электродуговая сварка?

3. Что такое контактная сварка?

4. Значение электросварки в современной промышленности.

5. Каковы условия устойчивого горения дуги?

6. Какие требования предъявляются к внешним характеристикам и

динамическим свойствам источников питания?

7. Какие Вы знаете источники питания?

8. Как работают сварочные трансформаторы?

9. Для чего служат выпрямители и как они работают?

10.Для чего служат генераторы постоянного тока и как они работают?

11.Какие разновидности дуговой сварки Вы знаете?

12.Электрооборудование контактной сварки.

13.В чем сущность рациональной эксплуатации установок

электрической сварки и пути экономии электроэнергии?

2.8. Электролизные установки

Физические и химические процессы при прохождении тока через

электролит. Промышленное применение электролизных установок.

Установки электролиза расплавов и растворов солей. Специфика электро-

лиза расплавленной соли. Напряжение на электролизере. Производство

алюминия. Электролизер с самообжигающимся анодом. Установки

гидроэлектрометаллургии .

Электролизные установки гальванотехники: технологические

процессы; гальванопластика и гальваностегия, анодирование; требования к

металлопокрытиям, автоматика, охрана труда и техника безопасности.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

В данной теме следует изучить физические и химические процессы

прохождения тока в электролите, специфические особенности электролиза

расплавленной соли, производство алюминия, водорода и кислорода,

установки гидроэлектрометаллургии. Необходимо знать технологические

процессы электролизных установок гальванотехники: гальванопластику,

гальваностегию, анодирование. Усвоить требования к металлопокрытиям,

автоматике, охране труда и технике безопасности.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

1. Что такое электролиз?

2. Какова конструкция и принцип работы установки электролиза

расплавленной соли?

3. Значение электролиза и его промышленное применение.

4. Какова конструкция и специфика установок по производству алю-

миния?

5. Какова конструкция и принцип работы установок электролиза

водорода и кислорода?

6. Какова конструкция и принцип работы установок

гидроэлектрометаллургии?

7. Что такое гальванотехника?

8. Что такое гальванопластика?

9. Что такое гальваностегия?

10.Что такое анодирование?

11.Какие требования предъявляются к металлопокрытиям?

12.Как выглядит схема автоматического управления электролизных

установок?

13.Каковы требования к охране труда и. технике безопасности?

2.9. Установки для размерной электрофизической и

электрохимической обработки материалов.

Электроэрозионная обработка: основные сведения: Электрические

процессы в разрядном промежутке, Виды и параметры импульсных

разрядов. Связь технологических характеристик с электрическим

режимом. Генераторы импульсов.

Электроэрозионные станки: рабочая среда, регуляторы зазора.

Автоматическое управление станками, применение микропроцессоров.

Электроконтактная обработка материалов. Характер контактно -

дугового процесса, источники питания, технологические показатели.

Электрохимическая и электрохимико-механическая обработка.

Электродные процессы, эл.химическое формообразование,

технологические показатели эл.химической обработки, область

промышленного применения, станки, регулирование параметров, защита

от коротких замыканий между электродами, источники питания,

энергоемкость процесса, техника безопасности,

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

При изучении темы основное внимание уделить основным

сведениям и физическим процессам электроэрозонной обработки, а также

электроконтактной и электрохимической и другим видам обработки.

Необходимо знать технологический процесс, оборудование (генераторы

импульсов, электроэрозонные станки и т.д.), источники питания,

регулирование параметров, энергоемкость процесса, области

промышленного применения и т.д.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

1. Что такое электроэрозионная обработка?

2. Для чего служит разрядный промежуток?

3. Какие виды импульсных разрядов вы знаете?

4. Что входит в параметры импульсных разрядов?

5. Какая существует связь технологических характеристик с

электрическим режимом?

6. Принцип работы генератора импульсов.

7. Что такое электроэрозонный станок и для чего он предназначен?

8. Как осуществляется управление станком?

9. Для чего применяются микропроцессоры?

10.Что такое электроконтактная обработка материалов?

11.Что такое электрохимическая обработка?

12.Что такое электрохимико-механическая обработка?

13.Какие источники питания вы знаете?

14.Чем отличаются технологические процессы, указанные в п.п. 10,

11, 12?

15.Какова энергоемкость процессов, указанных в п.п. 1,10,11,12?

2.10. Ультразвуковые установки

Воздействие ультразвука на вещество. Схема и элементы

ультразвуковой установки. Магнитострикционные и пьезоэлектрические

преобразователи. Акустические трансформаторы скорости. Источник

питания ультразвуковых установок.

Технологическое применение ультразвука; размерная обработка,

сварка, интенсификация производственных процессов, диспергирование,

изменение свойств расплавленных металлов, дегазация и рафинирование

металлов и сплавов, очистка деталей от загрязнений; техника

безопасности.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

При изучении темы необходимо уяснить физику воздействия

ультразвуковых колебаний на вещество. Четко знать определения

кавитации, коагуляции, дегазации диспергирования, магнитострикции,

пьезоэлектрического эффекта и акустики. Необходимо обратить особое

внимание на различия технологических процессов.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

1. Что такое, ультразвук?

2. В каком диапазоне частот лежат слышимые звуковые волны?

3. Что такое инфразвук?

4. Как воздействует ультразвук на материальную среду?

5. Какие возникают эффекты при воздействии ультразвука?

6. Что такое кавитация и где она возникает?

7. Что такое коагуляция?

8. Что такое дегазация ?

9. Что такое диспергирование?

10.Что такое магнитострикция?

11.Что такое пьезоэлектрический эффект?

12.Что такое акустические трансформаторы скорости?

13.Как осуществляется ультразвуковая размерная?

14.Как осуществляется ультразвуковая сварка?

15.Какие источники питания ультразвуковых установок Вы знаете?

16.Как осуществляется интенсификация производственник

с помощью ультразвука?

17.Как происходит ультразвуковая очистка детали?

2.11. Установки импульсной обработки давлением.

Эл.гидравлические установки, принцип действия и область

применения. Конструкции разрядных камер. Электрооборудование

эл.гидравлических установок: источник питания, импульсные

конденсаторы, управляемый искровой разрядник, электроды: элементы

защиты и автоматики.

Установки магнитно-импульсной обработки металлов. Принцип

действия, особенности обработки, схемы формообразования,

промышленное применение; элементы установки (источник питания,

разрядный контур, индуктор, коммутатор); энергетические

характеристики. Техника безопасности в установках импульсной

обработки давлением.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

В данной теме необходимо обратить внимание на физические

процессы, как происходит преобразование электрической энергии в

механическую для обработки давлением в электрогидравлических (ЭГУ) и

магнитно-импульсных (МИОМ) установках. Надо знать конструкции ЭГУ

и требования, предъявляемые к ним, электрооборудование и его защиту.

В МИОМ необходимо знать особенности импульсного магнитного

поля для обработки металлов, достоинства и недостатки.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

1. Что вы понимаете под импульсной обработкой давлением?

2. Расскажите принцип действия и устройства ЭГУ?

3. Для чего служит разрядная камера?

4. Как определяется энергия деформации заготовки?

5. Как определяется энергия дробления?

6. Какие конструкции установок ЭГУ вы знаете?

7. Что входит в состав электрооборудования ЭГУ?

8. Расскажите принцип действия и устройство МИОМ.

9. В чем заключаются особенности импульсного магнитного поля?

10.Какие достоинства МИОМ вы знаете?

11.Какие схемы формообразования вы знаете?

12.Расскажите, области применения ЭГУ.

13.Расскажите области применения МИОМ.

14.Что входит в состав электрооборудования МИОМ?

2.12. Установки электронно-ионной технологии

Физические основы электронно-ионной технологии: электрофорез,

электросепарация и электроосмос. Промышленные технологические

процессы. Установки электрогазоочистки; конструкции электрофильтров;

агрегат питания; система регулирования. Установки электроокраски;

конструкция; источник питания, установки для очистки вода, разделения

суспензий и эмульсий; техника безопасности.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

При изучении этой темы необходимо обратить внимание на различие

операций, которые могут осуществляться в установках электронно-ионной

технологии, на физические основы, чем отличается электрофорез от

электросепарации и эдектроосмоса, установки электрогазоочистки от

установок электроокраски и очистки воды.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

1. Что понимается под электронно-ионной технологией?

2. Что такое электрофорез?

3. Что такое электросепарация?

4. Что такое электроосмос?

5. Как работает установки электрогазоочистки?

6. Как выглядят конструкции электрофильтров?

7. Как осуществляется питание электрофильтров?

8. Как регулируется работа электрофильтров?

9. Как работают установки электроокраски?

10.Как выглядят конструкции установок электроокраски?

11.Что из себя представляет источник питания установок

электроокраски ?

12.Как работает установки для очистки вода?

13.Как работают установки для разделения суспензий и эмульсий?

Контрольная работа № 1

ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ЭЛЕКТРОПЕЧЕЙ СОПРОТИВЛЕНИЯ

(ЭПС)

Целью теплового расчета является определение параметров

(энергетических, тепловых, геометрических), при которых обеспечивается

проведение заданного технологического процесса. По результатам расчета

определяют установленную мощность, проводят выбор материалов и

толщины футеровки.

Для ЭПС непрерывного действия выбирает число тепловых зон и

мощности каждой зоны. При подборе разработанной ранее конструкции

электропечей для проведения требуемого режима термообработки, а также

при смене номенклатуры обрабатываемых изделий проводят поверочный

расчет, т.е. определяют возможность проведения заданного

технологического режима с требуемой производительностью.

Исходные данные:

Наименование нагреваемого изделия Ж – железо.

Масса изделия М = 255 кг;

Длина электропечи L = 4 м.

Начальная температура t

= 25°C (298 К)

Конечная температура t

=720°С (993 К)

Тепловое излучение нагреваемого объекта ε

= 0,7

Поверхность обрабатываемого изделия F = аxb = 2x1= 2 м.

Время выдержки τ

выд

= 1800 сек

Время охлаждения τ

охл

= 2520 сек

Время загрузки и выгрузки τ

з,в

= 540 сек

Определить:

1. Время цикла, нагрева и приведенный коэффициент излучения.

2. Потребляемое тепло и мощность печи.

3. Удельный расход электроэнергии и производительность печи.

4. Тепловой коэффициент полезного действия.

Решение:

1. Определяется продолжительность цикла термообработки и

производительность ЭПС, это является одним из основных

показателей технологического режима электропечи.

В общем случае время цикла, сек

= τ

+ τ

выд

+ τ

охл

+ τ

з,в

= 1244 + 1800+ 2520 + 540 = 6104 cек

где τ

- время нагрева;

выд

- время технологической выдержки;

охл

- время охлаждения;

з,в

- время процесса загрузки-выгрузки.

Время технологической выдержки при проведении теплового

расчета ЭПС рассматривается как значение, заданное технологией

процесса.

Время процесса загрузки-выгрузки определяют для ЭПС

периодического действия либо по данным эксплуатации аналогичной

конструкции, либо на основе таких соображений, как масса и

геометрические размеры обрабатываемых изделий, тип ЭПС (камерная,

шахтная, колпаковая и др.), способ загрузки, степени механизации

загрузки и т.п.

1.1. Время нагрева теплотехнических тонких изделий (загрузок).

В режиме постоянной температуры печи время нагрева определяют по

формуле

=сМν /С

пр

= 670х255х0,016/3,99х2 = 1244 сек.

где с - удельная теплоемкость материала изделия, Дж/кгС

М - масса изделия, кг;

- поверхность изделия (загрузки), воспринимающая

тепловой поток, излучения, м

;

ν - коэффициент нагрева излучением теплотехнических

тонких изделий в режиме t

=cоnst .

1.2. Приведенный коэффициент излучения определяется по

формуле

(







пр

В нашем случае F

<<F

поэтому С

пр

= 5,7·ε

=5,7·0,7=3,99 ,

где ε

= 0,7

где C

= 5,7 Вт/ м

- постоянная Стефана-Больцмана, равная

коэффициенту излучения абсолютно черного тела;

, ε

- коэффициенты теплового излучения, соответственно,

нагреваемого объекта (изделия) и излучателя (рабочего пространства);

, F

- поверхности, соответственно, изделия и рабочего

пространства

В инженерных расчетах ε можно принимать ε

= 0,9, ε

=0,3÷0,7,

когда F

<<F

принимает вид С

пр

=5,7· ε

1.3. Значение коэффициента ν рассчитывают по формуле

 













































































5,0

lg575,0

ПНК

ТТТ

arctg



Значение ν = 0,016 при t

=const

где Т

- температура печи, К;

, Т

- температура изделия соответственно в начале и конце

процесса нагрева, К.

Для упрощения расчетов значение коэффициента ν=f(t

, t

)

представлено на рис. 1.18 (1) при начальной температуре изделия

= 20° С.

В том случае, если t

>20

С по рис. 1.18 (1) вначале определяют ν

для фактического значения конечной температуры нагрева, затем

определяют ν

для конечной температуры, значение которой равно

фактической начальной температуре и разность ν

– ν

соответствует

значению ν для фактических условий.

При конвективном нагреве теплотехнические тонкие изделия в

режиме t

=const время нагрева определяется по формуле

КП

НП



 ln





По 1.1. формуле можно решить определение температуры ЭПС, при

которой обеспечивается нагрев изделия до требуемой температуры при

заданной длительности нагрева.

Коэффициент конвективной теплоотдачи Х

определяется по

зависимости от скорости циркулирующей атмосферы, ее теплофизических

свойств, геометрических размеров и формы обрабатываемых изделий.

2. Потребляемую печью мощность можно определить по количеству

тепла

= Q

пол

всп

+ ΣQ

пот

или по

потр

= Р

пол

+ Р

всп

+ ΣР

пот

=3,492+6,363+0,174=10,029 кВт