Соколов К.Н. Оборудование термических цехов

Подождите немного. Документ загружается.

Таблица

1.11. Основные размеры и i

Тип

форсунки

Стальпроекта

rh Л \Л

ФДМ

ФДБ

Теплоприбора

Произво-

дитель-

ность,

кг/ч

80—120

2-4

3-8

8-24

12-36

18-56

30-86

100

]роизводительность

форсунок

низкого

давления

Основные размеры,

мм

—

150

100

125

100

150

116

125

175

265

104

124

135

140

145

165

180

235

190

210

130

135

150

/•

770

260

265

270

275

315

380

515

525

555

640

Л •

—

120

130

175

—

,—

—

300

310

330

350

420

ние

воздуха,

ухудшаются

распыление

мазута и процесс горения.

Для автоматического регулирова-

ния

наиболее подходящей является

форсунка Теплоприбора

(рис.

1.18, г), которая имеет отдельные

подводы

воздуха

для распыления и

сжигания

мазута.

Воздух

для распы-

ления

подается через

трубу

2, имею-

щую на конце специальные завихрите-

ли

5, позволяющие улучшить качество

распыления.

Подача

воздуха,

идущего

для горения, регулируется путем пере-

мещения

мазутной трубки махович-

ком

Воздух,

подводимый через пат-

рубок 3, распределяется с помощью

вторичных завихрителей 4, что способ-

ствует

улучшению распыления мазута.

Форсунка работает с широкими преде-

лами регулирования без ущерба для

качества распыления, необходимое

при

этом давление

воздуха

составляет

7—10 кПа. Мазут хорошо сжигается,

если его вязкость не превышает 8° Эн-

глера. Для уменьшения вязкости ма-

зут приходится подогревать, и тем в

большей степени, чем выше его вяз-

кость.

Нормальная температура нагре-

ва

60—100°С.

При колебании темпе-

ратуры и давления мазута

расход

последнего необходимо стабилизиро-

вать с помощью специальных дозато-

ров,

например плунжерных насосов.

Минимальный

диаметр отверстия

для подачи мазута определяется прак-

тическими условиями эксплуатации

форсунок,

в форсунках малой произво-

дительности его можно принимать рав-

ным

2—3 мм. Скорость

воздуха

в кор-

пусе форсунок не должна превышать

40—60

м/с. ......

1.8.4.

Конструкции трубчатых "

нагревательных элементов

Для ряда процессов термической

обработки (газовая цементация, свет-

лый отжиг, светлая закалка, отжиг в

водороде и т. п.) вокруг нагреваемых

деталей необходимо создавать специ-

альные контролируемые атмосферы.

При

использовании пламенного топли-

ва детали

следует

изолировать от ат-

мосферы печных газов, что можно осу-

ществить, применяя муфели (муфели-

рование садки). Однако муфельные

печи очень дороги, громоздки, мало-

производительны, и на их изготовление

расходуется большое количество жаро-

стойких сталей.

Для создания в рабочем простран-

стве контролируемых атмосфер

удоб-

нее и экономичнее применять муфели-

рование пламени, т. е. сжигать газ или

жидкое топливо в специальных

трубча-

тых элементах, изготовляемых из жа-

ростойких сталей типа Х18Н25С2,

Х25Н20С2; в конструкциях, работаю-

щих при высоких температурах, повы-

шают содержание никеля до

35—45

Трубчатые нагревательные элемен-

ты (рис. 1.19) выполняют в виде одно-

или

многоветьевых

труб,

которые в пе-

чи располагаются горизонтально или

вертикально. Наиболее просты по кон-

струкции прямые одноветьевые трубы,

газ и

воздух

в них подводятся к одно-

Рис.

1.19. Схемы конструкций трубчатых на-

гревательных элементов

му концу, а продукты сгорания

уходят

через другой. В случае горизонтально-

го расположения таких

труб

создается

значительная неравномерность темпе-

ратуры (до 250 °С) по их длине и

усложняется компенсация теплового

расширения

труб

при нагреве. Поэто-

му чаще используют тупиковые конст-

рукции одноветьевых

труб

(рис. 1.19,

с),

когда газ и

воздух

подаются, а про-

дукты сгорания удаляются с одного и

того же конца трубы (в результате до-

полнительного введения внутренней

трубы). В этом случае удлинение сво-

бодного конца трубы дает возможность

компенсировать ее расширение при на-

греве.

Наиболее часто применяют миого-

ветьевые радиационные трубы U- или

W-образной формы (рис. 1.19, бив).

Тепловое расширение в этом случае

компенсируется автоматически за счет

формы

трубы. Тепло благодаря боль-

шой

длине трубы используется лучше.

При

горизонтальном расположении

трубчатых нагревательных элементов

геометрического напора нет, и на каж-

дую

трубу

приходится ставить эжектор

или

соединять второй ее конец с дымо-

сосом.

Трубчатые элементы W-образ-

ной

формы применяются в больших ба-

шенных печах протяжного типа. Для

улучшения процесса горения газа, уме-

ньшения

расхода топлива, снижения

температуры отходящих газов в конце

трубчатого нагревательного элемента

устанавливают рекуператор для подо-

грева поступающего

воздуха.

Оптима-

льное осевое расстояние между ветвя-

ми

труб

составляет около

двух-трех

диаметров трубы. На рис. 1.19, г пока-

зан

U-образный нагревательный эле-

мент с внутренней рециркуляцией про-

дуктов сгорания. Последняя способст-

вует

удлинению факела и повышению

равномерности нагрева трубы по ее

длине.

На рис. 1.19, д изображена вер-

тикальная

радиационная труба 3 фир-

мы

«Линдберг»

(США).

Вверху

труба

имеет песочный затвор 4, а внизу —

сальник

и снабжается горелкой /. Эф-

фективность

теплопередачи повышает-

ся

за счет вихревого движения газов и

сделанных на

трубе

углублений 2.

На

рис. 1.20 приведены конструк-

ции

радиационных нагревательных

элементов, применяемых в промышлен-

ности.

Горизонтальная U-образная радиа-

ционная

труба (рис. 1.20, а) для увели-

чения

теплопередающей поверхности

расширяется в рабочей части 2 от 90

до 170 мм, дымовые газы из нее уда-

ляются с помощью эжектора /. При

подводе всего газа и

воздуха

в начале

трубчатого элемента достаточную рав-

номерность нагрева трубы можно полу-

чить, применяя горелку с регулируемой

длиной

факела.

Вертикальная радиационная тру-

ба 2 (рис.

1.20,6),

используемая в це-

ментационных печах конструкции ЗИЛ,

имеет однопроводную систему с инжек-

ционными

горелками 3 и песочным за-

твором 1, охлаждаемым водой.

На

рис. 1.20, в показан вертикаль-

ный

трубчатый элемент 3 параболичес-

кой

формы, что позволяет заменять

его, не разбирая кладки печи. Горелка

или

форсунка 4 подводится снизу тру-

бы,

а продукты сгорания удаляются

вверх. Для более полного сгорания

топлива и повышения коэффициента

теплопередачи трубы заполняют кера-

мическими

вставками 2. Чтобы избе-

жать взрывов, ее делают открытой с

обоих концов и снабжают электричес-

ким

зажигателем 1.

На

рис. 1.20, г и д представлены две

конструкции

нагревательных элемен-

тов Стальпроекта: Р-образная и U-об-

разная

трубы. Первая имеет дополни-

тельную ветвь 2, по которой продукты

сгорания

возвращаются, проходят ре-

куператор 1, а часть их захватывается

свежей смесью, увеличивая количество

циркулирующих газов и снижая их

Конструкции

радиационных

трубчатых

нагревательных элементов

температуру на выходе. Вторая снаб-

жена горелкой 3 с регулируемым фа-

келом,

а с

другого

конца воздушным

рекуператором 4\

воздух

в рекуператор

поступает по центральной

трубе

омывает ее поверхность снаружи и че-

рез патрубок 6 подается в горелку,

продукты сгорания проходят по коль-

цевому пространству

между

реку-

ператором и стенкой радиационной

трубы.

Чаще применяют радиационные

трубы

диаметром

10Q—150

мм с тол-

щиной

стенки 6—8 мм. Из условий

прочности отношение рабочей длины

трубы

к ее диаметру должно быть рав-

но

10—15.

Пределы регулирования тепловой

мощности

радиационных

труб

для ка-

мерных печей обычно составляют п =

4—5, а для проходных печей с авто-

матическим регулированием теплового

режима п=2—3. При необходимости

большого уменьшения расхода топлива

приходится часть

трубчатых

элементов

отключать. " ....

Таблица

1.12. Технические данные

по

радиационным нагревательным трубам

(на

природном газе)

Рабочие размеры,

мм

Диаметр

Длина

Тепловая

'мощ-

ность,

кВт

Расход

газа,

Масса,

кг

Тупиковая

121

152

190

1050

1450

1650

1050

1450

1650

2000

1650

2000

•

1,0

1,5

1.5

1,5

1,8

2,0

3,0

3,5

5,0

130

151

462

180

280

315

U-образная

•

121

152

1050

1450

1690

1050

1450

1690

1950

2250

2750

230

247

257

345

363

382

433

459

500

Примечание.

К. п. д.

труб

равен 70—75%;

диапазон

регулирования

1:5; 1:8;

эксплуатационная

стойкость

1—1,5

года.

Условия сжигания газа в

трубах

значительно отличаются от обычных.

Теория

горения, закономерности тепло-

передачи и механики газов в нагрева-

тельных

трубчатых

элементах пока еще

недостаточно разработаны. Техничес-

кие

данные для некоторых радиацион-

ных

труб

приведены в табл. 1.12. При

рабочей температуре печи

850—950

°С

диаметре нагревательного элемента

100—120

мм температура стенки нагр_е-

вательного элемента составляет

1000—

1100°С,

а температурный перепад око-

ло 150 °С.

При

температурах

950—1100

°С

удельный теплосъем с поверхности хо-

рошо работающей радиационной тру-

бы равняется 3—5 Вт/см

Коэффици-

ент теплоотдачи от газов к стенке тру-

бы при температуре газов

1000—

1200°С

составляет около 60 Вт/(м

-К),

а перепад температуры по длине тру-

бы не более

20—25

°С на 1 м.

Иногда

требуется оградить электри-

ческие нагревательные элементы от

агрессивной среды (например, при га-

зовой

цементации). В этом

случае

их

размещают в прямых радиационных

трубах

(рис. 1.20, е). Спиральные элек-

трические нагреватели 3 изолируют ке-

рамическими

вставками 4. Ток подво-

дится через изоляционную пробку 2 и

вывод 1. Нагреватели по длине

трубы

делают

обычно четыре или шесть обо-

_jj^j£

(ниже

600 °С)

и м

е_цяют!тр-у£ш

а.т-ые.

л е ктр

и -

веские нагреватели

(ТЭН),

в которых

электроизоляция

выполнена из пери-

клаза (кристаллической окиси маг-

ния),

обладающего хорошими электро-

изоляционными

свойствами и высокой

теплопроводностью. Спираль нагрева-

теля помещают в железную или жаро-

стойкую

трубку

диаметром

20—40

мм,

заполняют ее периклазом и подверга-

ют холодному обжатию

(20—30

%).

Затем

трубку

изгибают, придавая ей

требуемую

форму. ТЭНы применяют

для нагрева воды, масла, расплава со-

лей в ваннах с внутренним обогревом.

Благодаря улучшению теплопередачи

от нагревательных элементов к соли в

ваннах с внутренним обогревом можно

значительно уменьшить диаметр прово-

локи

спиральных электронагревателей.

В промышленных селитровых ван-

нах применяют U-образные нагревате-

ли

мощностью 4—6 кВт, длина

трубы

которых составляет 4—5 м.

1.8.5.

Конструкции

расчет

электрических

нагревательных

элементов

Электрические нагревательные эле-

менты сопротивления изготовляют из

металлических и неметаллических ма-

териалов. В промышленных печах ме-

таллические сплавы применяют для ра-

бочих температур до 1200 °С. При бо-

лее высоких температурах используют]

неметаллические элементы сопротивле-

ния.

Необходимо, чтобы материал на-'

гревательных элементов отличался жа-i

ростойкостью, высоким удельным элек-

тросопротивлением, небольшим

коэф-

фициентом

линейного расширения и не

имел фазовых превращений, нарушаю-

щих пассивирующую пленку окислов.

Металлические

нагревательные

эле-

менты

изготовляют из сплавов с аусте-

нитной

структурой типа нихромов и

ферритных высокохромистых сталей с

алюминием.

Химический состав и ха-

рактеристика наиболее распространен-

ных сплавов даны в табл. 1.13. Хромо-

алюминиевые стали имеют высокие

жаростойкость и удельное электричес-

кое

сопротивление, но

малую

вязкость

Таблица

1.13.

Химический состав

характеристика сплавов

для

металлических

нагревательных элементов (ГОСТ

12766—77)

Сплав

Назва-

ние

Ни-

хром

Хро-

мо-

ал

га

мини-

евый

Марка

Х20Н80

Х15Н60

Х13Ю4

Х15Ю5

Х23Ю5Т

Х27Ю5Т

кикель

75-78

55—61

<0,6

<0.В

<0,6

Содержание основных

хром

20—23

15—18

12-15

16—19

21.5-23,5

26-28

железо

1,0

Осталь-

ное

То

же

элементов,

алюми-

ний

—

3,5-5,5

4,0—6.0

4,6—5,3

5,0-5,8

углерод

<0,06

<0,15

<0,'05

<0,05

ын

га щ щ

1100

1000

950

1000

1200

1300

Удельное

сопротив-

ление,

1,03—1,15

1,04-1,16

1,18—1,34

1,24-1,34

1,30—1,40

1,37—1,47

if i.

ё**

8400

8200

7500

720')

и0

7100

Тепловое

расшире-

ние

пре-

делах

20-1000°С,

н/и

17ХЮ-

16ХЮ-

16Х10-

(в

результате

сильного роста зерна

при

нагреве)

поэтому быстрее разруша-

ются.

При

температуре

до

1000°С

хро-

моникелевые сплавы более устойчивы,

но

они не

могут

быть использованы

печах

атмосферой, содержащей

сер-

нистые газы

Металлические нагреватели выпус-

кают

виде проволоки, ленты

литых

фасонных секций;

по

конструкции

они

могут

быть спиральными, зигзагооб-

разными

ободовьши.

Спиральные элементы

из-

готовляют

из

проволоки. Внутренний

диаметр спирали зависит

от

темпера-

туры

печи

материала нагревательных

элементов.

зависимости

от

диаметра

d проволоки внутренний диаметр

спирали

берут

следующих пределах:

Рабочая температу-

ра,

°С

ниже

700

700—950

выше

950

Диаметр спирали

(7—10)d

(5—l)d

(4—5)d

Для хромоалюминиевых более

хру-

пких сплавов диаметр спирали прини-

мают меньшим.

Шаг

навивки спирали

берут

среднем равным

2d,

зазор

меж-

ду соседними витками

(минимально

0,5rf,

максимально

3d).

Спиральные

элементы

печи крепятся

помощью

фасонных кирпичей

(рис.

1.21) на сво-

де

(а, б),

боковых стенках

(в, д) и

поду

(е,

ж). Для

боковых стенок

могут

быть использованы обычные огнеупор-

ные шамотные кирпичи

плашки

(г).

Зигзагообразные элемен-

обычно изготовляют

из

ленты,

но

иногда

и из

проволоки. Навивка произ-

водится зигзагами

высотой

500—

400

мм. Для

хромоалюминиевых

ста-

лей зигзаг

делают

высотой

не

более

250

мм. Шаг

навивки

для

проволоки

равен пяти диаметрам проволоки (25

bd),

а для

ленты

— ее

удвоенной

ши-

рине (2S—2d). Чаще всего ширина

ленты

равна десятикратной толщине

(в=10

а).

Зигзагообразные элемен-

ты крепятся

на

своде

(з—к) с

помо-

щью фасонных кирпичей

или

свободно

подвешиваются

на

изолирующих стер-

жнях

или

рамках,

на

боковых стенках

печи

{л—я, р) на

алундовых

или ме-

таллических крючках

разделительны-

ми

керамическими роликами внизу

зигзага,

на

поду печи

(о, п).

В печах больших размеров

мощ-

ности применяют литые фасонные

сек-

ции

из

нихрома. Сваривая концы

от-

дельных секций, получают сплошную

конструкцию высокой прочности.

Ли-

тые нагревательные элементы крепят

вверху

на

крючках,

внизу

помощью

скобы

(рис. 1.21,

р).

Ободовые нагреватели

выпускают

виде ленты стандартной

ширины

55 мм,

выгнутой

форме

спе-

циального обода. Концы обода крепят

на

Т-образные изоляторы, расположен-

ные

по

длине всей ленты. Основным

преимуществом ободовых элементов

является хорошая теплоотдача

рабо-

чее пространство печи. Благодаря

это-

му

могут

быть допущены большие

уде-

льные поверхностные нагрузки.

Металлические нагревательные

эле-

менты сопротивления располагают

на

всех

шести стенках рабочего простран-

ства печи. Однако чаще всего

их раз-

мещают

на

боковых стенках, поду

своде.

При

этом

следует

стремиться,

чтобы теплоотдача

от

нагревательных

элементов

рабочее пространство

пе-

чи была максимальной,

конструкция

их крепления простой. Перегоревшие

Рис.

1.21. Примеры крепления нагревательных элементов в электрических печах

сопротивления

электронагреватели должны быть лег-

ко

заменимыми. Это достигают

следу-

ющим образом. Применяют съемный

свод, состоящий из отдельных секций,

которым подвешивают нагреватель-

ные

элементы (рис. 1.21, /с), крепят

элементы с помощью алундовых гре-

бенок

на специальных жаростойких ра-

мах, выдвигающихся из печи через бо-

ковые стенки (рис. 1.21, з). В шахтных

печах с принудительной циркуляцией

нагревательные элементы крепятся на

направляющем жаростойком цилиндре,

помещенном

в раоочем пространстве

печи.

Для замены перегоревшего эле-

мента цилиндр может быть вынут из

печи.

Неметаллические

нагревательные

элементы

изготовляются из карбида

кремния

SiC (карборундовые нагрева-

тели) и дисилицида молибдена M0S12-

Нагреватели из карбида

кремния

рассчитаны на рабочую

температуру

1400°С.

При более высо-

кой

температуре кремний окисляется.

Рассматриваемые нагреватели выпус-

каются в виде стержней

двух

типов —

силитовых и глобаровых. Силитовые

стержни на концах, находящихся в

кладке,

имеют напрессованные муфты

из

того же материала. Это позволяет

уменьшить нагрев концов стержня до

500—600

°С. Наружные концы муфт

обматывают никелевой проволокой,

которая

служит

для подвода тока. Для

улучшения контакта с проволокой кон-

цы

стержней никелируются или сереб-

рятся.

Глобаровые стержни имеют за-

остренные

концы,

которые упираются

токоподводящие контакты из жаро-

стойкой

стали, охлаждаемые водой.

Стержень прижимается к контактам

рычагом с пружиной.

Нагреватели из карбида кремния

изготовляются диаметром

8—30

мм,

рабочей длиной

150—1200

мм и обо-

значаются КЭН <2//рабДвыв (карборун-

довые электрические нагреватели, диа-

метр и длина рабочая и одного выво-

да, мм).

Удельное

электрическое сопротив-

ление

карборундовых нагревателей при

рабочей температуре

1300—1400°С

р(«8-10-

—15-Ю-

Ом-м. При малом

диаметре и большой длине стержней

их

следует

устанавливать в вертикаль-

ном

положении. Преимуществом сили-

товых стержней является то, что при

их использовании нет необходимости в

водяном

охлаждении.

Недостаток карборундовых нагре-

вателей заключается в том, что они

стареют в процессе работы. Кремний

окисляется,

образуя SiCb, которая яв-

ляется изолятором. В связи с этим воз-

растает электросопротивление и пада-

ет мощность печи. Для сохранения

мощности

приходится повышать напря-

жение при помощи трансформаторов.

Нагревательные элемен-

ты из дисилицида молибде-

на

можно использовать для создания

рабочей температуры в печи

1550°С

(максимально

допустимая температура

на

нагревателе 1650 °С). При темпера-

туре

ниже 1400 °С выгоднее приме-

нять

карборундовые нагреватели. На-

греватели из MoSi

хорошо работают

окислительной атмосфере. Чаще при-

меняются

нагреватели U-образной фор-

мы,

имеющие рабочий диаметр 6 мм,

диаметр выводов 12, длину рабочей

части

аб

180—800

мм и длину вы-

водов /выв=250—700 мм. Нагреватели

обозначаются так: СМ /

аб//выв (рис.

1.22).

• -л -

Рис. 1.22.

Нагреватель

из

дисилицида

молиб-"

дена:

а — U-образный плоский; б — U-образпый с

отогну-

тыми выводами

Удельное

электрическое сопротив-

ление

нагревателей р^л;

(3,2—3,6)10~

Ом-м при температуре 1500 °С.

Для определения сечения или диа-

метра d, длины L и массы G нагрева-

тельных элементов исходными данны-

ми

служат:

суммарная мощность зоны

линейное напряжение сети U, ра-

бочая температура печи t и

удельное

электрическое сопротивление материа-

ла нагревателя р*.

Большинство

термических печей со-

противления

работает при напряжени-

ях 220 и 380 В. Печи небольших раз-

меров рассчитываются на меньшее на-

пряжение.

При расчете сначала выби-

рают число нагревательных элементов

п и определяют мощность, приходящу-

юся на один нагреватель Ni

=jV

/«-

В трехфазных печах число нагревате-

льных элементов

берут

кратным трем.

Согласно закону Ома, N

= V

jR 10

Подставив вместо R величину

ptl/q,

получим

(1.21)

где JVI — мощность, приходящаяся на

один

нагреватель, кВт; (Уф — фазовое

напряжение,

В; q — поперечное сече-

ние

нагревательного элемента, мм

pt — удельное электросопротивление

материала нагревателя, Ом

•

см; / —

длина нагревательного элемента, м.

В уравнении

(1.21)

два неизвест-

ных q и I, поэтому составляется второе

уравнение

ЛМО

1№

(1-22)

Здесь v — удельная поверхностная на-

грузка нагревателя, Вт/м

; и — пери-

метр поперечного сечения нагревате-

ля,

мм.

Из

формулы

(1.22)

находим

Подставив полученное выражение

для длины I в формулу (1.21), опреде-

лим

ШЛИ

•qu=

№

иЪ

(1.24)

(1.25)

ДЛЯ

проволочных нагревателей

где d

куда

— диаметр проволоки, мм. От-

/ Ю

-4

34,3

1.26)

Для ленточных нагревателей

qu =

2ab{a+b).

(1.27)

Здесь а — толщина ленты, мм; Ъ — ее

ширина,

мм. Задаваясь толщиной лен-

ты а, можно по формуле

(1.27)

опре-

делить ее ширину Ь. Рекомендуемые

размеры проволоки и ленты для нагре-

вателей приводятся в ГОСТ 12766.1—

77 и

12766.2—77.

Длина проволочного нагревателя

1 _ .___

Rnd

ленточного

= -

0,786

Rab

— = 0,94

(1.28)

(1.29)

где коэффициент 0,94 учитывает умень-

шение

площади поперечного сечения

ленты в результате закругления ее уг-

лов при.прокате.

Общая длина нагревателей печи

(или

отдельной зоны печи)

= ln.

(1.30)

Масса проволочных нагревателей

0,786^v,

(1.31)

ленточных

Олент

= 0,94аЫу,

(1.32)

где у — плотность нагревателя; г/см

Суммарная масса всех нагревателей

печи

(или зоны)

Gji = gn.

(1.33)

Для проверки правильности найден-

ных размеров поперечного сечения и

длины нагревательных элементов не-

обходимо определить действительное

значение

поверхностной нагрузки у

Поперечные

размеры нагревателей бе-

рутся согласно сортаменту на ленту и

проволоку, поэтому величина удельной

поверхностной нагрузки может изме-

ниться.

Действительную величину по-

верхностной нагрузки находим так:

для проволочных нагревателей

(1.34)

для ленточных

Поперечное

сечение выводов нагре-

вателей во избежание перегрева дела-

ют в четыре—шесть раз большим, чем

сечение самого нагревателя. Конец вы-

вода выпускают из печи на

75—-150

мм.

Трудность аналитического расчета

электрических нагревательных элемен-

тов заключается в том, что необходимо

задаваться количеством нагревателей

их соединением. Поэтому целесооб-

разно

для выбора размеров нагревате-

лей воспользоваться номограммой Буд-

рина

(рис.

1.23).

Коэффициент $ = qu

берут

в масштабе 1/2:

50 OOOivip;

Р=

7~-

(1-36)

где N

— суммарная мощность зоны,

кВт: pt

~—

удельное электрическое со-

противление,

Ом-см; £/

—линейное

напряжение

электрической сети, В;

vt — допустимая удельная поверхност-

ная

нагрузка, Вт/см

. По вычисленно-

200000

SDOOffl

1,B

1,8 2. 2,2 2,5 2,8 3,1 3,4 3,8 4,2 4,6,« 5,

6,5 f 7,8^28,$

fyfM

Рис.

1.23. .Номограмма для выбора поперечного сечения нагревателей, их числа

способа включения

му значению р определяют число на- гревательных элементов t

M на 1 кВт -

гревателей, их размер и способ вклю- мощности печи в зависимости от по-

чения.

В большинстве

случаев

возмож- верхностной нагрузки vt и сечения на-

но

несколько решений. гревательного элемента.

При

выборе сечения нагреватель- Зависимость напряжения £/ф, силы

ных элементов необходимо

учитывать

тока /ф и сопротивления Яф электрона-

их долговечность, что в первом прибли- гревателя от способа его включения

женин

связывается с толщиной, кото- выражается следующими формулами:

рая

зависит от рабочей температуры при включении треугольником или

печи и материала нагревателя (табл.

между

двух

фаз

1.14);

минимальную массу нагревате-

лей;

имеющийся сортамент проволоки

ленты; возможность размещения на-

гревательных элементов в печи и спо-

соб их переключения.

При

одинаковых мощности, спосо-

бе включения, поверхностной нагрузке

ленточные нагреватели

легче

и дешев-

ле проволочных, но менее долговечны.

На

рис. 1.24 приведена номограмма

Будрина для определения длины на-

Таблида 1.14. Зависимость толщины (диа-

метра) нагревательных элементов, мм,

от материала и рабочей

температуры

Марка

сплава

Х20Н80.

Х15Н60

Х23Ю5Т,

XI5105

Элемент

Про-

воло-

ка

Про-

воло-

ка

Лента

Рабочая

1,0

—

'Л

—

•;о

1.0

температура.

1.5

•АО

2,0

—

2,5

°С

—

3,0

Рис.

1.24, Номограмма для определения длины

нагревателей

Таблица

1.15.

Допустимые

удельные

поверх-

ностные нагрузки,

Вт/см

спиральных

зигзагообразных нагревательных элементов

Таблица

1.16.

Удельная

поверхностная

нагрузка,

Вт/см

печах

с калориферами

температура.

"С

600

700

800

900

100'»

1100

1200

1300

Х20Н80,

X15105

2,6-3,2

2,0-2,6

1,6-2,0

1,1—1,5

0,8—1,0

0,5-0,7

—

Марка

сплава

Х23Ю5Т

3,0—3,7

2,6-3.2

2,1-2.6

1,6—2,0

1,2-1,5

0,8-1.0

—

X27IO5T

—

3,0

2,2

1,6

1,2

lOOOJVf

(1-37)

(1.38)

при

включении звездой

или

между

фа-

зой

нулем

;

(1-40)

(1.41)

(1.42)

1732iVi

3OOO7V,

Значения допустимых удельных

по-

верхностных нагрузок спиральных

зигзагообразных нагревателей даны

табл.

1.15.

Удельная поверхностная

на-

грузка

увеличивается

повышением

разности температур нагревателя

и на-

греваемого металла

уменьшается

со

снижением

степени черноты нагревае-

мого металла

черноты газов

печи.

Экранирование

нагревательных

эле-

ментов способствует уменьшению

Скорость

движения

воздуха

печи,

м/с

Температура

нагрева

воздуха,

°С

200

3,0-4,0

4,0-5,0

5,5-6,5

7,0—8,0

500

1,0—1,5

1,5—2,0

•2,0-2,5

2,5—3,0

Примечание.

Большие

значения

принимают-

ся

для

меньших

сечений

нагревателей.

на

35—50

%, а

принудительная цирку-

ляция

воздуха

печи

— ее

повышению.

В табл.

1.16

приведены рекомендуе-

мые удельные поверхностные нагрузки

для расчета электрокалориферов,

ко-

торых основное значение приобретает

теплообмен конвекцией.

На

1 м

внутренней поверхности

стенок

печи можно разместить спираль-

ные

нагревательные элементы мощно-

стью

25—30

кВт;

зигзагообразные

на-

гревательные элементы—

кВт, обо-

довые элементы

— 100

кВт.

Для неметаллических нагревателей

допускается удельная поверхностная

нагрузка значительно больше,

чем для

металлических. Ниже приведены

зна-

чения

поверхностных нагрузок

для не-

металлических нагревателей

при раз-

личных рабочих температурах:

Рабочая

температура

печи,

°С

vt,

Вт/см

для

нагре-

вателей

из SiC

То

же из

MoSi

Рабочая

температура

печи,

°С

Vt,

Вт/см

для

нагре-

вателей

из SiC

То

же из

MoSb

1200

1400

1250

1500

—

1300

1350

—

1600

—

ПЕЧИ

КАМЕРНЫЕ

ПЕРИОДИЧЕСКОГО

ДЕЙСТВИЯ

Камерные

печи периодического дей-

ствия являются самой простой

уни-

версальной конструкцией термических

печей.

Их

применяют

при

единичном

серийном производстве, когда прихо-

дится нагревать детали, разнообразные

по

форме, размерам, марке стали

и ре-

жимам термической обработки. Темпе-

ратура

камерной печи постоянна,

но

может меняться

во

времени

при

нагре-

ве

охлаждении деталей, посадке но- •,.

вой

партии

и т. п.

Конструкции камер-

ных печей рассматриваются согласно

принятой

классификации

по

способу

загрузки деталей

устройству рабо-

чей камеры.

2.1.

КАМЕРНЫЕ

ПЕЧИ

НЕПОДВИЖНЫМ

ПОДОМ

СВОДОМ

Камерные_печи_с

непод.виж_1-шми_по-

дом

сводом, применяемые

для

нагре-

ва сравнительно легких деталей,

име-

-ют ''небольшую производительность:

Наиболее распространенными являют-