/
Текст
Цепа 39 коп
т
i -:fv
БИБЛИОТЕКА ЭЛЕКТРОТЕРМИСТА
Выпуск 28
И. л. ФЕЛЬДМАН, М. Б. ГУТМАН
Т. К. РУБИН, И. И. ШАДРИН
• ,?;»»«.XIf,
*? J
• • ' X-
4, •- ’t7 A’’ ' ** • 4* 1
.,? . >«;”'>? V?1S
• -* jA'jV.'V 1i .i
.-ОЖш
/. ,Ч-Л
. РАСЧЕТ : >й
КОНСТРУИРОВАНИЕ
НАГРЕВАТЕЛЕЙ
ЭЛЕКТРОПЕЧЕЙ :
СОПРОТИВЛЕНИЯ
Издание
переработанное
второе,
дополненное
и
Б Р
J • КИА
ИЗДАТЕЛЬСТВО «ЭНЕРГИЯ»
МОСКВА ,
1966 ’ ЛЕНИНГРАД
»(
л. '>-
S' 4 у
•I;
Ji
£
V
А
у.
arf-^-szV ,;4»i
•Av!
'-О
Ч*е’. -’Л»
\
; fV4.’
, ......, r*1» *--л I1 »
л
ад
«Библиотека электротермистам
а
т
РЕДАКЦИОННАЯ КОЛЛЕГИЯ:
М. И. Николаева, И. Л. Ольшанский, С. П. Розанов,
Л. Д. Свеичанский, М. А. Шевцов, К. 3. Шепеляковский
Ф. И. Шуманский f
л
* -л г
; .т- 1
УДК 621.365.3
«1х.39
, • -у й
, а
И книге рассматриваются вопросы ’ конструирова*
нич основных видов нагревателей. ,
Даны расчеты электрических параметров нагрева-
•телей и определение допустимой удельной поверхност-
ной мощности нагревателя. :
Рассматриваются особенности расчета нагревателя,
при скоростном нагреве.
Книга предназначена для -специалистов, работаю-
щих в области расчета и конструирования нагреватс-д
лей, а также занимающихся эксплуатацией электроне*'
. чей сопротивления. , „ Гг1
’Й?
‘Й-
'•ГМ
<й
1И
$
-? Г
• /
Фельдман Иосиф Айзикович, Гутман Марк Борисович,'
Рубин Георгий Кусиелевич, Шадрин Нина Ивановна <
Расчет и конструирование нагревателей электропечей
i сопротивления - ‘
Изд. 2-е, пере раб. и доп., ! < J
М.-—Л., изд-во «Энергия*, 1966, 104 с. с нлл. и 5 вклеек с обороте^
(Б-ка электротермиста, выл. 28)^ ..
о?'' '
3-3-10
; 201-66
: Редакторы: А. М. Сандомирский, М. А. Комар
Техн, редактор Т. Г. Усачева • .
йлЭ?
4
I ' Сдано в набор 31/111 1966 Г.
> ’ Т-07197
f i Печ. л. 5,46+5 вкл.
Тираж 10 000 экз.
Подписано к печати ii/vii «1И|
Бумага типографская мелованая Kt 1 'MX*®* А*-аК (Арв/Ьк
УЧ.-ШД- л
Цена 39 коп. Закав.Ж,
Л
Московская типография № 10 Глдвполиграфпрома ,
Комитета по печати при Совете Министров СССР.
Шлюзовая наб., 10.
ОГЛАВЛЕНИЕ
,;; Преднслоине.....................
1. Расчет электрических параметров металличе-
ских, нагревателей . . ................ . . .
• ’ 2. Определение допустимой удельной поверхно-
стной мощности металлических нагревателей
'<•3. Определение ориентировочного срока службы
дЛ металлических нагревателей....................
. ' jif 4. Сравнение металлических . нагревателей раз-
, л. личных систем ... ..........................
л , 5. Порядок расчета металлических нагревателей
’/•- *' б.: Краткие рекомендации по конструированию п
: ’ ,.i> изготовлению металлических нагревателей . .
/. .7. Расчет нагревателей из дпенлнцида молнб-
. * лена (ДМ) . . . . ................
.u8. Расчет карборундовых нагревателей . . . .
: С Приложения . . . « *. .... ... . . .
’Литература . . . ..... . . . ., . . .
4
7
12
38 .
45 '
54
04
74
91 ч
98
104
«>
‘Л
Й-Л'
'V
•' ч.
1
’ V
4
J
rt ’ *
ПРЕДИСЛОВИЕ - •
I':. ' ' ’ ' '
На базе материалов докторской диссертации
; А. Д. Свеичанского и кандидатской диссертации
Л. С. Кацевича авторы проанализировали наиболее упо4&«
требительпые системы нагревателей и провели neo6xo«‘W
с.димые исследовательские и экспериментальные работы^Ш^'^
эти работы позволили выявить оптимальные направлеЦМ'^ '
*?.'ния в конструировании нагревателей, разработать на1й^^Ж.;':
: более доступный для рядового конструктора ускоренЧ-Д|^М^<
Л нын расчет нагревателей печей сопротивления и значи^Ж^жГ
тельно повысить его точность. Результаты этой раббты/’^'^г-
'/ нашли отражение в первом издании настоящей книг», "Л/Ж'
V Со времени написания первого издания прошло более
< 5 лет, в течение которых актуальность этой работы-;под\^.\$к^;
^ твердилась. Методика расчета широко. нс11Ользуется^|^/:
'•>'в настоящее время при конструировании и эксплуатации-1
^ электропечей; ею пользуются также работники нсслеХо»;'.^^,-
? вательскпх организаций и студенты вузов и техникумов
‘‘ соответствующих специальностей. ,
Практика показала, что разработанная методика:^,,
: ;в основном- удовлетворяет поставленным задачам,
включающимся в создании простого ускоренного ниже*:.
-.i верного расчета нагревателей для наиболее pacnpocTpA^.^^J*
' венных видов электрических печей сопротивления^ ОнйМ^ф^ ’
‘/ может быть применена для печей, в которых передача.
Дила происходит преимущественно излучением, футеро-ц-;.4
ва,|НЬ,х‘11 имеющих относительно малые тепловые потери^ ty ‘
^и^днергии. • • ,'Й
Необходимо подчеркнуть, что, как показано в рзботе,^^
^ШИ^стенки- системой нагревателей по сроку службы, ?>&
п <> л vr> ,1 А 1 , « rt А М ПТО fi (1 М являет1
«
И
Г
KF
ei-.‘
оптимальной при данной мощности, оТнеСеипой
Ч} г
' i Sv
I L I 1.1 .•.'!
-
АЛ'
4
<ДГ.,*( i. V* 1J 4> f Ъг V 11 Hill V. U I* I V»-* • V- • It V# J > " »J ' J ‘
^Ж^’плуатацнонным расходам и другим, показателям, являет**
гг'Дй>-ся зигзаг из проволоки. Из всех Форм сечения нагрерч^т-
. ,4 -*'•
ся зигзаг из проволоки. Из всех форм^ сечения
a
телсй оптимальным является круглое, с максимальной/
массивностью. ,‘;-
Наименее экономичными являются нагреватели из/
тонкой и широкой ленты, штампованные из листа (обо-г
довые) и другие с развитой поверхностью сечения (ме<
нее массивные). ’ ’
Первое издание данной книги разошлось в короткое,
время н полностью не удовлетворило спроса, в связи<
с чем был поднят вопрос о выпуске второго ее издания.
Между тем за это время авторы получили возможность
значительно расширить область применения методики
расчета, дифференцировать ее по различным группам пе-
чей и существенно повысить точность расчета. Ориенти-
ровочно учтено влияние размера нагреваемых изделий и
степени черноты нагревателей.
Дополнительно разработаны методы расчетов карбо-
рундовых нагревателей и нагревателей из дпеплнцида
молибдена, л также нагревателей, заэкранированных от
нагреваемых изделий, в частности нагревателей в виде
радиационных труб.
В соответствии со многими пожеланиями дины крат-
кие рекомендации но конструированию различных нагре-
вателен и их размещению в электропечах.
Даны пояснения физической сущности введенных
коэффициентов, обоснования принятых допущений,
а также области применения методики. Это позволит
читателям творчески использовать изложенный мате-
риал.
. Рассмотрено влияние системы регулирования на ра-
боту нагревателей и даны указания ио учету этого влия-
ния в расчетах. Приведен ряд примеров расчета, охва^
тывающнх основные случаи, встречающиеся на Ирак*
тике. . /
Таким образом, второе пзданйе книги существенно
дополнено, переработано, уточнено к дает возможность-
производить для указанных печен следующие расчеты:
1) производить ускоренные тепловые п электрические/
расчеты нагревателей металлических, из дненлзшада мо-
либдена п карборундовых; 2) быстро выбирать путем',
сравнения оптимальные варианты, конструкций и мате- ;
риала нагревателей для конкретных условий; 3) полу-
чать основные рекомендации по конструированию и раз-/;
мещению нагревателей. Ч: - / /V
Авторы признательны профессору,' доктору. тёхииче^^::Н*/
ских паук А. Д. Свспчанскому за цепные советы, даппы$‘$^ЛЛ,
•им при просмотре рукописи. - ; '•'-
• ‘Авторы будут благодарны за все замечания и ПОже^Ж Л
•Дания, которые возникнут в результате пользования рас^ЖЙ-
четом, п просят направлять их по адресу.*’Москва, ЖД ..
Шлюзовая набережная, 10,.издательство4«Энергия»^ х;4л•,
... ' ’ г •<•: • ..; /А,.?? , ,•*'<’ »**.'
Aeropbi^-v
4;
f, .' ,..
"’dW
£!M".
". ,'®.j.J Г/
K'fcb'
i л г
7^
>* i'
/
n
W
V. ,. 'iX'1.
1*
' u:0-rv •
'"‘iOj
'Г'Д
j г ^’"1.. >
4wl
J Г
(U
J
»4>
ЛмКл ’’
.JT i
4s
.л:.
, i'1
Лч!
.;•? V
-(oW-
Ж
fea-T::j
.Л'Ч
t
ж
- <
1 ‘ I' • I . . . ' ‘
' t ' .. ’ ’
S I
1. РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ f\
МЕТАЛЛИЧЕСКИХ НАГРЕВАТЕЛЕН
< ’Для электрического расчета нагревательных элемеи* ‘
' тон печей сопротивления нужно получить соотношения
.между электрическими параметрами нагревателя, его ?
удельной поверхностной мощностью и размерами, /
Для вывода этих зависимостей введем обозначения:
Р— мощность нагревателя, кет;
U — напряжение на нагревателе, в;
- 7? —сопротивление нагревателя, олг,
Рг—удельное сопротивление материала плгревате*
ля в нагретом состоянии, ом • мм'*/м;
? / — длина нагревателя, лк
' сечение нагревателя, им/2;.,
«/'— диаметр проволочного нагревателя,, мм; / ' ,
; 'сц'Ь *- толIнийа и ширина сечения ленточного иагре-
1 ‘ нагеля,
/7—периМетр.сечения нагревателя, л(лц
’ Fn*”поверхность нагревателя, елг2;
pIV'*-удельная поверхностная мощность нагревателя,
? И- вт/смл; ' • > ,,
\ J Воспользуемся известными •Зависимостями: ;
: у* < - “ пир» G) .
.. ч ! Г - • '
:r «=pj-; . Л >-•. (2) у
*1 'Л V.» ' ' ’ - \ • . - * . - %'
t I J . I , • . F1 • < . Л
. и-о»
' - Ч . " ; I
1 ' , ' ‘ ‘ • ' . . • ; I'. ' ,
<’ <• •, ' А ; /' , 1 7 _>./
I
XxV.
A й r‘_i 1* р- • ’ .
;WA
rY<v
;ЙЩ-
^.'Ж-
№ 7'"'7^'
Из выражений (1) и (2)’следует,
u*s
ppi О’
что длина нагрева
1$'ДМдставЕВ в формулу (3) значение Ftt = 10/7/
.V, Р«Ю’ р.ю» ; '
‘и ю/№ пк ' ’ /
2^'
Отсюда определим длину нагревателя
4 " .' z wn *
'завис имость
try;*» ’•
Приравняв значения I из формул ’ (4)
и
(5)
7#-7
кЙм-
~М--* ,?•*/$£
получим:
.$£-}Лу
7,;: г*1-
**' к,’,-.
4/
£
-Ш.-
- 'Ш(6).
• •. лГ-Ц^:;:'
Для нагревателей, изготовленных из материала круг-
лого сечения (проволока, пруток), .< :
U’S __р.10»
Рр.!()’"“ wn
'г" К
,'<aV.
Х*4*1*-
...
Подстасив значения S и П в выражение (6)
Ж;ЛИМ диаметр материала нагревателя: .
7' rf_y~TWi~ .... 7
V'7г:-7' а—у пт, , ММ. .
О
uy?v
FV'*4* *•
опреде- ;'
V.
(7)
<-у.
Для нагревателей, изготовленных из материала пря*
?..моугольного сечения (лента), при соотношении сторон
6 • >' .- '• ,Л: . .
сз MJ ; --. JV, ? 4
a. t _ nt . • , ;«J
"• 1 '
/7^2(Z>4-«) =2(/гш4-а) "2u(w+0;
1 Подставив это соотношение в выражение (6),;ДЯр®?
ne„«w —н., . г/
&W'.
^(8)
г,: '-Счг
>• >. ’Л
, Ч’Ч;
Ж
$«•
ik ’м
,.j.; делим толщину ленты:
Ц&Ла>
У 5.>о«рр»
У т(т+ l)U^ » м *
> •
^'$г'
d. 8
да
ч ' у,"’'1
: Длина нагревателя, изготовленного иэ.,матерйала?круг« Д
лого сечения, ' . - -
ТбЯТГД :
’ll»**
RS > 3
Для нагревателя, изготовленного из материала
угольного сечения, с отношением сторон т
длина
прямо-
... ' 'U
"а
KS 3/ 2,БРУ»т
Р Г (гс + 1)»р1Р
@ (Ю)
м
*А«
На основании приведенных выше зависимостей, мож
но произвести электрический расчет нагревателей. >;• ’
Необходимые для этого данные —площади поперечч1^
ного сечения, площади поверхности и вес I м проволоки?'-':
п ленты различных сплавов приведены в приложениях-Ь;
н II. В приложении III приводятся данные о физических*'^
свойствах различных сплавов сопротивления. J. ; ;
Для проведения ориентировочных, ускоренных расче-»
тов нагревателей круглого сечения и прямоугольного
с отношением сторон /и =>^-=10 построены номограммы
(см. приложения IV—XI), связывающие мощность, вы-
деляемую нагревателем, напряжение, сечение, длину и
удельную поверхностную мощность. Номограммы по-
строены для наиболее употребительных сплавов сопро-
тивления XI5! 160. X201I80, ОХ231О5Л - (ЭИ-595) ,н
ОХ27Ю5Л (ЭИ-626), . -
При этом иод нагревателем подразумевается,
одни или Несколько нагревательных элементов, соедн-
-’?. Д' i -
пенных последовательно при расчетном значении напря-,
жения. "А;'.v .. J
Пояснения к пользованию номограммами для;ориен--
тировочных электрических расчетов см. на рис, Г.
По осям координат отложены величины:
по осп х —длина нагревателя, I, м, для напряжен
ния (7а; ; • -''Жг
по оси «/ — мощность нагревателя Р, кет;/для того
же напряжения; . •,<
по осп z —напряжение U, в, >'
Кривые №|, IV3, ^/соответствуют'постоян'
пым удельным поверхностным мощностям w, вт/см,3} ^ <
&
С
Л*
<
л?
•ч
-•кривые Si. S2, .... соответствуютХпостоянны'мЖ
сечениям нагревателя; . < у/ . '
кривые 6, /г, 4з. /( Соответствуют постоянным дли'1
нам нагревателя; У, ! '
. кривые Pi, Р2, Р3, Pt соответствуют .постоянным'^
мощностям нагревателя.- '{
Примеры пользования номограммы (рис. 1)
*„'Д
Д. :•>&
ft. м
S,'
л
К-
&
л.
ъ,
; Рис. I. Схема для электрических рас
. четой нагревательных элементов.
Х:Г; >V
* * и
1 .> ‘
Л 53 ,
Ч-
р
£
4,
' . • .' ’ , "
Пример 1, Дапо: мощность нагревателя Pi, кот; напряженно !Ж
1 « допустимая удельная поверхностная Мощность 1Г|, »г/см3^^^'
Определить диаметр проволоки или сечение ленты (с отиош0«^:'',3'
пнем сторон щ=»,10) н длину нагревателя, <?,>:•*>:
Ил точки (Уь соответствующей заданному напряжению,;'прб'йо ...
Д11ТСН вертикальная прямая до пересечения с кривой заданной MolH'tpl»
кости /’, (точка /). Из полученной точки / проводится горнзонгаль*-}‘Л
пая прямая до Пересечения с соответствующей кривой удельной ’1:
поверхностной мощности UV (точка 2). '' •• '/.- /‘' jcX'.-.'
Точка 2 соответствует диаметру проволоки или каИой-то опре^^?
Лслеппон толщине ленты с отношением стороны /л«*10 нагревателя д г
сечением S|. . «?£?
Из точки 2, опуская перпендикуляр на ось V до пересечен ня
с горизонт алыюй прямы'!, проведенной через точку U>,. ролучасм':;
точку .7, Эта точка соответствует длине нагревателя л.;д < / > тЛ.'
И р п м ер 2. Дано: мощность нагревателя Рг‘, допустимей.удОль*а?Д
пая поверхностная мощность U7,; сечение проволоки или' ленты -Sv>
Определить необходимое напряжение н длину нагревателя,
рез точку 5. соответствующую заданной удельной повсрхйосТной!.;у
мощности W7! и сечению 51( пронодпгея горизонтальная ЛИНИЯ ?ло
пересечения с кривой задпипоп мощности /’а (точка V). Через'точ-
ку 4 проводится кортикальная прямая дб пересечения; с 0CbK>4f
в точке иг. Эта точка соответспнег напряжению' на наП>^впТ?,1д'
' ; ' -Д '
•X
. I.
Для определения длины иагренптеля опускаем перпендикуляр,
нз точки 5 ла ось v до 'пересечения с гори.юпгалыюй прямой, про*
' веденной из точки Уа.
Полученная точка 6 couiuerciпуст длине пагрсиптсля б. ль
Как видно из приведенных примеров, ио номограм-
мам можно провести полный электрпческиП расчет на-
, грсвительиых элементов.
Применение номограмм особенно эффективно для
' сравнения различных вариантов нагревателен и выбора.
. оптимальных решений.
Для электрического расчета нагревателей любой
формы сечения с различным удельным электрическим
<. сопротивлением построены универсальные номограммы
(см. приложения XII и XIII).
Па этих номограммах ио осп z отложено условное иа’-
пряженне в вольтах, т. е. напряжение на нагревателе,
изготовленном из материал^, удельное электрическое
сопротивление которого равняется 1,0 ом • ,я.н2/лг
? Действительное напряжение равняется условному па-
Хдряжепню, умноженному па действительное удельное
. электрическое сопротивление, т. е.
, - ^дсйс.тп®' ^углРдейств >
НЛП
*' t ' \ I . .
1 // '
’ rt ‘ дсйстн
i . , Ыусл — ——.
|Д'!ПСТВ
Д. . Крппые U"yC,, соответствуют постоянным условным
удельным поверхностным мощностям,
За условную удельную поверхностную мощность при-
?нятз удельная поверхностная мощность нагревателя
’. круглого сечения, эквивалентного по площади сечения
..^рассчитываемому нагревателю. Таким образом, ПЛсл®*
.4 '*”Р/л(Н И 1Гд(.йСтвявА>//7/,
Приравняв эти выражения, получим зависимость
• г
Подставив в полученную формулу значение rf—J?4S/ir,.
имеем: , . . . у
- га‘ , * » • t ’ . ' ‘ г . / " э. * ’
Л ' : ' ' %< ’ 1Z45 __ ‘
д’. Д' '«,.- и7уеЛ.-^?1 = 3,54’^и-усл -Т.,
' Г, . • • . 5 X' .
'..Лк- :
•ь*
или
j*
•гч*
ЛГ. Л-
. V ‘ .J?- х 1 t
: Кривые S соответствуют постоянным площадям сече-С
1^-е^х-иня нагревателя; с левой стороны указаны значения пло ?
"’^'''‘'•''Хлщалей! сечений нагревателя, а с правой— диаметр экви-/
.^•валентного „сечения. - ф
Остальные линии универсальных номограмм полной, '
j/ стыо соответствуют линиям номограмм, приведенных на
рис. 1.
- Методика определения удельной поверхностной мощ-Х
Юности изложена подробно в § 2-3. Удельная поверхно-^
'стная мощность определяется в зависимости от требуе-;\
t мого срока службы по степени окисления ленточных и?
.проволочных нагревателей для разных материалов на-
"грсвателей, от размеров п формы сечения и геометрйче-: ’
ских соотношений для различных конструктнЬпых нспЬЛК ’
нений/ • ’/йь#/
(С
*
ч
, . ,2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДОПУСТИМОЙ УДЕЛЬНОЙ Г.
- ПОВЕРХНОСТНОЙ МОЩНОСТИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ
. НАГРЕВАТЕЛЕЙ ’
/у/1/'-
Ж
Ч'-
. -Мощность (вт), выделяющаяся с единицы поверхно* •>
сти (сл2) Нагревателя, определяет приданной темпе-
ратуре нагреваемых изделий при прочих равных уело-;-;
виях температуру нагревателя; от этой температурь» J
^зависит срок службы нагревателя по степени его окис- ?
лення.’ ’
Поэтому в расчете нагревателей удельная пдверхно-
стная мощность W является важнейшей исходной велн- V
/чиной. Для се определения ниже вводится понятие и
а л иного нагревателя. Под и д е а л ь и ы М;;лпОД<;;
. разумевается такой нагреватель, который образует е нз(- )
дслием две сплошные параллельные бесконечные- иДо-*
; скости при условии, что футеровка в теплообмене нёучя*?/
^ствует (тепловые потери принимаются рапными нулю). ? ‘
Для такого нагревателя удельная поверхностная/МОШ*
ность №„д в зависимости от температуры поверхности .
12 . ' '', : ' ’
чнагреваемой садки при заданной температуре нагрева^
деля может быть определена из уравнения
К;
1^ИД
8 600
, вт[см*
(И) J
Где Г,, —температура нагревателя, °К; -ДА-"
-•А-Тмад—«температура поверхности изделия, °К;
' А. С,|р--приведенный коэффициент излучения .изделий
- ' ккал!м2' ч • (°К)4,
А-. :1
• „ 4,9
пр_ __ —-
' л (12)
, где. ellt Ензд —степень.черноты материала нагревателя, и '“
‘- . садки соответственно. : , Ц
.-JV' * • . -5
< ?/Кривее, представленные на рис. 2, дают зависимость
( удельной поверхностной мощности идеального нагрева* .
теля И/|1Д от температур садки и нагревателя для слу-
чая, когда е,д ==0,8, т. е. С|ф=3,3 клсгл/л<? • <z • (°К)*. \
Кривые построены для этого значения СЩ), потому что.,
в большинстве случаев при расчете реальных печей мы-ч
имеем дело с садкой и нагревателем, имеющими *
в₽=0,8.
< При нагреве изделий с приведенным коэффициентом ;
' излучения СПр.. не равным 3,3 ккал/м'1 • ч • (° К)'’, удельная 7
‘поверхностная мощность идеального нагревателя может-;
быть найдена также по кривым, изображенным нах
.рис, 2, но с последующей поправкой, учитывающей^
'влияние приведенного коэффициента излучения Спр;
па 4F. В качестве такой поправки принят коэффициент'
ас, равный 1 при Спр —3,3 ккал1м2-ч> (°К)4.
Рассмотрим случай, ьогда нагреваемое изделие
окружено сплошным листовым нагревателем, например1
к: V
" г.**
'. 1Н“
., '-^Ji
A-f^4
в цилиндрической печи (рис. 3>. Однако диаметр поверх-
мости, на которой расположен нагреватель в этой печи,/ д-j
существенно больше диаметра нагреваемого изделия. ''А. '
llphMeM Гц ~ Спзд ” б,8._7. ' .. ч! /кА
нг.р
•О'
у/ '
.-U'SV м
«. <
P t*?' i-
;нн'
tm
>650
1600
320
- 46
280
W
гчо
32
200
f60- • К
w
20
120
IS
Ю0
80
>2
8
HO
JO
>0
£
V
J.'V
4.'.
Л,
V
t,
V
if
iV'J М '•
? лД-гЧ
1 • '
' 60
i. S3~
so
i vs, ..
.
ft .fi • a r »•*
4 ’ ?• * * 2 >
р" Г
4 6<П
>ИЮ
iV
V
(V
>?>
4?Л
'fie
V* ‘ '
.14 • 4
>300
>600
350
>550
1 *W ‘
I i'fSO
)
>4110'
шо
.m
»Ht
0 ! 200 WO 600 BOO Ю00 1200 16OO(,H,*C' ' ?
' , г. "4. ; ' . . 5
Зпачеипя удельных поверхностных мощностей идеал’у^
~ u А
»!
Рис.
ного
• метаемых па 1 м2 (
твпловоспринпмающсй поверхности /т.п
2. :
нагревателя IV’,,д н ориентировочных мощностей Р, P.ei*;'’
футеровки, в зависимости от темп^ра1у₽ч!
__________,_________-с2ср"::ест:: .'т.п и нагревателя М, .
ченпя Р даны для следующих свободно излучающих nar^enaw^
t
M
С»
si*
• ,лей: спиральных па полочках н зигзагообразных проволо(Щь1^'^J
р : .’. .. ленточных1 при аг» 1, а0«1 и ар«1;.( *
г,
. 14
/' • '
:Л'
' '« t . I 1 i *. ? J-'
< /f ;? .5 T- :1(
л .? л < 4;
ф ;]3 этом случае
, н)\\л . • т ч : . /;
. «Юс. Ч . Cnp
i, na .•/i UZ =3=—
rH у_/7>< у
T oil J \ 100 ;
~8W0
вт/см2,
(13)
где Лпщ—поверхность изделия,
' v Fn — поверхность нагревателя, в.данном случае
г.Ч. . равная поверхности стой, занятых нагрева-
к '• ,, Рис. 3. Схема цнлпидрпчсскоП печи (разрез).
;'й —с Аистиным сплошным ни г репа голем; <5 — с прополочным зигзаге*
. ' Образным нагревателем; / — n.-irpcnnie.'ii.; 2--нагреваемое изделие;
-л ’ < ‘ ...... 3 — футеровка.
S'"
,-к.
; t Л» • ' V . • 1 »
У s В данном слуОас \
"Лд^-?4'С«Р=-ТПСТ л? (1+)
у/J т «-;>7 •' т.;.' + к Ь:~')
j . г 1 ' ' - • «
У’ : .!.,Эта удельная поверхностная мощность также может
У . '' быть найдена по кривым, представленным па рис. 2, но
•>; .i'J;'с последующей ' поправкой, учитывающей влияние раз-
;/ ' мера изделия на поверхностную удельную мощность.
а . В качестве такой поправки принят коэффициент ар.
ф • В большинстве случаев реальный нагреватель изго-
; товлен Из проволоки пли ленты и в отличие от идеаль-
» ного нагревателя не все'излучаемое ям тепло попадает
па изделие; часть лучей попадает па соседние иагрепа-
телн н футеровку. Таким образом можно считан», что
'Д. > реальный нагреватель излучает па изделие тепло ле пол-
У Н. пой своей поверхностью и некоторой условной эф-
фектнвиоп поверхностью Реальный нагреватель Д'?
Ш с его поверхностью Fa может быть заменен эквивалент-.
ным ему по полной направленной па изделие мощности ;
^•^•кдеальпым нагревателем, имеющим меньшую поверх*? ‘
Й^/ность при одинаковой температуре. Эту меньшуку по-’;
^ верхность (идеального нагревателя и можно считать эф
f ф|Ж1нишой шмжерхностью реального нагревателя F^. ?
< ' И1ж«м равенство
.'U^Fоф,
откуда
'У'УуУ
Выражение (15) справедливо при отсутствии тепло-'
, вых потерь (для футерованных печей ими можно/Пре-
небречь). •. . .
f. Полученное соотношение между поверхностными
мощностями реального и идеального нагревателей' По-
зволяет использовать для нахождения реальной поверх-'
/ ностнон мощности W кривые удельных поверхностных
/мощностей идеального нагревателя. Для этого в форму*,
/ ле (15) представим отношение
А: •••, *.*.
i 4
L.*
?. »*
$!
I .<. •
£ I
у
*
?. 1
. где
__п п
Р~~~ '
. Г •’
t "v
i
гД
S<‘;
a»], — коэффициент эффективности излучения данной у
системы, нагревателя; У »
От — коэффициент шага.
Тогда реальная удельная поверхностная мощность;--.*’,
нагревателя с учетом влияния приведенного коэффн-?
"изд может.
. циента излучения Спр н размера изделия Л
г быть определена по формуле (16): ‘
, ^,аа!.^11дПэфиг(1с(1р,
где аС"“ коэффициент,; учитывающий, зависимость ДГ
Г Поверхностная мощность 1Гил определяется ио /кри-
вым, приведенным на рис. 2. i
На рис. 2, помимо удельных поверхностных мощ-
ностей идеального нагревателя 1ГИД, для предваритель-
ной оценки приведены ориентировочные-максимальные
(16)
У:
мощности Р, кнт/м2, размещаемые на 1 .иа футеровки :
свободно излучающих’систем нагревателен в зависимо-
сти от температуры тепловосирннпмающеА поверхности .о
и температуры нагревателя при аг. «с и «р, равных 1.
Рис. 4. Эскизы проволочных и ленточных
нагревателей. с обозначением основных У’
геометрических размеров. -о
а — прополочный зпгзагообрлзиый нагрева-
тель; б — ленточный .чигзпгообрпзш лП tiarpe-
лятель; а — спиральный, нагреватель. <;
; I
Значения удельных мощностей с точностью до
±15% одинаковы для всех свободно излучающих систем
нагревателей, рассматриваемых, ниже. ;
Рассмотрим физическую сущность каждого из коэф- .
фициеитов а п их влияние па удельную поверхностную
мощность нагревателя. .
Коэффициент аОф определяется для каждой системы ’
нагревателен при минимально допустимых но конструк-
тивным соображениям относительных витковых расстоя-
ниях, т. е. при максимально плотном размещении нагре- -
.5-
Г •.
‘дадаО твоё и тел ниыми
н н я м-н;да ^характеризуляцйми , эффективность-;.; взлуче*
иия‘ данной системы, .названы отношение расстояния
мелау?осями,ветвей к диаметру проволоки c/d. для про- .
'вОлочнргЬ.^нгзага, к: ишрцне,лепты е'Ь для ленточного
зигзага ; д,,шага , витков к, Диаметру . проволоки i/d для .
шроволочнрн спирали.-да....да/-да. ; < . '-да- J./ ‘дау .да;
«да На г рис. >4’ приведены, эскизы проволочных зигзаго* ’
образными; спиральных, а также ленточных зигзагообда.
разных нагревателен н; с обозначением геометрических ‘
размеров^ ."да • -- Jl: Л-да ' '•'
.: Значение коэффициента; т(.,ф при минимальных.' оТно-;
сительныХЖитковых.расстояниях для различных систем.
pF'i Л, ' нагревателей приведены в табл. 1. г .да ; J ‘ ;
ШШ^да'дада^'да да: -;; '- ^«дадада
. Значения коэффицнен-та эффективности излучения *эф
, для .различных систем, нагревателей да
-уда
да,.дада--(.;
Шш
й-Ида <*»га
Mth-’- i
ЙО
*.
Mi H т к о в ы м н •' р ас
c
PO
я
р-'!
h
I ««bi i
i?;.w
йu
Снсхема иагремт« >я
' - • I " • V, •
Ж .„
W.;y.
дада,Проволочный';^зигзагда* ;.:* д-'.Л *
?чйЛеято’У1ЫЙ зигзаг ♦ .,*.!* .
’< t |Ленточный зигзаг в балких ncjieA типа 1
5к Дли в выемрых рамках . > *,
* >даПроволо'11(аЯлсп11раль, иа трубке’ . да ...
'да даПроврлочная^си1(рал1*;.««( полочке . .
/ П;ювЬлоч»цяТ«лн№1Ль-и'балках'лбчей .
U САНда;да.Ш«да'*?*- V:* *•;. * .'. *
i ' ‘''-Л • . ‘ J да.. «• А-''.'-’ '» .. - . • •*
№
. ' . 1 О1Н(кн1<...1|>|)Ы<> ПНГКО1НД' . 1 (Расстояния Коьффнцн. •.Ш %ф
* *« • 0.63
CAlf Г//)«;(),!) , 0,4 да да
•• .• •(' да<*.г»^ол?' ' 0.34 J
* , « * да 0,32 да
0,32 :
типа
• • « ;..,./;t/=»2y да 0.22 ;
If1!??’» - ; * ' * Приводимая методика! может.быть испои.зопанд.длл расчета этих' Нагрелл-
Ik»'1 Te.ieil Только niiewix, I группы (см. ниже), т. <?. при отсутствии большой разницы
’?/' * меж ту темчертгущчя изделии и печи, В 1>[х?типиом ciyrie пспсдстрье экряинре*
Г/л*' тЛ вошя’(от изделия) чцсг.г Тыгреяателя тру<5ки/1 icbrwpjrypi ’< 1 >той ч.тстЯ может
JK’Я бить'm^e« pacseyiroft.' ••:,. s .-.да. , .'•'!> ' л' * <
®йй да да.-. Шдада<д<-<-'ч- х- да v- да-:да i .• <
рмо?’ s > В случае, когда-«здёлие нахРдцтсЯьВиутри спираль*.
ЙИи ’ ‘ ’ ;НогЬ;.нагрёватсля (рис. 5), а также длда стержневых на.-1
о'^й^греватёлей, а:>р принимается как и для ироволочн^го знг-'
У^^^’заг°образ1'[ого нагревателя равным 0,68. да 'да:. да : да
да-1^рэ4>ф^цпент;аЯф.для ленточного нагревателя.прпве-
{Йш>‘ гЪййдадд яда ‘речений-' с от)Кииснисм . ширйны к толщине
О/да;<4даХПри lOtiHi изменяется йезпачпхелыю
« _ ff'ti • < ’.да.-, , ,, • !• ..да ,, ... '
-дадада.да
*w>l .V ‘'-.да-: > V ‘ да'; *
ж -V
Г?& . 4 ' К А
»¥>-. "Я
v<
Mlft
;
Д
кК
V
e
Г
"4
V
.• *-м% да \1 ;
-4W- "-даИ - '"'дада^да'да даг'?' ' ''ч'л-;'-да4.?с^.'?
. Коэффициент шага '«да учитывает зависимость П7 от
.Г дтйоситёльныл' впткбвых расстояний е/i/,’ е/Ьл i/d, данной
да* системы* нагревателя; .. ..'да/дада • •'. • ‘ да- -Д i-'''дада.’;?/!
J - .J | ; ?•" ' ' ' ' ' . • iL . .'•
да
j- A
4' (.’
?
I
•Це 1> • .-а й” дада
и
!-
4
5
IK
J'
4
4
<£<;>
«I
,4
£:
,4».
c
'.’ U'JC
л®, Л»-(/J
^A?lf
ТдаД'-.
'.Я.
) ';;
л/цр'г- - •TCr.y . ‘ ; да ~ дада да?
AO'/*да •Уасноложснно пагропземого наде*,
,ЛПЧ'iНУУтри спирального нагревателя^, л/дада
да.';'./— паГремтоль; ?г-иэделие. ;!'
•да- , ' г •-;, ’йл;да С-. . 1 ТЛТгТ. :
Ли!-'
>«!’ й
ЙЧ**
У ‘- C
"' cXfl
• >• w
-*:•- р,
даД'дг
4
Of-’,
fl
I Ъ
0,6l
4гда4
>Л\Ь:
XT .’л
V ' :
l*C
।’.r
d
it-да
5
г-/
сдах
X'Clii
» h Г 15
/ да'^!
дададам
дадаВда
.'с да-да
• Ч; ‘I
1тда
,> |>.Т <.1
i.<
” 7+ v<i
J -ciV* \
ЖЙ
да»’ J. Q’44i;j
mi
-?Г>1
'/7 V -Л
— м,^
да да да.
£?’• Vl,0'^4^ 2,0 \i>\ ' 3,'f- 3,5 ; :' **0 . % У у : ’ ’ •-
Ы-j'dnv.- "• . ; ' . .! 1 •' ' •-," ;-;Tr
• • и г "и'р-!*>’S”i'-да,,л']РН|1'с К'^ффниисата аг ддн.проволоч* . , ,
,' ;. /. *'иого,’спирального нагревателя. ;• ‘ : .*да
- 1/< У '1 2' ' < •* 'I < i “ ‘ । 1 ’
• 1 ; ;р,. • , • ' . '
; да* Все Другие гебмётрп'чесМе1 соотношения реальных iia-
гревателсп ылл6'‘влня10т: иа вёлМнпу II/ и поэтому при
,. расчете’ их' влп$Мз1 нс ,'учи1гываетсИ. ;"•••' " ' да
т ‘ Завнснмост1?’йг 'дли различных систем' нагревателей
< п|}ннсдёпы’на рис. .6^, 7, О»
‘да да Длдк‘срИралъйогЬ iiarpcBate/iH в случае; когда пагрсда'
да вас^оё^ внутри’пего (рис: 5)
М, • :,'Г . '•<••••':•• • J '•! '• ‘'' ' ' '":Л:
'0
J.-fe
- даН:
,J?
да, Ч.'*
1‘i
ж
'! (TC'.'lC'- /1 H.'i; - •
!”.’i '•jblM. ;.
.1'
а так*
,44.io
; пШ
Л
н-1
же для стержневых нагревателей, значение ау в зависи-
мости от Житковых .расстоянии определяется как для про-
волочного зигзага, т,;е. по кривым, представленным на
рис. 7. ' ыд ? ' .
денного коэффициента Излучения Спр. Значения этого
-коэффициента в зависимости от приведенного .коэффи-
“ циента излучения Cnf) приведены на рис. 9.
В табл. 2 даны значения степени черноты для некото-
рых металлов. , .: к /
20 , Л - ' Х-й- Л.-/>
Оми могут быть использованы лишь длгг'ориснтиро-
ночных расчетов. Степень черноты материала зависит
от состояния его поверхности, а
во время нагревания.
Для электропечей с на-
гревателями из нихрома и
аналогичных ему сплавов,
карборунда и других, для ко-
торых можно принять еп~0,8,
при веденный коэффициент
излучения СПр можно опре- о,а
делить из уравнения (12),
Для других случаев (при о,6
Ен<0,7) приведенный коэф- г'
фицпепт излучения . мож-
но рассчитывать по . фор- ' :
муле , •
С*лр —
также может изменяться
о -
4
1.0
4,9
F
1
<
1
^1ИД ( J __ | \
см /
(17) р рцС_ д. Значения коэффпипен-
КоэффицПСНТ (ip уЧИТЫ- . та ас в зависимости от поли-
вает влияние изменения раз-лдчяиы , приведенного коэффи-
меров садки па величину нзлучспия Сп>>. >
удельной поверхностной , . •-'‘д
мощности. Значения этого коэффициента в, зависимости
от отношения Г113Д/ГСт расчетной-, поверхности изделия
к поверхности запятых нагревателями стен приведены
па рис. 10. - ; /. < <
Таблица 2
Значение степени,черноты некоторых материалов
1 . J • Нпгреппемый металл |- < Окислен- ная сталь Окислея- ' ная медь j Окислен- | ная латунь Окислен- ный алк> чинай Сталь чсокисле тт- н-зя ?<едь или латунь ! неокислеп- ные 1
Степень черноты * .... ’ i ' 0.8 0,7|- .. 0<Gv 10,3 '' f 0.45 ,0.3
Под расчетной поверхностью изделия подразуме-
вается поверхность, обращенная к'нагревателям. Па
рис. 11 она обозначена пунктиром. Для нагреваемых тел
г. '•«
«г,
V >
> 14:
k —;
'.
4.
”*t* ;р
¥ ?С
сложно^ <)юрмы; (рис, 12) 'в качестве расчетной поверх-
НосТн. дл>1: расчета № нужно принимать огибающую эго
изделие поверхность?. (локазанаи пунктиром), Иенользр-
ваннеднибающей поверхности ^изделия И качестве рас-
.. ! •. . ; . ; ’
'St
<
Л
VJ
я»
Ч'
>1 r:
0Л
M
i \ x
Рис. II. К определению! тепло*
ijocttpHii имающей поисрхпостн
плоской садки.
Г — основные ногрепптели; ?—нл*
Г[>сппемое изделие; 3 —• нагревате-
ли. иредн.алияченные дли компен-
сации тепловнх потерь через боко-
вые стенки,
?
ел________________________
ол .,0/г ] 0,6 0,8 '<
^ 'PhCjUO, Значения коэффициент
уЖ.И’ тз размера «Р. '/ !
./{„Четной в случае,' показанном. на рис. 12,а, возможно
лишь при,расстоянии между; центрами изделий, вс пре-:
?’W^4iAiUa’out,eM .их двойного диаМсТрз, V.; . .. т .
I {4^ д.Ji'a?.. !< „/ , / , ' ’ • *
.A* ,»,-.
&i Л<
J4J? - 4
4 м
iwv
1,
f
и
>i
1
-,*• >, ’1*л\ 'e
* I , ’ *31 ff
’-'5
4-1
’1 я.
* it* v Л
iV
Г' , 'hV'
*
,Piic.' il2.!K: определению теплойоспрнннмакнпсП 'лоперхПостц. спЛ-i;.t
I'>‘^£.' ’ •?> ми сложной формы- *4;,- -i ' ' Г'/.,,
>.И«^<11ченмые-,^л%',^ценсрцш1 кцнлоиы^, поте|п> черев^ боковые стенки. )
V“'‘< ‘ '. '"' i'.' '•-<*? | ' '''' ’’
‘ печи ' име|Ьтся .'•Две’' группы’, - 'п'Агрсиате^е/ь
1$4;рдвд’из^котррых прёДпазвачср^Для KbMneiicaijini терлЬг
Ьч>Дых^потерь через .стенки, другая — для нагрева' пзделняЗ
'^о^прп.расисте, допустимой удельной поверх постной. Мош»;
г, ;• 44ОСТИ нрел CAi'uiXj. приивмае rcHjippcpxn,Qt7i>;ii3Av>Tiwf,o(5pa$i
0/Л^оси6пймг.н4грН|айлн; iterpCii-K-Mt»# rtine.'inc;. J-*imr|wiinr<y««, npejv
‘ • w^rawiHue ^,;,ки^цснс(щш1 кцнлоиы^, поте[н. чсрау боковые ст«пкп.
Г
>
$<игэ'а!
;:}рйЯПф,.М|
;.v,
# >
л - .
'7. •
И •
:1:V
;?7
'.' f-
‘л-
t-
Я> I
«
'Я
t
• Г
Wr;
'fl'll >7
SJ'
З*-
T$
i.7?-
/г’
.; . :7/V77 '7 7777" ’ ,,,, ..,., , ....... 1Ч1к,
. , (цепная только - к/этим нАт/тёватслям/ 1Г;с^отвстственпо\,''Д#
? поверхность стен,‘.занятых ими. Уделцнай‘поверхностная/У:-|^
. мощность, нагревателей, компенсирующих тепловые по-.г*<^
терн через стенки, рассчитывается из условия, что-тем-в^^
' псратура .тепловоспрнпнмающсй поверхности стен .в'дан-77/М/
: ним случае’равна .температуре печи/ \:?-/'..Ш
/' .’График/ представленный на рис?; 10.-- ограничен знз/’с/Ш
: ’чеицем /’из;Л7тс*0Л -'Это' отношение было’.принято лля7.‘.7Ж
расчета / основных/ трафиков, .приведенных в/•••’данной,;/
- . работе. 'Поэтому ' При';7 Fn^/Fct~^^ 7«i>~ I.-..В
•Ц час, *если< 7-изд/гст поправка !на « размер/не; вво-,
; ';ftllTCfli •>',’< ‘И р(ЧГ?:..Ц> ' -)клу.> 5.’^'С 7 < ;грг.-> 77"? / 7:
К 7: 7 При.'зиачит^льном;ч)}’1меиьи1е11И11 ’ размеров? изделия,*;
?/ ’в частности при /:лад//гёт<0,3,‘:расчет печей, скоростного/
/’ 'пагрсва ЧГ'зоццагрсва (ббычных?методических -печей по/
./ 'данной ''методике приводит/ к г существенным завыше-/
• пи-ям ^расчетной; температуры з: нагрев,- геля. « Однако . и',.
, гв ‘этом случае, данная методика может быть пспользова-?
/: ,нг^ для*приближенных ; расчетов печей скоростного .*нан
Г, ‘ грсва.' В этом случае при?определении температуры ’на-/
Йрсйателя по кривым, ‘.прйнедсниым • на ’’.•рис.; 2, ’темпера/?
7 тура ‘.тепловосириннмающен . поверхности’ принимается ‘
7 рапной температуре нечн.’Принтом не требуется вводить ?
? HOnpaBKiV na размер’-арtir-на приведенный коэффициент..
, .'•)Г;К’1учеий1Р нздщ11Ц’1:а‘с. оир >• ,< . ;а лин/ ;t. ’
• Та’кон расчет’' дает1' также несМлько’ завышепкую'•:
‘7 расчетную температуру Нагревателя."':
’ 7, * рассмотрим- влияние размера и.степени черноты сид- ?
/кй нВ ^допустимую уделвну1б - поверхностную’ мощность
’’.’и 'Тсмпёр'ятуру нагревателя для''различных практических '
7'’'‘случаев;’./‘ 7/?:'’' ' 7 .? 1 f ',
;- // ВДиянис ^’адкн ,па величин}' удельной поверхностной .
х мучЬш,цостн и д^шерату ру нагревателя для обычных с а доч-.
к?./вых' печей й зоц выДеркки методических печен- незначп-;.
» ?/тслъцо. ;2)то объясняется ТеМ,'.Что при отсутствии разни- /
{ /цЫ между температурой,уставки тсрморегхУтятбра и ко-/
,7 /нсчнон температурой изделия кладка является при не-;
; -прерывном регулировании единственным, а при познцн-,.
;. Сонном регулировании ,(в„мом.енг достижения;нагревате-s
’ |({ук‘М ..макенмальнон пиковой'.темпс’рату’р|Д/дсновны*.т ’ по-/
/ ..чтреиртслем' теплового потока 6т пагрев-ггеля/ При умснь<
?1/п1снцн ‘размеров и' стспёри чернот ы‘_ садки /тепловой по-
; .ток, излучаемый па неё от нагревателя, '((змейится незшт-.
•' i ’
: ку йечй. >•
I1
<
4
s *jf.‘
-“•"К
<> ..-
- Л
'"• ' • 23
V'
i“44*
Я ' 71$
, . иъ ,w *• . . . .........
.. * . \ * ’ . « . ’ ,* ь-'к.,к’ч * Л !Ь^И
(Ч( У-.. \\< ... . . ..
" чительно и, следовательно, мало повлияет на его .тем^**МЯ
'пературу. „:'•’;•• " ’
Это влияние на температуру нагревателя существен-
ио для печей скоростного нагрева и зон нагрева обыч-
пых печей, йде большая часть теплового потока налу-
чается от нагревателя в садку. Поэтому при копегрун- ‘
ровании этих зон рациональное размещение иагреватс-
' лей важно как с точки зрения равномерности нагрева
садки, так п температуры нагревателей.
Так, например, если при скоростном нагреве лепты
нагреватели расположить па поду, своде, и боковых стен- /'' ,,'Я
каХ'с равномерным распределением мощности (рис. 11), О
то на нагревателях, не экранированных лентой, темпе-
ратура будет выше температуры подовых и сводовых
нагревателей, что сопровождается значительным пере-
греванием торцовых участков ленты.
Из-за сложности теплообмена излучением при тепло-
вых расчетах приходится принимать ряд допущении, од-
ппМ из которых является со, что температура каждого
тела, участвующего в теплообмене, принимается одина-
ковой по всей его поверхности. Это допущение приводит
в ряде случаев к тому, что полученные при расчете сред-
ине температуры тел значительно отличаются от локаль-
ных температур’ этих тел.
Поэтому при конструировании скоростных печей и
зон нагрева обычных печей необходимо размещать на-
греватели с учетом формы нагреваемого изделия п его
расположения и рабочем пространстве!; в рассмотренном
примере боковые* нагреватели можно предусмотреть
лишь для компенсации тепловых потерь через боковые
стенки, как это показано на рис. 12. Основные нагрева1-
телп следует, размещать на поверхностях кладки, рас-
положенных против воспринимающих тепло поверхг
лостей садки, (рис, 12,а),
При нагреве плоских тел нагреватели располагаются
на поду и своде лечи против воспринимающей тепло по-
верхности изделия. Если ширина изделия меняется
в широких пределах, то при больших удельных мощ-
ностях в печах, где нагреватели расположены близко
к изделию, можно предусмотреть секционирование на-
гревателей по ширине. При нагреве узких изделий край-
ние секции нагревателя отключаются. Вместо установки
боковых нагревателей для,, компенсации потерь тепла ';
24 ‘
через боковые стенки при нагреве плоских тел можно
увеличить ширину нагревателей, размещенных на по-
верхностях пода и свода печи.
В случае, когда высота изделия соизмерима с его ши-
риной. нагреватели целесообразно располагать с четы-
рех сторон, также .против воспринимающей тепло по- .
верхиости изделия. При этом нагреватели ие следует j
располагать близко1 к Углам,- так как' это )ф '
~~к чрезмерному перегреву нагревателейэтих местах, ’
Располагать нагреватели на 1 соседних ^поверхностях
кладки целесообразно, отступая от угла, примерно так,
как показано на рис. 12. • 'г .
В цилиндрических печах'нагреватели располагаются
равномерно по всей боковой поверхности печи
' (см. рис. 3). !" У , ,.|
Отмеченное выше различное .влияние садки на вели-
. чину 1Г приводит к тому, что некоторые вопросы расче-
та удельной поверхностной мощности и температуры на- •
греватслей для различных печей п Зон ^разрешаются
различно. Эти особенности в расчетах рассматриваются
. НИЖе. " - ' Обозначим: •. ДД . /.Д'. ’ - -.'tt='С1эфСС1,С1сГ1р; »? -и;. .• (is.) .<
. тогда /'' " г-,- Д' . • Г=а¥яд.' . ’ * ' * (19)
Напомним, что по формуле' у (19)’ Поверхностная
удельная мощность реального нагревателя может окре-,
делиться только для футерованных печей,'где тепловые
потери через кладку сравнительно невелики и нагрев
обусловливается излучением, >а, влиянием конвекции
можно пренебречь. '' ?
При определении величины .W под температурой на-
гревателя подразумевается его, максимальная темпера-
тура, в основном определяющая срок службы нагрева-
теля по степени его окисления. В печах периодического
действия эта температура представляет >,собой макси-
мальную температуру нагревателя в период выдержки.
Для каждой зоны нагрева методической;.печи темпера-
тура нагревателя будет максимальной в конце зоны.
Максимальная температурд'нагревателя при непре-
рывном регулировании зависит:от Мощности, потребляв-
мой в момент.достижения,нагреваемым изделием’заданф;<
1Ш1.»о.г,лемпе,’,'|ТУри'• ' ’ ЬЧЛ:^<
’ '>?.Ф •'•.’• максимальной температурой нагревателя при по*,
.feji\/.зицпоином' регулировании -подразумевается -иайвысшая,
, температура, .которая создается на включенном нагрева-Г <
/Т^ртеле при номинальной установленной, мощности при до-? '
.’/Я/;-стяжении заданной температуры нагреваемым изделием -' ./
/1Шч'.п установившемся тепловом режимеjicnr (тепловые по-; <
ПОСТОЯННЫ). ' . /;, / ’. Д /
.По-данной методике максимальная температура'на/
гревателя ври позиционном регулировании определяется;.
условия,щто температура садки и внутренней поверх-/
Зу/носги стен лечи во время регулирования не колеблется/
/^/Это имеет' место в печах, где внутренний слон футеровки / .
и садка достаточно инерционны. Температура патрона-.?
''•толя, рассчитанная для таких печей но данной методике, /
'будет близка к реальной. ’. : ;
реальной : печи максимальный ник температуры"
/Й^^иагрева-гсля. будет том больше, чем .меньше ннерцпоп-Д
’кость нагревателя и других элементов нечй и Чем боль/1-,’-i
шс инерционность регулирующей термопары. Если ииер-v
/Ф/•' ппонпоеть термопары мала, ш-нпе|йи1ивносп»: juirpeini-/
телей и других элементов печи велика, то максимальная ‘ .
;^//температура;нагреватели ниже расчетной, Если. нперин/
.'<? у1 .oiHiocTb термопары велика,.а инерционность пецш млллрд-;
^/м'то температура нагревателей .выше расчетной.. «н>дуп. -'мц'
/Д ,, . , -Таким образом, эта температура- зависит от соотпо-н .
-/ц/шёииш иперцнонностей термопары, ц остальныхвздемсичУ
^$?-.,тов: печп, В подавляющем большинстве реальных печей;. ‘
это соотношение таково, что максимальная темнературп5 '
нагревателя, близка к, расчетной. В отдельны х'чслучаях ’ ,
‘фр/уэти соотношения-'приводит к отклонениям; характер, ко-'. '
Г;///торых можно оценить'путем анализа. £,.в ,
Ниже установимся на особенностях расчета^ допусти-;; '
, мой удельной поверхностной мощности и температуры . -
д/Ь? нагревателя для различных типов печей п-йх зош ПЬ’зи-. .
рактеру расчетов печп или зоны 'печей можно;разбить па f
;>7//.трн основные группы: •' •'<, , . - , . , : 4 ^ч
/// J Первая группа' печрй (!)• характеризуется от-г-
сутствием перепада мёжду, температурой •‘печи и ' конем-
//// ной температурой садки. К этой группе относятся садпч-’V
^’//‘иые печп, зоны. выдержки и прилегающие к нйм ^оиы;/
I у.? нагрева, а также зоны регулируемогр^охлаждения.//' ''
,?;’ •! \ -JAtStt
ЛЧ
bAir» * ‘А^г%‘,>к?г?
" *• ’ -r'
'У
?ч
да
ч*Л$|
\ i о
Чл
w
Вторая группа печей (11) 'характеризуется
. наличием перепада между, температурой печи ,и темпе- ?
"’. ратурой садки. Ко второй ^группе относятся’скоростные
печи и зоны нагрева .обычных методических печей л.-,
</’; Третью группу (111) составляют пёчм,.;.йагрева^.®|
'' толп которых задрапированы от садкн/например. пеЧйр^|р1
Л с нагревателями 'в виде радиационных ?труб;, печи сме-оЗ
т'яллцчесКпм муфёлем и др. ч-' //ч-‘ .,/ч А; ч/ ; f
у. 11цжеприводится методика / расчета /допустимой'г
удельцрй ,ро1И‘рХ11одтноГ|'<'мф1и1Ьст11 и температуры*,нагре-,
. ;иатслян для жаждбп .цз перечисленных грурпгДечей,
’. •Пш'П«тИ’?.-лр. ил .к.:'.;; ' V -*, ;>!? С?. '
• '•*' '•' ? Г г руп п ач :ъ ;л
•• • s . • '' ТТ-г, 1 г- t f -r
У , В обычных садочных печах допустимая сдельная по-
!; верхпостная мощность ^определяется v для условий '-вы*. .
держки. т. е. для конечнбй’.температуры нагрева изделия/'
k Этот перпод?.так же какгИ|Для зон выдержки-метод1Ь4'у'МЙ
:ческик'печей; характеризуется лом, что нагреватель, име-/^Й|
ет^максимальную, температуру^.потребителем?тепла' яв-' ’
;Й1ется! кладка ’«ннплитще садки ^допустимую.удельную, -* Ш
>( 1тЬперХиостнуюТ;мо1цн0ст1ж,хж\трмп^р.атуру •/нагревателя^,/^
/>?'мало. Это 'относится; и • к 3OHaM,‘;/ipnherajpiiXHMjK5.'зонам ,
-. ’/'йыдержкнуч'а также' ю зонам- регулнру^мо'|;Ь/9)(ла^де'ния^/’)|:^
f методических ‘печей: ’Для всех этих- случаев- При.;непре-/’6^/
- ; рывиом ''регул1Гров^Н1гн';темпердтурьк,;Коэфф^нентьг
' •“ и' йр<йринпмаются'||равными 4, а допустимаяПуДельнп.^^^
. . поверхностная,>дощи6с4т>'рассчитывается rio’ формуле//
. 4 ij JIppjroTiuiHOHiiOM; регулнропаи!!!!’ п моменты;выделе^
/ж»;»>иля )тшечи .уста|ювле(|в!ойМощности йа‘!температуру‘, на/ь
/ кропателя будет оказывать ^влияние' степень^Чернотыг нЗ’^
/./^^лпя^кщ:’-- / /;
' ? о в л тел я; Это вй'пЯ11пе:.:том 'больше; *яем .больдщ, размер^ /
•i уменьшается,, так как нагревд^ .
/ *''Ку щу/и, Степень1: черноты > которой, как .Правило/ прибли-/
;? ;•’^итсль)1О .ратш 0,8. -Поэтому- при позиционном 'рогули-',
\ роцарпн тем персту ры. когД)?расчета № /
; ,- фледует .вводить. коэффйтишнпт^ е/
.•. ! ? i. /. кг ' //
Прн/^ад/^<»т”<: 6,3 w irer wiuiT
•?“*« ••' у'z’.” •?;/*--*(о,‘/<
'! ? П / ?
<&«
,^. ,............... ..v ,
.'/ ^‘Лпя^е^р^чоМ^Юд-ниже^м выще.тсмйрй^
—'\_Jr'„.ui...j>.'..^- -«j----л.. .„. _......'й.._;._:Л
0<i л к u .и ? t С уменьшением размеров :ca дик ’влияние ’•
:: шеньшается,. так как нагйвдФ^к .лУЧите;!«видПт!»‘клад<
ЛЧ ;г/
.... ^‘М5?4
Ж//ЙЙЙ
»
»;^ж!
3»
‘'^t’3':.
'*, < Я1’
h
'V
в
T*
Cl- 1 > !
‘«Л
it
t
s,
iI*
• В прилегающих к^зопе выдержки зонах пагрепа и
регулируемого охлаждения обычной методической печи
допустимая-удельная поверхностная мощность при по-
зиционном регулировании может определяться как
и в случае" непрерывного регулирования по формуле
(20), так как при этом расчет ведется па максимальную
г’- температуру изделия в зонах, т. е. с некоторым запасом.
Ниже приводятся примеры определения допустимой
удельной поверхностной мощности нагревателя.
Пример 3. Определить'допустимую удельную понерхпостпую
' мощность нагревателя. ' . <
Исходные данные:- 7
< ||) печь садочная, олиозопиая, с позпшюпным регулированием
температуры;
2) нагреватель —проволочная спираль па полочках. Отношение
шага спирали к диаметру проволоки //</«2,5;
3) нагреваемое изделие—иеокпелеппая сталь, vn^«O,45.
' 4) максимальная температура нагревания изделий 800“ С;
Г») заданная температура нагревателя 1 000°С (силан марки
/ X23IHI8).
". . Для определения 1Г пользуемся формулой (21). Прсдваритсль-
. по находим значения необходимых величии.
, • По кривым, приведенным па рис. 2, ппходпм:
/ №ил“4,95 от/см9.
> По данным табл. !• для прополочного спирального нагревателя
Ч|„1.•"0.32. По кривым,' представленным на рпе. 6, для <z,«*
='1122, Для определения вычисляем по формуле >(12) привсденвый
. кон|>ф|1Н11епг излучения изделии
4,!) 1 :
. . Сирев—j-------1,98 ккал/м"1-наград*.
олб^оТ»-”1 1
. . 11 к-? 1'1”. .• > -.7 '
'Для Спр^ДЭв а1;=Щ,0 *(по кривой, приведенной пл рис. 9)‘.
пИсполюуя ; выраже1шё;:;.(21),. находим W'«4,95 «0,32 ’1,22 • 0,6"»
• ••.«. 1,.1б НГ/c.W2. |J . . 7г .
. 11 р п м с р ,4. Определить Допустимую удельную поверхностную
} мощность нагревателя в лоне выдержки методической печи с пепре-
' рынным pci улйроваипем температуры.
Исходные данные: . ’ •
1) нагреватель —ленточный зигзаг. Отношение расстояния меж-
ду ос 1мп ветвей к ширине лепты с/Ь** 2.0; ,
2) нагреваемой'изделие —неок нелеп пая-сталь, еиЭЯ« 0,45;
!3) температура выдержки изделия 875° С;
4) заданная-температура нагревателей I 070’С , (сплав марки
. . Х20Н80): . < 0 / ;•
. Для определения Н? пользуемся.формулой -(20). Предварптель-
. по находим значения необходимых величин. .
• • ' г*.-, ь ‘ •'* . * — • ’ it- • • ь
По кривым, приведенным на рис/2. находим U’Mn=«6 вт/см\
Ло данным табл. "1. дли ленточного нагреватели <1э* = 0.4; по
кривым, представленным на рис. 8,.для cjb**2fi ar»»l,63.
. По формуле (20) находим: ...
117=6-0.4 •1,63—3,9 вт/см3. ;ф-?
II г р у п п а .
В зонах нагрева методических печей,,где перепад
между температурами ночи и садки вслпк, салка (а не
кладка) является основным потребителем тепла; поэто-1
му величина ее поверхности п степень се черноты су-
щественно влияют па допустимую удельную поверх-
ностную мощность и температуру нагревателя, В этих.
зонах удельная поверхностная мощность определяется
по формуле (16). '|1?,.
Ниже приведен пример определения ; допустимой
удельной поверхностной мощности. • •- '
Пример 5. Определить допустимую удельную поверхностную
мощность .напревателей >в запах чстырохэоииой методнчоскоп uic'iii
с позиционным регулированием температуры, х , .
Исходные данные: • 'д
I) нагреватель — проволочный зигзаг. Отношение ^'расстояния
между осями ветвей к диаметру проволоки e/d«3,5;
2) нагреваемое изделие — лепта из стали;, в первой зоне вилд»
‘ = 0,5, ио второй зоне еизд=0,7, в третьей зоне е«3д—0,8, в четвертой
зоне г,и,ч-0,8; ширина лепты колеблется и отношение Fmnlret*13
= 0,6 4-0,8; ; 1
3) максимальная температура. нагревания' издедня составляет’
ДЛЯ первой ЗОНЫ / ,1:1.41 = 600°, ДЛЯ 'Второй ЗОНЫ /иэда = 800о, для
третьей зоны /издз=950о, для четвертой зоны (зона выдержки)
/||ЯД<=950°С; . ? :
4) заданная температура нагревателей /,<-*1 070“ С (сплав мар-
ки Х201180). : : 5
Первая эона, 'По кривым, изображенным на pud" 2, .определяем:.
1 Ц7идт:1о,2 вт/см3. -
По данным табл. .1 для проволочного зигзаГа аЭф=0,68; по крн-'
вым, приведенным па рис. 7, для c/d^3,b ar=l,lil; ,
Лрпведеппый коэффициент излучения изделия вычисляем по
формуле 1(12); 'Д ‘.у,/•*.•>. . '• ,•
г’' '.I ' '
4,9 , ‘ „
С’и, — -у----j—-— = 2»18 кк<1А/м\‘Ч»град*; : ‘ :
•’ЬГб^ол”.1 г 7""'у/?•,»!'- i
. Для С„],=2,18, ас=0,62 (но кривой, приведенной на рис. 9). Для
Л,;>д//’ст=0,6-ь0,8 нз кривой, представленной. нарис. 10, ар=>
fa favfa
' Ufa; fa 'fafafa
,Ц| 'f /“ ГЖ:
м
л
1
УЖ*”
Д5Ш-
?
,По формуле (16) надодчМ:-.’;-'-.-;}. ‘ \ .
хля;широкой ленты • .; . л <-: д'/ А •<,, '
*> **1 , ‘т * »’А * ' < ’ ь' ’ ' 1 • ' ' , 1 * ( * ’ -s’- 1
узкой’ленты -S • <•<'*.'< д.' 4 ‘j.-' .А.
. ?й.-г'"'-! -fa-
SW-Sfaf U7-10.2,♦ 0,68-1,11 *0.62.о,75«3,Г^ате^;.,
'' J' -Btojmm! зонл.‘ Пф хряяым, изображенный4'на рнс
'-.д '
3»мчения‘;к«эффмцнвнтов 'а»ф,«₽ те
V ^ф;'А‘;;/зоны . ае««0,9*.Для CWP«2,9 ккал^• ч •/расН ди
I- а ‘денной да рис. 9).;- . i ,i- ’ I • V
/‘'игГ’.Г З‘и* Ло формуле i( 16)-находим
\ -. Д’1Я шнрикой.Денты ' '
Г aft
7.1*
1
что it длц. первой
кривой, Дфедстав*-
ft
Л“?
ч
И/fa fa: ; ‘ fa ; .fa
in ,- . • 0,68,-1,Ь1 %*1»4,9 а'тМ: ' Ф
fa ’Г-'----- А‘ ' ' ' ' Г' ' ,’ - ''fa ' ! ->
/fa-iMгузКой.'ленты;!fa <: -ф./ч faK.y.rfa fa; , , ;.7\
:.л »? V.4 е цф,0.9.0;75—*3,68 вг/сл2.
,•)’лл-j.г* .. (.' , I - щ- ' .
ЛУн Si,
г '.V/ 1
а:^*/ К
ч *,
-ТлуУ'Д-. '
b»v;
SB
>v,
,{
^''^Л
и - -:P>r I ,
;-4 ’A &
3.-Ц
ёь
Третья зона вперед зоной выдержки) И .Четвергая,.зона
выдержки), (По .кривым, изображенным на рис. 2, Ufa^fa
Значеиия.^кЬэффйниентоа а»ф. «г те же, что и и первых двух
зонах: по . формуле (12) СПр—3,3 ккал!м3 : 'н,. f> -1" п— Л -
'. «•3.3 ае‘=-1 по кривым) приведенным на pud .9. .fa:;.
». >...,Ло формуле |(21).лаходнмх -;ед 1. .ч*'н
Д' U7-3,5> 0,68 И.1-1 -а “2,67 BTliiAP.1
М
I'fa^
Т М
(.зоил ,
3.5 чг/см*.
г/ил?1,! Для Сир*”./.
£; ____............... ____________ '4(14. , \
фс, . . ? Г), > /
* Г • Из примера'видно, «по для зои нагреда (первая вторая) из-:
вменение ширимы'ленты существенно,.влияет нп допустимую, удель- *
-• нУго поверхностную мощность^ Поэтому при проектирований taiuix.
-’^лечей,расчет мощности производится для широкий ленты, тге. для '1
•.Ъ'мдксимальной нроИзводителыккти, а допустимая удельная поверх-;
А постная мощность в золах нагрева определяется для-узкой ленты1
• : нс учетом коэффициента ар. : . ' ; .. ' fa,/ '•
“ 'v : Пример.5 рассчитан для условий, которых1 цзде- ’
v Дие.;не, может, нагреться выше максимальной, расчетной '
температуры, д. е. для . номинального^ режима работы ; ;
ФАдтечи. Между 4тем в случде Замедления' движения изде-'
;^лия;иДй.,его остановки в зонах иагре.ва,оно может пере-'
’греться, дак как устдвка^терморсгулятбра в этих зблах ;
\ соответствует А температуре,*. превышающей ;; конечную
,\^емпературу’нагрева‘:нздели»|,'п пр'н .нозицвойцо^ pery- ।
;лпровании('нагреватели, качйу? перегреваться'. Это осо- -Ц
/^„рывной системе регулирования при отклонении от коми-
, Анального рёжяма нагреватели не буду/’перегреваться
-г.-. - . и -Ц.-'а',\ • ]J. ж fa
»Hi|/yuanuufaHH j/vou i чип . uu hi з • J4v^v* |-v<-v. . «V,., *»•«*--•
бенно опасно в печах скоростного нагрева. Прн.ненре- ,.фЖ' -S
1 - - ’ 1 • -- - - - -i*.- - -- — - - - — .i Ч.. Л-* VIгчм м . - VlflKh’
так как их мощность снижается, Поэтому‘в печах с по?
зшшониЫм регулированием, нс и.меющих^спецпальнык
мер защиты нагревателен от:перегрева, необходимо про*
изводить'поверочный расчет на аварийный режим; Для
проверки определяют температуру нагревателя при рас-
четной удельной поверхностной мощности, но при темпе-
ра гуре изделия, равнин температуре зоны. Однако это
;нс исключает'"требования ко всей системе’автоматики
падежной работы при любой системе , регулирования.'
Температура эоны' /а(,,1Ы ориентировочно сможет быть
рассчитана по формуле (2£):. В этой формуле коэффи-
циент 0,8 получен нз условия минимального влияния из-
делия па показание термопары , ‘
. - • 1 ’ г >’ * ' ,‘fa ’
•- fa'-fa
r‘'- .♦ ?,*♦ '
W’T
Л' Л
ifa-ед
'i;
s-ед
В, ' * 4
Ufa
^ЗОНЫ~10В
fa.afafa-
’ Ь к р/ над
4
(
,, , , • 1 - > I .. - — * , ’.Af . - * » . , ! ' ' , ' . k*«' I
' ' '• 7 ' .* , . ииед; -UfafaByfa
где Лад—- средняя температура изделия ,В;, зоне; при nofar-’^^
: "', --fa мннальном режиме, ‘’К; '.fa-fa -• .-.^fatfa
Фиад — средний тепловой поток, направленный внутрь fafa
?: j изделия при номинальном режиме,' киал!ч
Т. ; д (величина -полезного Теплового 'потока naxofa’, /
' b Чддится из теплового расчета), ф <•’''' • fa' i>)
*' •. п ' .» ; - • ' ' '• ’ /"-г- ' ’ ’ 1 1 * \ /?,»У I
И1Л(||[Л ПАПППа ПЛ ТЛМПАПЯТУПЛ' »аЛИ1.1 . ТО1/ПЛП*1*с\УГ\«з ,41 *1 \V 'Л л
•A sb ,
**Л^
t* 5
( ; , ' ‘ ' ' ‘ ’ *V м Д,. ' ’i- I V'V
> . Вычисленная по температуре зоны температура 'на-
гревателя не должна превышать максимально допусти-'
:мую для-данного-‘сплава. За максимально 'допустимую у
температуру : рекомендуется';принимать' "температуру, ?
- "При которой срок службы нагревателя данного’сечения
.' будет не ниже; 2 000 ч, Значения. максимально допусти-
> мых температур для нагревателей различных массивно^-
стен M=«S//7 могут быть получены’из- кривых, изобра-.Д
•женпых на рис. 13. ЗиачеИия’рекомендуемы'х температур ,
нагревателей для ербкг) службы 10 000 ч, даны на рис. 14.'
В зависимости от степени надежности\защиты” на-
гревателей от перегрева срок -службы, равный 2000 ч,. ,ж
может‘быть снижен и тем самым уменьшены., ограниче-
ния, которые накладывает поверочный расчет; на. ава-
рийный режим,- у./ •'
Одной из мер защиты нагревателей в зонах скорост-
ного нагрева может’ явиться наличие аварийной мало-
инерцнонной термопары, заэкранированной.от;садкн;й
' следящей, за температурой нагревателя,<,В-случаедлре-
'' S,. ; V A? ’ ‘* <Иа31-
-ме< 4
мм
-.Ч-if . V *. ft
fa-
* ’ "ЯI
,4b*
$&?'* I
;-,и
7
вышения нагревателем .максимально допустимо)? темпе-
ратуры термопара должна воздействовать на автоматн-
0 1:2 3 4 3 6а,.чм
Рйс. 13, Максимальные температуры па-
у гревателей, выполненных нз сплавов раз-
ч них марок, в зависимости от массивно-
сти сечения для ограниченного срока
.службы (2000 ч). . Al=S//7; толщина <
. щ лепты а соответствует т =10.
При конструировании нагревателен,, работающих на
предельных температурах, следует также заботиться
о том, чтобы не имело места экранирование отдельных
частей нагревателя печными деталями. В тех случаях,
когда это неизбежно, необходимо снижать удельные по-
верхностные мощности по сравнению с расчетными.
Как правило, наиболее заэкранированными бывают
подовые нагреватели. Если, например, точно рассчитать
температуру поверхности подовой плиты, обращенной
к нагревателям, то определение удельной поверхностной
мощности можно вести обычным методом, считая;5что;.:
роль тепловоспринимающей поверхности играет подовая
. плита. Однако в большинстве случаев температуру по-/
' довон плиты или других экранирующих нагреватели;.
/.деталей определить сложно, поэтому рекомендуется; >;
; г / удельную поверхностную мощность, например подовых: ?
х
?'
A T'
.. t
то
иоо
• 1060
1020
SOD
9<t0
900
>*'r
.''%:
* /Л
Рис. 14. Рекомендуемые температуры пагре
. вателеА, выполненных из сплавов разных ма
рок, в зависимости от массивности сечения для
рекомендуемого срока службы (10000 ч).
M^S/N’, толщина ленты а соответствует
)>>>/
'f J
Л ,1^'a
'ft
-t
I.
0 0.5 10 15 2.0 2.5М.М.Ч
0 г , 6 д ЮО^.лсч
0 1 . г о' 4 5
* ' i” ’ .‘У?
ч,
Л
__________ _ __ УГИХ'" < ?
‘нагревателей, в зависимости от кош<ретп1Ж^словнГГ:д
(материала плиты, ее толшнны н др.).
Так, например, для металлических жароупорных по
довых плит это снижение удельной поверхностной мощ-
, нести составит 20—30%, для карборундовых плит—
30 — 40%, для плит из шамотной лещадки — 40 — 50%*
в зависимости от толщины плиты..
3-^-2376
' <i
x? ,.
" > *"
33
u
' ‘ < ....
*/
4 -.
/- > -
В зонах нагрева и в особенности в скоростных печах
в случае, когда нагреватели работают на предельных
температурах, очень важно правильно задать уставку о
па терморегулятор. . ' ; , '
Правильная уставка терморегулятора должна-обес- 'Д
вечивать задаипып график нагрева изделия и не допус- ; ..?ц
кмь перегрева нагревателя в условиях, когда перепад
между температурами печи и изделия велик, При пуске ;
п наладке печи важно заранее правильно установить за- \(
данпс терморегулятору. Уставка терморегулятора не
может быть равна расчетной температуре печи, так как '
на показание термопары, влияет более холодное нагре- ?
ваемос изделие. Чем больше изделие и ниже его тем-
пература в данной зоне, тем,больше отличается показа- <
ние термопары от температуры печи. Для каждого-ре- '
жима отправным заданием терморегулятору для зон. М
нагрева может служить температура, рассчитанная нз
условия максимального влияния изделия на показание ,
термопары: • . , "...
где /устлтч —• начальное значение уставки термбрегу-
' лятора, с которого следует начинать на-
ладку, °C. -r'J
Уставка терморегулятора, обеспечивающая заданный' Ч-С
график нагрева изделия, может быть подобрана в про- 4
Нессе наладки. „ • . М
' У'-''. j:/
III г р у п п а . 1
Настоящая методика позволяет рассчитывать систе- >
мы свободно излучающих нагревателей, закрытых экра-.
нами. Допустимая удельная поверхностная ч мощность г<
таких нагревателен определяется по формулам, исполь-- ‘
зуемым при расчетах печей двух первых групп. Однако
при этом расчет ведется иена температуру' изделия,-'
а па температуру экрана. :• 7 - б
Схему расчета таких нагревателей покажем па(при-: :
мере расчета нагревателей в виде радиационных1 труб , С
(рис. I5). Конструкция нх такова, что они малоэкрани* . >
руются электроизоляционной керамикой. . :
'к-
Рис. 15. Эскиз закрытого нагреватели "в виде радиационной
трубы.
/ ! / — труба; 1 — нагреватель; 3 — изоляционная шаПба.
«Пример 6. Определить температуру нагреватели в зоне на-
грева барабанной печи для газовой цементации с радиационными
Труо/IMH. Регулирование температуры и зоне позпцпчнное.
Исходные данные:
0) уетаповлениви мощность зоны 35 кит, потребляемая мощ-
ность зогц4 26 кнт;
2) количество труб в печи равно б; отношение расстояния меж-
ду осями труб к диаметру трубы ////)»»1.К5; поверхность одной
трубы /’, р^О.З л<*;
.3) нагреватель-- прополочный зигзаг; отношение расстояния
Л’СЖЛУ осями ветвей к диамс!ру проволоки ejil «3,5; поверхность
HiirneiinTeJiii в одной трубе /-и •>-0,235 .ip;
’М) температура гепл<)В1)епр||11им.11О1цеГ| поверхности — муфеля
/<-•11 000 ’ с.
Рпесчптынием снец му муфель—труба для определения
температуры трубы. Для этогосначала рассчитываем удельную
поверхностную мощность трубы ио формуле
; “-,^7 . <ад
3-5 35
f -.л - . ’
где Рпотр — потребляемая мощность, ет; .
п — количество радиационных труб в печи; / •' ;
’ Лр — поверхность одной радиационной трубы, слг* ,
Так как из-за большой инерционности температура трубы мало
колеблется во время включения и выключения нагревателя, в рас-
чет принимается не установленная, а потребляемая мощность.
В данном примере .
л ’ 26000 ' ' <
& 6-3ООО “1,44 ?
Идеальная удельная поверхностная мощность определяется по ,
формуле 1(16). ?
Для радиационных труб принимаем (как для стержневых нагре: .
вателей) ааф=0,68; по кривым, приведенным на рис. 7, для HID™
—'1,85 аг=0,8; ас=1, так как жароупорный муфель и радиационная \
труба имеют е«0,8; ар=='1, так как ГИзд//>ст>0,8.
л В рассматриваемом примере
1,44 '
0,68.0,8-1 -1 ==2,63 ьт'см*.
£>*
По кривым, приведенным па рис. 2, для №Ид“2Х>3 вт!см* м \
температуры муфеля 1 000° С температура трубы /тр=Ц 075°С.
Для определения температуры нагревателя рассчитываем смете-,
му труба —нагреватель. Эта система рассчитывается анало- 'i
гмчпо печам с открытыми нагревателями. Поэтому удельная по-
верхностная мощность нагревателя определяется по формуле ; л,
вт/см\
(25)
где
л
- л
потребляемая мощность при непрерывном регулировании
, или установленная мощность при позиционном регулирова-
ннп, ат;
?м — поверхность нагревателей в’одной трубе,
В данном примере ; J
35000 п • '
. *-53ЯйГ2-5 У!
;..s. :: Определяем 1Гцд нагревателя по формуле (16). '
,Х“. ' По данным таб.ч, I для проволочного зигзага Миф—0.68. \ '
. . По кривым, представленным па рис. 7, для e/r/=*3,5:<il.=>ll,L г
Потребляющим тепло изделием в данном случае является труба. , ,
..Коэффициенты ac=il i(npn степени черноты трубы Btp = 0,8); ap— I,
_• так как fiw,//',.т>0.8 (под Ги:,д подразумевается поверхность радпа- - - \
> циопной трубы). Под поверхностью степ, занятых нагревателями,
в рассматриваемом случае подразумевается цилиндрическая поверх-
•Ч. кость, диаметр которой равен диаметру, охватывающему
?36 ?•.
нагрева
тель co стороны, обршнсшюП к трубе (па рис, >16 этот диаметр
казан пунктиром), Тогда >.%
ок . .,* 6> *я
.;• • .^-олет"3-2 • С, < :v4
, '• . ' •’ zv
По кривым, изображенным па рис, 2, для 1^мд*»3,2 ит!см* и темг
пературы трубы /тр«»Ю750С ((перепадом температуры по стенке
трубы можно пренебречь) находим температуру нагревателя,/к/Й13
' «1 160е С. I
Пример 7. Определить количество радиационных труб'в'зопе”^^^
нагрева барабанной печп для газовой Цементации. Регулирование;;//--^^'
температуры в эоне — позиционное, ' , ?д'» *” ‘ j
Исходные данные: 7//’iS • *1
•1) установленная мощность зоны 48 кет; потребляемая мощ,'' " t. ’• *
НОСТЬ ЗОНЫ 36 Квт; S;, » *“)
2) температура тепловосприннмающеЛ поверхности —муфел^/А <
800 ‘С:, 17-д*г * *4
3) заданная температура нагревателя 1 150е С (сплав” маркц'.-;'^.;»^
Х20Н80); , • ’ ’
4) заданная температура трубы 1 000е Q .(сплав Х23Н18);
5) нагреватель—проволочный зигзаг; отношение расстояния
.между осями ветвей к диаметру проволоки e/d>-3,5; noiM^xeioCTbf-^^Aj
нагревателя в одной трубе J',, = 0,26 ,ч2; . •
6), ноиерхпЛть одной трубы Л’Т|> = 0,33 м’; отношение расстоя- ;V
нпя между осями труб к диаметру трубы , ..
Рассчитываем систему м у ф е л ь — т р у б а,
Удельную поверхностную мощность нагревателя определяем ио’-^
формуле (16). Из кривых, представленных па рнс. 2, для теылерат,*,
туры муфеля 800° С в температуры трубы 1000е С находим: /
...а./.',7
№'„д=5 вт{смг. ,
По данным табл. 1 аОф-0,68, Для Я/Д=-1,9 по кривым, призе*.
денным на рнс. 7, аг-84; ос = 1; «Р=П; .
. ’. • 0,68 • 0,84 -1-1 =2,86 ет1см1 \
При допустимой мощности F«»2,86 вт/см* находим допустимый
тепловой поток с каждой трубы: -, .
Ртр«=2,86 • 3 300 = 9 500 ат»9,5 квт.• !*^^2
Минимальное количество труб при допустимой температуре ^-
трубы/тР« 1000° С: :
36 .4- UU;/
л~~ РЛ1, Й,-5 4,3‘
Проверяем. мвпима.тъше luameuttrnw труб аз условия допустк- м
мой температуры нагревателя.
Рассчитываем систему нагреватель — труба. По
приведенным на рис. 2, для температуры нагревателя* /«= !
температуры трубы /тр= 1000“ С»
, иЛ,д = 5,3 erfcM*.
-•’SO
.J
4й.^
.. . <Vj
f
.. ”
кривых1/;
150еС.I»
t- •
•. г«-'
V:
.По данным ' 1 аэ<|,“0(68; для йД/«>0,5 по-кривым, изобрл*'
жепиим на рне. 7, ...-‘1,1; цв«>'1, ар—1. > .’ ;
По формуле (16); .. .
IE—5.3 • 0,68 • 1,1 • 1 •' 1-4 вт/см*. , :: v'fV \
При допустимой удельной поверхностной' мощности, равной
4 вт/см2, мощность нагревателя для одной трубы . . ч л 7’’,
Риг-4 • 2 600-110400 вг-40,4 кот.1' •
' ' I ' '
Следовательно, минимальное количество труб при .допустимой
температуре па нагревателе I 150° С: >
Таким обрааом, количество труб долмою быть нс менее 5?из.
условии допустимой температуры «а нагревателе. • . ,
• • 4 -"Цу /
<-&’л . ' ; . । -
3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОРИЕНТИРОВОЧНОГО if
СРОКА СЛУЖБЫ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ч,
НАГРЕВАТЕЛЕЙ : I
' - т“‘>
Срок службы нагревателя по степени его окисления
при заданной температуре представляет собой время
работы нагревателя при этой температуре, и течение ко-
торого токопроводящее сечение нагревателя уменьшает-
ся на заданную величину, !
Срок службы нагревателя для данного сплава при
данной температуре определяется по формуле ; Л'<
Г*
где х— толщина окисленного слоя в копне срока,служ-,
бы, льи; .
р — скорость окисления сплава, мм/ч.’ ' л • '/
На рис. 16 приведены .зависимости р oW для спла-
вов марок Х15Н60, X23HI8 (ЭИ-417); Х20Н80ТЗ,
Х20Н80Т, Х20Н80, , ’ .
Скорости окисления приняты ПОСТОЯННЫМИ ВО/Вре-’
мепи. Определение скоростей производилось. на. ,спе<
циальной лабораторной установке по потере веса>при>
различных температурах через каждые,. 100 ч в течение.
- За скорость окисления принята средняя скорое н» за
последние 400 ч, которая достаточно близка к устапо-
пившейся скорости окисления.
В настоящее время имеются весьма перспективные
сплавы сопротивления;в виде нихромов с добавками
алюминия марок Х15К60ЮЗЛ (ЭИ-559Л) и X271170103
Рис. 16. Толщина, .««, окпеле.иного слоя за 10 000 л для- \
ч < ’ различных сплаиоп сопротнплсння п злаисимосги от тем-
’ ‘ вератури (в поалуншоП среде), Скорость окисления '
; 7 для сплавов марок X271170103 и Х15Н60ЮЗЛ па 30%
1 меньше, чем для сплавов марки Х20Г1К0,
(ЭИ-652). Их окалипостоикость примерно на 30% выше
нихрома марки X201I80, а содержание дефицитного пн-
' келя значительно ниже.
Очень важно также, что для получения силана марки
" XI5Н60103А, используется феррохром вместо электро^
литического хрома.
Для железохромалюмииневы’х. сплавов марок
ОХ231О5А (ЭИ-595) п ОХ27Ю5А (ЭИ-626) метод опре-7
' деления скорости окисления окончательно не отработан;
поэтому данные по окислению этих сплавов не прнве-’
Дены.-. ...
Ориентировочно срок службы нагревателен (увели-
чение сопротивления нагревателя на 20%), изготовлен-
ных из этих сплавов, может быть принят равным 2 500—
, 3 000 ч для предельных температур (сплавЭИ-595 —
1 200°С, сплав ЭИГ626— 1 300"С).
При возможности регулирования напряжения срок
службы сплавов марок 2)11-626 и ЭИ-595 может быть.
принят несколько большим. ' (
' 39
— ' г. , г ‘ ‘
' jl' . ''' •. rt А
Срок службы нагревателей, определяемый * по дан- ',
ной методике, несколько занижен в сравнении с реаль-;/
ч ным сроком службы (по степени окисления) по следую-;
7‘ 7 щим причинам: 7?
’if L Скорость окисления принята несколько большей,.
7 7. чем средняя скорость окисления в течение всего срока
7. . .службы нагревателя.
, 7’ Рис. 17. К опреде-
лению ТОЛЩПИМ
окисленного слоя
у нагревателей
круглого сечения.
Рис. 18. К определению тол-- •
шипы окисленного слоя на-'1'*; ‘
грсватслей прямоугольного/ 7
сечения. ,
. 2. Средняя по времени':
температура нагревателя '
при наиболее распростра-<.
венной схеме двухпознцион-,.
пого регулирования будет ниже принятой при расчете
7 ' (методика определения температуры. нагревателя дает
7 максимальную температуру нагревателя). , .
- Однако в случае позиционного регулирования вслед-
, ствие частых колебаний температуры па нагревателях
. реальный срок службы может несколько снижаться
7" в сравнении с расчетным.
.7 В течение определенного срока службы толщина
’ окисленного слоя проволоки диаметром d достигает ве-
? личины х (рис. 17).
7 Вся площадь окисленного слоя составляет н-ю часть
площади первоначального сечения нагревателя, Т; . е.
7‘- nd* - ’ ’7777"
П"~Л~* ММ*, ;.7О 7;
7 ' . ’ Ч Л'
7-' В то же время площадь окисленного Слоя сост апл лет:?
7/ ‘ 7 я(б/—-Л')Л', ММ3, . 1
Приравняв /i-^p=rк (d—х)х, получим квадратное урав-
нение
л--’
ч »
40 ;
Т •<_ <U "*.fc J
Решив это уравнение, получим для проволоки:
. :. J дг==О,5//(1 -Уг=^), мм. ' : . (27)
'В течение определенного срока службы нагревателя ЙЖ К
прямоугольного сечения (рис. 18) толщина окисленного
слоя достигает величины х, мм.
Вся площадь окисленного слоя составляет /ью часть
площади, исходного сечения нагревателя, т. е. пта2, мм2, ‘ ?*/!i
Площадь окисленного слоя составляет:
2ах+2(та—2х)х, мм?.
• •" . . ’ ' । г
• ‘ it
Приравняв nrna2^2ax+2(ma--2x)x, после .неслож*Л
ных преобразований получим квадратное уравнение
. х2—0,5ах(/п+1) +0,25/t/na2=0,
':У- ‘ Ж'ЖМ
. Решив это уравнение, получим для ленты:
х 0,25а [tn +1 — у (tn 4-1 )3 — 4/я//. ], мм. . (28) /у'-Ж*
L-.. *» * Д’м -J
Для ленты с отношением сторон, равным 10, толщи-: > у/“
на окисленного слоя . , *' ЧЙ
-: х = 0,25а (11|Zj21 -40л), мм. (29) Ь
'‘-„WS
Анализируя формулы (27) —(29), можно сделать вы-
вод, что допустимая толщина окисленного слоя при оди- , \
паковой’температуре нагревателя и заданной доле окист
ления сечения прямо пропорциональна диаметру для.
проволочного нагревателя и толщине для ленточного
а, следовательно, срок службы нагревателя прямо про-/
порциопалеи диаметру проволоки или толщине ленты.;
Помимо этого, на массивные сечения меньше 11лия-у < '
ют различные дефекты сплава, например пеметаллнче^'
ские включения, раковины и т. л. . Л
Рекомендуется за срок службы нагревателя прнни-г’Аг*^
мать время, в течение которого сеченне нагревателя < .>?;
окислится на 20% первоначальной площади сечения Л
(п =0,2). - ...... ’ - .
На рис. 19 приведены сроки службы нагревателей ?
при этом условии для проволоки диаметром I л/.ч для
различных сплавов. Для того чтобы определить срок
Л
*1 <
i, следует 'срок '
множить на’ дня-'
службы нагревателя любого диаметра
службы нагревателя диаметром I, мм уМ
метр проволоки, т. е.
Тпр — ,
где т1ф— срок службы нагревателя произвольного диа-
метра d, ч; ' . • . -
т'щ, —срок службы нагревателя: диаметром’ 1 .ил, ч
(30) /
Рис. I9. Срок службы нагрева- .
теля из проволоки диаметром
. 1 дш (до окисления на 20% ,
площади первоначального сече-
ния) в зависимости от темпе- '
рагуры нагревателя (воздух). ,
Срок службы для сплавов
X271170103 и* Х151 (60103 на ;
30% выше, чем для;;.спл«на ;;
марки Х20Н80ф. , ;
Нетрудно вынести зависимость междугсрокомслуж-.-,
бы нагревателя прямоугольного сечения .с отношением,7
сторон т~ 10 н сроком службы нагревателя из прово- ‘
ИЛИИ ППЛМОТПЛМ 1 МИ1‘ ‘ 1 X
локи диаметром 1 лм/: ‘
0,25« (II— К) 2 Г-Тбл) f .
t)1 t пр
> ;
или с достаточной степенью, точности (для W от 0,05
до 0,3): • , : ; ;
(31)
Тд ~~ 1 >75лт,пр>
,где т.,—-срок службы ленточного нагревателя,:^^;.} ./
С достаточной степенью точности ио формуле' (31),
можно вычислить срок службы всех ленточных нагрева-
. тел ей. имеющих /)/л>10. ' <’д • Г’’-
При Ь/а<\0 срок службы нагревателей'сладует’:
чнелять по (Ьопмулям /26) и /97); ' Jo, - ’'o'.’'™*’’
-г. ptr’1
числить по формулам (26) н (27), ,п.
42 • ' • ,
‘/Si
3
’S:''
I rt.
>•:' Гели-требуется определить время, в течение которого
окисляется другая часть первоначальной площади се-
чения нагревателя, то срок его службы может опреде-
ляться с достаточной степенью точности следующим об-*
разом: .
у .. .;/ ; <32).
I . • , ’ г , '
где тп-—срок службы нагревателя, в течение, которого
. 1 : окислится /ья часы» первоначального сечения;
п — окисленная доля первоначальной площади се-
j сечения нагревателя, определяющая срок служ-
бы нагревателя;
Г —срок службы того же нагревателя до окисления
..первоначального сечения на 20% (л «0,2).
' ’ Для более, точного определения срока службы лен-
точных нагревателей с отношением сторон, отличным
от 10,г или нагревателен с сеченном какой-либо другой
конфигурации следует пользоваться формулами (26) и
(28) и кривыми, изображенными па рис. 16.
Пример 8. Определить срок службы нагреиателя, в;иотымен-
ного 1|з проволоки диаметром В'льи, до'окислении сечении на 2О'!и '
(Д“0,2). . .
Максимальная температура нагревателя составляет 900° С. Ма-
териал нагреватели--сплав марки X23IU8.
: Срок службы данного нагревателя определяется по формуле
Срок службы нагревателя по окислению пт проволоки диамет-
ром I мм. сплава марки X23I118, как.это видно из кривых, пред-
ставленных па рис, 19, будет больше 4 000 ч.
Следовательно, срок службы данного нагревав ля будет больше
30 000 ч, т. с. около четырех лет непрерывной работы.
Пример 9. Определить срок службы ленточного нагревателя
сечением 3X30 мм3 до окисления ссченнн на 10% (и- 0,1), Темпера-
тура нагревателя 7,,"» 1050°С. Материал пагреватели — силан марки
X 201180.
Срок службы данного нагревателя определяется по формулам
(31) и (32).
Срок службы нагреватели но окислению ,цз проволоки диамет-
ром 1 мм сплава марки Х201180 при температуре нагревателя
1 050° С из кривых, приведенных на рис. 19, будет равен 2 7Q0 ч.
Срок службы данного нагревателя ( '
0,2
0.2,
<43
Пример 10. Определить срок службы ленточного нагревателя ’
• ‘r'.i . 40 . . * Л
: сечением 2,5x40 мм1 (л»«® гу-g» 16>, изготовленного’ из сплава марки
. / Х20Н80Т до окисления селения па 20% (/1=0,2). Температура на-
у ' * ' гревателя составляет 1 100° С. Так как т>:10, то срок службы дан« ' ;
ноге naiревателя можно определить по формулам, (26) и (29) н крн-
? вым, изображенным па рис. ’16. л/,
" По формуле (29) определяем толщину окисленного слоя х: \ '
' • , , . I , ' ’ к,
; . JC «= 0,25-2,5 (1 + 1,6 —/(I 4- 16)’ —4-16-0,2] =0,23 жл. : Ь г
- , > По кривым, приведенным па рнс. 16, определяем* скорость окне-»
. ления сплава марки Х20Н80Т при температуре Г100°С за |0000 ч:;
• <1,4 ;
Г Следовательно, срок службы данного нагревателя по ЪкиСлению *
%'' . . 0.23 / .’
С т=-7ГТ 10» = 5 700 ч-’ ' 7''. -;'.. Д :
I.,."»? ' U»'‘ - .. '
Д 'Д ; Можно срок службы данного нагревателя определить по форму-' ,
•/ ле >(31), приближенной для ленточного нагревателя с отношением'
Д' • . .сторон />/л-=16 (/>/«>10). ,
Срок службы нагревателя диаметром I мм при температуре' ;
1 lOO0 С, н.тготовленпого из сплава марки Х20П80Т, по кривым, пред- .
( ставленным на рис. 19, составляет 1 300 ч. w
\ Следовательно, срок службы данного нагревателя по окислению,
будет равен: • • 7' V.
и : ' ' 1,75-2,5- 1 300-5 700 ч, > , Лр . \
/г. е. совпадает со значением срока службы, вычисленногоtno фор;
; муле (26). ; ’
;, А Пример И. Определить минимальный диаметр проволоки'.
> ' из сплаве марки X201I80, если необходимо обеспечить срок службы'
< нагревателя пе менее 10000 ч при температуре 1 080°С до окисле-
" ‘ пня сечения па 20% первоначальной площади. ; ' .
Срок службы проволоки диаметром 'I лм прп температуре
„ r; I 080° С., наготовленной из сплава марки Х20Н80, по кривым, прнне-
ij . денным на рис. 19, составляет ориентировочно 1 800 ч. Следователь-
. но. диаметр проволоки, обеспечивающий срок службы нагревателя
не ниже 10 000 ч, нс должен быть меньше 10 000 I1! 800 = 5,5 мм.
Для первоначального расчета нагревательных^ эле-
•’ ментов часто необходимо иметь значения ракомендуемых
V. Л температур нагревателя из различных сплавов,
- ___Предлагается за рекомендуемую температуру нагре-
; вателя принимать такую температуру, при которой с*рок
: ч службы нагревателя из данного сплава данной;'массив*‘
:пости будет ориентировочно равен 10000 ч, а,-;сечение,
лди- •' - ’ ’ :: ’ ' ' ..
J i-
нагревателя уменьшится на 20% первоначальной пло-'
щади. , .
Значения рекомендуемых температур приведены'в
де кривых для нагревателей различных массивностей на
рнс. 14. .
1 Срок службы по окислению при данной температуре
прямо пропорционален массивности сечения, •
За массивность принято отношение площади
нагревателя к периметру, т. е.
сечения
S, мм1
А/, -----
/7, мм
л
л. <’>.
:&
Д4
'X
Срок службы нагревателей, работающих в
ных средах, может быть рассчитан по этой же методике,
если известны скорости окисления и коррозии материал ‘,^4
ла нагревателя в этих средах. :
разлнч
4 СРАВНЕНИЕ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ НАГРЕВАТЕЛЕЙ^^
\ л РАЗЛИЧНЫХ СИСТЕМ ' ;
у. г
На основании изложенного выше можно провести
короткое,, но весьма наглядное сравнение некоторых сн->;>и^
стем .нагревателей, а именно: ленточного знгзагообраз-й$,$$
' лого, проволочного спирального и проволочного зигзаго^Ш^|
. образного. . . \ "ц Э
' На рнс. 20 для указанных нагревателей представлена^^
"L Ц 'i
в относительных единицах зависимость эксплуата*'
цион и ого расхода сплавов от относительного вит-4^^
.нового расстояния при одинаковой-температуре печи и ; ?
, > удельной мощности па стенке, запятой нагревателями.'^^ s
Под эксплуатационным расходом понимается расходуй™-
материала нагревателя за 1000 ч его работы па 1.кдт.^{$л
. установленной мощности. . -^Ч rf
Для данного типа нагревателя при постоянных велн-'ЧЧ*
. • чинах относительного внткового расстояния, температу-> ’ у,
• ры печи и мощности, выделяемой с 1 м2 футеровки, экс-
плуатацйонный расход не зависит от задавшего срока *’
службы, который пропорционален- при прочих равнух^Ы'Й
условиях диаметру (для проволоки) или толщине (ддя^*^’
ленты). Это объясняется тем, что эксплуатационный pacj^^^
* ход равен отношению единовременного расхода матерна,
ла нагревателя, кг/icnr, к огр сроку службы, а обе эти
величины пропорциональны (.диаметру или толщине.»
Как видно из рис. 20, кривые зависимости эксплуа-
тационного расхода от относительного виткового рас*
Рис. 20. Зависимость относительного эксплуа-
тационного расхода материала нагревателя от . ' ,
ОТНОСИ Н’ЛЬНЫХ ВИТКОВЫХ рассГОЯИП)!.
1 — проволочим и 3iiri.iroo6pniiii.ift пп грспатсл в; ?— ‘
ленгочиыft :i»ir iiiro<>6|>a4iiuft п.п рекптель; 3 —> nprmo- ' л
личш.Ы сппрггльииП нагреватель.
Из сравнения нагревателен при этих величинах От-
носительных нпткопых расстоянии видно, что при рав-
ной мощности, выделяемой с I л2 поверхности футеров-
ки, одинаковых сроках службы н одинаковых темпера-
турах печи более экономичным является проволочный
зигзагообразный нагреватель, имеющий единовремен-
ный и эксплуатационный расходы материала в 1,15 ра-
за меньше, чем ленточный, и в 1,25 раза меньше, чем
спиральный.
Для рассматриваемых систем нагревателей можно ре-
комендовать оптимальные области относительных ‘Вит-
ковых расстояний, характеризуемые тем, что эксплуата-,
цноипый расход не должен превышать минимальный
более чем па 10%. Таким образом, эти области лежат,
в пределах;
4G
I * 1 и./'
' .. для ленточного нагревателя (<?/&)опт =« 1,4ч-2,6;1
1 -для проволочного спирального "' нагревателя
Ж опт=3,2 4-4,8;
для проволочного зигзагообразного нагревателя
(e/d)onT=2,54-4,5 (рис. 20) , ,
, В настоящее время в практике конструирования
г с целью снижения температуры нагревателя стремятся
принимать следующие значения минимальных относи-
s' .. тельных витковых расстояний: для лепты е/6=?0,9, сни-
жали проволочного зигзага eld--2,7$.
t , Анализ влияния,этих величии па эксплуатационный
; расход, показал' значительную экономическую эффек-
тмвность использования рекомендуемых оптимальных
областей относительных витковых расстояний, а именно:
• : 1) уменьшается единовременный н эксплуатацион-
ный расходы материала, ;
Так, например, переход с e/h—QS) на е/6-.= 2 для лен-
' точного нагревателя и с /ДМ2 па t/d- >ля проволоч-
rtoro спирального нагревателя в 1,5 раза £ ижает расход
/ дефицитного сплава;
2) повышается надежность любой системы пагрева-
телей благодаря увеличению шага;
• ( 3) увеличивается радиус гибки зигзагообразных
; нагревателей, что существенно облегчает их изготов-
• ление;
4) снижается необходимое количество крючков для
зигзагообразных нагревателен, что также приводит
< к экономии сплавов и снижению трудоемкости изготов-
ления и монтажа-
Приведем ряд примеров для сравнения систем нагре-
вателей по различным параметрам.
, .Сравним системы по максимальным электрическим
. • напряжениям на нагревателе. Сравнение проведем при
минимальных из конструктивных соображений относи-
тельных витковых расстояниях (при максимально плот-
ном размещении нагревателя), одинаковом сроке служ-
’ бы, равном 10 000 ч, и температуре печи I 000°С. Нагре-
ватели изготовлены из сплава марки X20I180 и
размещены па поверхности в 1 л<7. Мощноеib печп
25 кет. Принимаем ас=-1 и «р—1.
Пользуясь данными табл. 3 и 4, определяем максп-
,Малыше поверхности сравниваемых нагревателей, раз-
мещаемые мй I м1 футеровки.
-17
i. '7. ‘ '•’ГЛ.-,4»”,.-; -. . •
•• -- '5< \ ; • •
'‘eJVj >] w ’ \ i ч'- '?C U a ‘ ' ' ,l
' • ’к '
. cjij- . : -k
.1“'- : . ,-Га б л пца 4
Максимальные и оптимальные длины /, м, ,
п поверхности F, ел»3, ленточного нагревателя,
размещаемые на 1 hi1 футеровки
Сечет,о При e/t>=2 I,.,; При f/b=o,’.i ,
^1>ИТ ^омт ^мпке1 ^мвкп
2ХШ 38 ' 9 150 84 ’ 20 200
1.5X15 25 8 259 ' 'X'1 55,5 : . '18 300 • .
2X15 - 25 Х.8 600 55,5./ Ц! 18 900 . .
2.2X20 19 , . 8 450 . 42 /' 18 700 '
2,5X20 19 ' 8 550 : 42 \ 48 900 •< ]
.3,0X20 • 19 8 750 ’ '*'<42 3? 11)300 • • ;{
2.2X25 ' 15 • 8 150 : 1 33,5 '? 18 250
2,5X25 45 8 250 ;33,5 ?, :н. 18 500' .
.'1,0X25 ' 15 .•8 400 - л . 33,5 .; Л. 18800
2,2X30 12,5 ' 8050 .. ,. - 25* . ' /*' 25* 16 100** !
2,5X30 ' . 12,5 Э' 8 125 'З 16250** .-1
з.охзо ' 12,5 ' 8 250 4 25*;’ ' .’? 16 800** ’
. 2,2X36 10,5 • 8 025 И.” Й-' 19**. - S 14 500**
2,5X30 .10,5 - . . 8 075 ... 19** .и 14 650** . -
3,0X36 10,5 8 200 ... ' 19** • ; 14 800** V. •
2,2X40 9,5 ' 8 025 J '. 21 - /У 17 700 ••• /
2.5X40 9,5 8 075 : 21 • 17 850
3,0X40 9,5 8 175 21 1 18 050
И р и м с ч а и и о. Отношение <-/<» для некоторых сечений отличается от Д!>, • . ,
так как подсчет иронакодклен для реальных нагревателей, подпешеппых на норма-
лнаопапной фасонной керамике. ' . , ’ ’
• СIbsal fl, . ' ' f ' f
У'1’ ' ! ' * •
Эти поверхности для разной конструкции нагревате-
лей составляют: л/
дли ленточного ....... , «V, , , ,',18 500 Си’
для проволочного спирального . • .,24 600 см*.
для проволочного зигзагообразного?. . . 9 500 слР- -j
Удельные поверхностные мощности для тех же коп-
струкций нагревателен составляют:, J ;
для ленточного . ............ 25 000:18500««1 >35 ат/см* '
- для проволочного спирального . . 26 000:24 600<« 1,03 вт/см1 •_ /
для прополочного ипгзагообрнз- 1 ' •
него, ............. 25 000:9 500«2,G3 вт/см*
Эти удельные поверхностные мощности реальных на-
гревателен будут соответствовать «следующим удельным
поверхностным мощностям идеального пагревлтсля:
4-2376 . - ' С-Э1Л : .‘.л:' ' 49 ’
\'h' ! • > ; ' ., " : ' ' • •' ' -1
' ' '5;'ы!г •
. ./- nt'. * • ' - ’ И,!'' J
№
1,35 ‘
'< tv
Q 4;|.г-43,38 enijCM1
V’.. .<»4,вг*с«д.
”' ; ' f F’' 1 ‘ । 1 . 1 ' , , 5 , •<, ' ' 1 .
I', для 'Проволочного спирального №вд^=3,23 вт!смг
!. -I,
•V
Пользуясь кривыми, приведенными на рис-; 2/и имея
' Для\л?нточнбсо
/7r\t M?|f
11 Ж,"
-ДМ' ,?ч\. ~ '; , /И
k r:4>' .А
1*7/яй1>;лЛяСлродсц1очногр.311ГзагообразнЬго Л^цД«=«3>8Ц вт!см2.
t/Xi}' 'А^-'гШользуясв* кривыми, приведенными на рис., 2/и имея
'^известные?значения: №ид; определяем .температуры; р,е-
д/^яЛьных/яагревателей, 'значения; которых составят: /
?^^^;'рА/для/ленточногб7н=®'1 095°С; ' -.i / / . Jг ;;Л
Ниа-;;:ДДЯг.йровоЛочиого, спирального fjt^81.09ГС; С р а
ДДЯ,<проволоЧ(!огд зигзагообразного 'уй« 1 108°С; } ;
V? На. основании, кривых,; приведенных на рис. 19, этим
«Цк' 1 ’ .температурам/ соответствуют, следующие сроки службы
. нагревателя из проволоки диаметром 1 жж: т«1 520,
670 и 1ш:«г"... .•"? • а .. а ,г; ;
i а.'.•ПольйуясЦ.;,фор.м.улам1Г (80) я (31)} ‘определяем:не-
1^то6бходнмь1е^дйаметрЫ; и толщину нагревателей /разной
конструкции:;/';'; (/'.:• •/ ?. ./ А ./.
а * -• а/••"’" '' а; .: а-'---
' тбЛшипа/^ёнточного шгреватёля;
/’* дидметр/ иголочного зигзлгообрлзпОго -На
.',' '-...! '/"v . З.В.лл
диаметр /проволочного' спирального нагревателя. 6,6 ля.
диаметр-; проволочного зигзагообразного -на-
гревателя. . . > . ; . . , . . \ . 7,7 мм;
-V ...... ‘ I . Л-- -.1. • 1 А,* ’ 1
/> ЬАУ*-
и/Лч .А
/• % к 1 ,
1
-;Мдксимальные'7 длины,'"'размещаемые’ на К м* - футе»
^к^/ровки, составляют для разных конструкций 'нагревате-
' :<<"Av. ; . ;< - -ill; i-i
W'W-vZ'- ; ;• '> • • . . p. vU‘?A .••
•' '] * «для ленточного сечением 3,8X38 мм* •>. , ♦ - ".?22/и'1 F;
д^я.проволочного спирального диаметром 6,4 мм 123 ж !/</
для [проволочного зигзагообразного .диаметром. 1 .А/
;7,А ММ~'Л ./..., .- 39 М . /А?
•. a av. -у«'И. ♦ ч ‘ .. э, .. ‘ . • ?. / - ь •
лу-;; аА .' / ‘ ? \ ‘А
ионограммам, данным в приложениях V n.Vl, для
уW1*^известных величин Р.7, F, сГи axb находим максимрль'
Ш^АНое'напрджеяйе нагревателей: ' ~
да':?'1.’ ;'-7;а/К'А А.;’. ,
ж
70 e,
350
165 ,ef
*
*4
04-Адля деиточкого . . . .
/: /' ’для проволочного спирального . .
'^.р/:длЯ’тгроволочного. зигзагообразного
При этом проволочный зигзагообразный нагреватель
. , имеет .единовременный и эксплуатационный расходы ма-
Уу’/i териала\в‘ 1,75. раза меньше,?;чем ленточный, и п; 2 раза
|у^1Я.М?ПЬР^^1еМ;;пРрНОЛОЧНЫЙ. .спиральный,,.. ,/// к ;' ;
.ATV
.?w
л-V ,;. J '•;<'
A’14",''<' ,T 'A
Сравнение систем нагревателен по максимальным'«р/
наЬряиссмиям покачало,; что; на первом вместе оказывает- ?и :фж
ся спиральный пагроватсльд нр. втором проволочный'
зигзаг и на“последнем мес$»--«леиточНыГс’щагреватслщ^|-^и
.Однако при этом спиральный нагреватель -имеет :экс?’•’$£*а
[(.пуатациопныи п единовременный расходы ; материала, <9
вдвое большие, чем прополочный зигзаг. ', ..yg«
,. Сравним. рассматреииые.хснстемы: нагревателей для,
оптимальных относительных’ витковых расстояний/:пpnj^p,3f
которых, каждая из систем имеет М1шималы1ый.эксплуа-7у
лациопнын? расход, т.; :е. лбнтЪчпый _‘;нагреват^«»й прну^
elb -'2, проволочный спиральный при //г/«>4,:,,проволоч-
. ч1ый зигзагообразный'при ^»/d>=x».3,5, (рис; Ха"
.’Срок’ службы,- как, и в предыдущем1 примере,;'сбстаа;
ляСт ЮООО.ч, температура .печи 1 000?>С.АНагревателн',?С:
изготовлены из сплава марки Х20Н80; и размещены ща
поверхности, равной 1 м2. Мощность печи 25,/с<зг. у: < 4
Принимаем ас~ 1 и ap=jl.
По Данным табл. 3 и 4 находим, поверхности
вателей, размещаемые на 1;;л(2.футеровки: -'р’/рЦк
: для’ л с к |*очнаго , . . J 8 250 с\ч‘ <
. J\ дл!Г прополочного спирального . '. t , •, 1 2j300 (М3 У'
' для прополочного оптлпгообрзиого , 7 450
1 •: ' . ; , . i :. ?< /'''‘ A- .. .
. ’ Удельные повёрхцост1|ыс‘‘мощнос'П1 для разной констё
рукции нагревателей составляют: г, ; ' У'
дли ленточного' . . j. . .' \ А ' 25 0Й0;8SofW-
1 ; ‘ «м/с.м3; 1 ,
для нроьолоЧпого спирального . . , > .IV'г««25000:12ЗЙО«« ,
, ’ • • ’/ ? . ' • «*2,06 «т!см3‘,
для прополочного зигзагообразного . . . .. IV\«= 25000:745О«* •
. .4 д , ’« ssr-3,35, ИП)СМ3* Д
/ 3 in удел 1>1гые поверхностные мощности' реальных .-па*:
грсвателей будут соответствовать следующим удельным
1 поверхностным мощностям идеального нагревателя той
пли другой конструкции: ’Для ленточного
. ‘ ' и7 ' ’ ’3! ' "1У ''^' с ’"''-Х
.... ^1ТТТ|,5Гысг^|® errifcM9',' .
г ’?’л «^utufap' ЩМ'M'.J-I 1 1 . ”, А’-;
»
•^5R
• Л<^
* v i
да»
- * ,4i •-*
i *r’
нагре
с
<79
’7X
;т<#ИП?
рйШ
£ \ »\ «*>* -' v
* ;•*'' iV’4^/i**
ВЙЖ
"?;r,'-«<'-
M?W
1 ,t. . t^‘41
; 90’>
: '•' \ Л“л 4
'Л . У*Л- «•
ч ' sA'
®w
:4
- * *
st
«.*i 4"’¥
ДЛЯ)проволочного•спирального ,
! р ;it. идт 67% у,7«*ьГ’аг
♦
для проволочного-Зигзагообразного
^ = -0ЖТЯГП-=4’45 вт1см’‘-
Пользуясь кривыми, приведенным)! па рис. 2, по изве-
стным значениям определяем температуры нагре-
вателей. Эти температуры-для разных конструкций на-
гревателен составляют:
для ленточного . , , .. . ....... 1 !2G°b‘C
для проволочного спирального'. ....... 1 106° С
для проволочного зигзагообразного . . ... 1122°С
На основании кривых, приведенных на рис. 19, этим
температурам соответствуют следующие сроки службы
нагревателей из проволоки диаметром 1 мм: т= I 040,
1 310 и 1085 ч.
По формулам (30) и (31) определяем необходимые
диаметры и толщину нагревателей:
толщина ленточного нагревателя ....... 5,5 мм
диаметр проволочного спирального нагревателя 7,65 мм
диаметр проволочного зигзагообразного на-
гревателя , , ...............9,2 мм
. Длины нагревателей; размещаемые па 1 мг футе-
ровки. „ ,
для ленточного сечением 5,5X55 мм3 . . . . ,6,95 м ,
для проволочного спирального диаметром
7,65 мм................................... 52,5 м .
для проволочного зигзагообразного диаметром ,"
9,2 мм ..................................26 м
Максимальные напряжения нагревателен:
для ленточного , .• . . . . ... . . . . , • 30 и .
для проволочного спирального , ,.........190 л
. для проволочного зигзагообразного. . . НО а
I
При этом проволочному зигзагообразному нагревате- ;;
лю соответствуют единовременный и эксплуатационный <
расходы материала в 1,15 раза меньшие, чем ленточному, J
п в 1,25 раза меньшие, чем проволочному спиральному р
нагревателю,- ' . ' ;
Из рассмотренного примера видно, что при опти-
мальных относительных витковых. расстояниях прово-
лочпый спиральный нагреватель допускает напряжение;
в 1,75 раза больше, нем проволочный зигзагообразный' .
нагреватель, и в 6 раз больше, чем'ленточный. Однако .
при этом меньшие единовременный и эксплуатационный '
расходы материала по-прежнему соответствуют прово-
лочному зигзагообразному нагревателю.'^
Сравним проволочный зигзагообразный и ленточный
нагреватели при равных сечениях, равной мощности,
выделяемой с 1 .и2 поверхности футеровки, например
20 кет, и одинаковых длинах. Этот пример позволит вы-
яснить, к чему приводит замена па действующих печах ,
ленточного нагревателя проволочным зигзагообразным
при использовании имеющихся креплении и неизмен-
ной электрической схеме соединений; ^Выберем лен-
точный нагреватель сечением 2x20 мм2 при e/b—0,lJ,
а проволочный зигзагообразный' диаметром 7 льи при
е/У-2,6. .J •
Удельные поверхностные мощности "нагревателен для
ленточного П7=20 ООО: 18 500=1,08 вт!см2, для (ирово-‘
лочного зигзага W3 = 20 000:10 000 = 2 вт)см2. Эти мощ-
ности будут соответствовать следующим удельным ’ по-,
верхпостным мощностям идеального,нагревателя; '
Г„Д==Ь^==2,7 ип'с.ч'; \
'5 ' •• ’ .4 ,‘ .•
о о , 1 ' . ,. .
^лд = (),‘C8.()|97:F=^'Q3 вш/СМ*,
Отсюда по кривым, приведенным на рис. 2, при тем-
пературе печп 1000° С температура лептонного нагрева-
теля будет составлять 1 078°С, а проволочного 1 087°С.
Срок службы нагревателя; изготовленного из прово-
локи диаметром 1 мм, будет' соответственно равен
1 825 ч при 1 078° С и 1 625 ч'прн 1 087°Ю.
Срок службы ленточного, нагревателя сечением*
2X20 мм. • т. С-
х-1,75* 2*1 825=6 400 в; :
срок службы проволочного нагревателя дпамст- •
ром 7 ЛЫК -д
т —7 • I 625- 11 400 ч, т. е; почти вдвое больше.
единовременный расход нихрома равен 0,7 кг/квт.-'
Эксплуатационный расход для ленточного нагревателя. /
0,109 ке/103* ч-кит, а для проволочного 0,0608 хг/Нг'Х"/ •
Хч • кат, т.,е. в 1,8 раза меньше; •: • . ? ' ;
v ’ •
: Нужно также?:учесть •дополнительные затраты./на-Нз/i
. ф готонлеине н замену нагревателей и значительные убыту
кн от простоев, лечи при более частом ремонте. о -д/ ’
Эгог пример, показывает, {что, на действующих, пцчах
< целесообразно производить замену ленточных нагрева*
фтелей ла равные по .сечешно проволочные зигзагообраз-,,
' "‘щ пыё с креплением их на тех же крючках, ,, !
Анализируя приведенные примеры и кривые; пред*
/вставленные па -рис. 20,'можно сделать вывод, что’для.
ф‘|/.большинства типов электропечей . наиболеефшнщшЙЛ1ф
. ; иы.м является применение проволочного зигзагообразно-1
• '.';то siai рев’ателж д‘ ; . • « •• ’ . ’ . ф.ф ., /•
Проволочный спиральный нагреватель - должен: прп£
\ меняться лишь о, тех случаях, ког,та. проволочный зиг*
фзагообразпы.й нагреватель во тем или иным причинам-
. ! ’ д неприемлем, например ,лрн>- отсутствии : понижающего.
/Ф, трансформатора, без которого нельзя разместить иа.грс*
;/Ф/^вателн достаточной массивности. . ф-.:ф; ?
' Следует, отметить/ что проволочные спиральные' пл-:
! Ффгреватели имеют еще и; конструктивный недостаток/за*,;
ключающийся в отсутствии строго фиксированного ша-6
ФФф'га спирали, что приводит к снижению их падежнбети
: Т-’Р' • ’ : . '•.; , . I .. .' :/- , Ч
'Д Ф' Ф-'. . -V/- -‘‘Г 'Ф
•5. ПОРЯДОК РАСЧЕТА МЕТАЛЛИЧЕСКИХ/
I Фф/.ф/ - НАГРЕВАТЕЛЕЙ { . •- 4 фр - 1.
Выбор оптимальной; конструкции нагревателей -
Л/-
.•>V>
J
• Г л *
"Ф.Ф,
.правильный их'расчет могут, значительно ;,сиизнгь рас*
: ФХходы на'ремонты печен в в особенности потери от про;
ФДд-стоёв. при ’ремонтах. v > ’фф. ' /. *' , ф; ‘ ?
ф: фф. -Это • исключительно важно для печей/ работающих
фф;в автоматических линиях, где простои связаны-с боль*;
фФшимй потерями: В, этик случаях для достижения боль-
;фф,’того срока службы л повышенной надежности нагрс-
-ффвателей нужно; стремиться, к большей ' их массивности,
т. е. к большему сечешцо .при. минимальном периметре.'
При одинаковой - площади'сечения наиболее массивным,
является сечение'в форме круга.' ’.| . Ф i
. (Часто, для применения’ массивных '•нагревагелей/нст*
обходимы/понижающие трансформаторы, ’ чго вызывает1
дополнительные расходы. Тем не менее можно утверж-
датр,. что вч подавляющем большинстве
«Л U 54-;': /?;• - / .4.' / .др
-I
и
случаев увели
'.«louie. массивности- сечe.iiH>rj нагревателя ^экрир\1ИчёС1Ш^;Ж
• ' угодно. Э го .Означает,', что в большинстве случаев ирн/^Ж?
' конструировании нагревателей-желательно по’' возмож-//^
пости использовать схемы с более низкими напряжениям^.
поскольку.это позволяет, применять ’.более. массив-//^
ныеЧнагревателн с большим) рррком службы/.,,.
- .(Характер,залаиий,: ,у>hi' .' ./г /’Л.
- ! 1 а) часто перед -началом .электрического/расчета
У конструктору/ известны чмощность нагревателей.
. повфхнбетн/на которых’1 можно располагать нагревате-'/Д/
ли /•', At2. При этом могут быть также известпы>дополни<^1.;:!;
тельные данные: напряжение' питающей«cettf, ce4eHire, ‘< V
нагревателя, его > материал, /Конструкция:- нагревателя,-;«//
/ желательиыГгсрок его службы. '^:у' -/'
Если удельная мощность р^\
! ,< к высокой температуре нагревателя, то’ обычно 'исполь-
1
5'
$
pjf, \коУ/л2< приводит
т. 1 • . - . * ‘
t“*
1 зуют 'дна пути решения:, используют свободные 'поверх//^
... wrtfTit ПЛЛГШАГА 1 ППЛГТПЯ1ГЛТЯЯ . ПАПГГ ППС' ••ПЯЧМАГГГРПиЯ'.'Д^Д’
/Ч )
; постя рабочего' пространства -лечи для: ^размещения;
. - большего количества -нагревателей /или .. ' переходят
к сплавам, имеющим-; более v высокие рабочие/темпера*
тургя. .<• . _• .J//"" ...
б) В ряде случаев расчет ведетсяг-в<обратном 'прт,
у рядке: выбираются материал и< массивность, нагревате-Ч*/
> ля в ио температуре, рекомендуемой-«для данного ма/$>
: терцала и массинност,и,, определяемой,Лпогкрпвы.м,:/ пред^А
' ставленным на рис. ! 4, приближенно определяется макенг1/
• v мальдая размещаемая удельная мощность’ .(из^ кривых,;^
‘Изображенных на рпс/2); ; / ч ;•
Затем по- иэпсстной мощности-’ rie’fti^ определяется..
' необходимая, площадь Поверхности ;рабдчёго -.простраи-//
; ства для размещения нагревателей, иосле?.чего ?копст'-
’/ рупрустся рабочее пространство. ,/ •'«.//V
,. 1 в) В почах с- пизкрц ‘удельной мощностью р, кпт/м^^
где.величина поверхности рабочего; пространства,';пред-,С
'.на’зпачеппая/Для размещения н«агрева1ге.тей,: -:йе?лимит)/
руст их выбора, можно’ задаться -желдтельцЙм. из усло/<
‘нвй ^экономической целесообразности»; сроком слу^бъ)Ш
11 :Пфев;1 Гелей‘ (ранным;/ например". 1г году, 5'ггодам; илй^:
'/• сРрку .амортизации печр). инаиболее^.выгюдйымй/^Ж'К/ч^1
мО'ТрнрескнмИ; 'Цараметрамн,^ напряжением.(питанйе
,,, 1н>с|)одстй(щ‘не от сети)\и'Ж(‘латсльн6Й?'схемоЙ.;соед)шёл|Ж
? :щгй (симметричная трехфазная нагрузка)/) •*'
-/<1
'?<-*
h.?,<i1.
»« ’ *1 •<;'
' -F
wv 4
W:
!</; /
)v,j-
... -v : l ->'{
u >?.?-’ <Ъ* I
» <
г* ’• i "*
и Ц '4 ч
г;йй
i 3' ’
.41
t
>
! { и •J i < 1?
- > >
\'ЪЬ- :
L < V -s *f
•!’{ u-ъЛ *
i л
< Ъ > *'
а,
.:Т;
^-ГД-
7/ - .;>
> »«wxnr'v
‘ J 1 ч> kf г
в’. 5г>
<. 9 л-
* -I
' if\Чи НгМ
/Д; ’<Ж?
i
%
A
Характер заданий Сможет''быть самым разнообраз-
ным. <. . ••
Ниже рассмотрены два-примера расчета нагревате-
лей, из которых виден порядок расчета;
Пример 12. Задание: рассчитать нагреватели средней зоны;
методической толкательной электропечи по следующим данным:
1) в печи с защитной атмосферой пагрснается сталь со сте-
пенью черноты 48; , •
2) температуры нагреваемой; стали:, в начале попы /|==500°С,
• в копие зоны /j«800*C, конечная температура стали в печп 950° (?,
3) мощность зоны/^ «--90 кат; схема трехфазпая, регулирова-
ние температуры— позиционное; ,<
-I) поверхность пода, где желательно расположить нагреватели,
F-U.2 л»; '
5) материал нагревателей, желательный для данной печи, них-
ром марки л2(М180; . .<
6) желательный срок службы ‘ нагревателей не менее 10 000 ч.
, Согласно приведенной выше классификации рассчитываемая
печь относится ко второй группе печей.
I. Определяем пределы допустимой удельной поверхностной
мощности в зависимости от массивности нагревателя, предваритель-
но выбрав систему нагревателей — проволочный зигзаг;
а) по кривым, приведенным на рис. 14, для срока службы
10 000 ч, задаваясь из конструктивных соображений минимальным
диаметром проволоки 4 дм и максимальным Ю лья, получим,допу-
стимые температуры на нагревателе соответственно /мин® 1050’С и
/макс -;|Г130“ С; :
! б) по кривым, изображенным на рис. 2, определяем удельные
* поверхностные мощности . идеального нагревателя, соответствующие
температурам нагревателей 050’С и /МП110== 1,К40°С и тем-
пературе изделия /м»дв800°С, Последняя принята, исходя из того,
что мощность по длине зоны распределяется равномерно, и макси-
мальная температура нагревателей в зоне будет иметь место там,^.
где температура изделия будет наиболее высокой i(800°C), т. с.
в копие зоны. По этой температуре изделия производим расчет и
в дальнейшем. , ,. • •,
Таким образом, получаем пределы удельной поверхностной мощ-
- пости идеального нагревателя wмл«= 6,7-н10,1 пт/см2 для диаметров
4—10 мм; ,
в) определяем пределы допустимой удельной поверхностной
мощности реальногоГцагревателя. /
Для выбрашюй.фпстемы нагревателей (проволочный зигзаг) по
данным табл. 1 ;
;7.' * а» ф «0,68. ,
Принимаем e/d«2,75 и 8.
Из кривых, приведенных иа/рнс. 7 и I0, получаем аг=! и
Яр=1. .
При Гияд«0,48 СПр"»2,2 ккал/'ц9• ч • град* по формуле (I4); для
СПр--2,1 из кривых,-приведенных на рис. 9, аР»0,63,
• - Jjt SC4< , * I ’:V 1 ,
;4;.;:•.ui'i; »>
Л. • 4.. -J . t• If,*.
Таким образом, «опасно формуле (18):
<х—аЭфЩаоар«0,68 • 1 • 0,63• 1 «0,428,' /)
";'< b • . '
отсюда ц;, v.\ ,,-Viv
Г«а1Гяд«0,428(6,7+!10,11«3,4+4,ЗГвг/сХ,? М •' .•
i i i
2. Рассчитаем электрические параметру зоны:'' ‘ , i
а) Задаемся следующими электрическими параметрами: напря- , ?
жение 380 в, зона — трехфазная, схема соединения нагревателен-— .
треугольник. а , :...
При этом мощность одного нагревателя?’" • О- < ' • 1
: '•
* ’ Pt АО 3 ' -> Д»,; . .. • • , .z j*
Р*«у“з»30^«я. L •,
Имел три заданные величины Рф»30 кет, U">360ye, IV'» 3,4 + ’ > • д ...J
1,31 ит/см?, но номограмме, ирпведеной в приложении V-.1, полу- .?/:
чаем облает), диаметров проволоки, обеспечивающих, срок службы, ,Д’.' ‘‘
блнзкпн К 10 000 Ч. , , j; . )f|, -Д" '
Выполняем это следующим образом ,i(cm. номограмму, указан- :
ную • приложении V-I). Проводим горизонтальную линию, соответ- ' г"
стну.,,п1.ую 30 кет при 380 а. Затем проводим прямую линию, сосди-
ияи.щую дир точки; точку Л, соответ» гвующую d«4 мм, W'.« . ’ .
«=3,4 вт!см\ и точку 1>, соответствующую «МО мм, IF«4,31 вт/см*. :.
Приближенно можно считать, что эта линия соединит все сочетания' f
диаметров проволоки с удельной поверхностной мощностью, обу- ,-.,'ч
слоил в вающис срок службы 10000 ч. .
!Но точке пересечения этих двух линий выбираем на липни . .
30 кет, ориентируясь на сортамент проволоки, два возможных дна*
метра проволоки: диаметр, ближайший к точке пересечения (точ-. .
ка Л), п следующий, больший по сортаменту '(точка Г). Получаем
диаметры 4,5 п 5,0 мм. . . • ’
Кроме диаметра, из номограммы; представленной* в приложе-
нии V-1, получаем: . -г? . ’
длину нагревателя фазы /ф«61 или 75 л; ' ”
удельную гроперхпостиую мощность ^«3,4 или 2,5 вт!см*.
б) Произведем расчет варианта соединения нагревателен в звез-
ду при напряжении нагревателя 220 в. По тон же номограмме, про- .
изведи аналогичные действия, получаем -диаметры проволоки 6,3 и . д
7 жм (точки 21' н Г'), длину нагревателя /ф«42 или 49 м, удельную
поверхностную мощность 117«3,4 или iJ erlcM"1. .
в) Сравним эти варианты н выберем наиболее4 рациональный. "
Для этого определим сроки службы нагревателей. . .>
/ вариант. Схема соединения нагревателей—треугольник. Дна- .
метры проволоки 4,5 и 5,0 мм. . ' . '
Зигзаг из проволоки диаметром 4,5 леи целесообразно крепить '
в ребристых плитках с шагом ребер-112,5 мм. В этом случае ejd= ; :
“112,5/4,5-2,78 и по кривым, приведенным на рис, 7, получаем <
«r^il. Следовательно, и коэффициент чх .останется по-прежнему рав-
",JM 0-428-
!:v' ' 6• - - - .з
; CooTBCtcruyibuxaM'.yxcflbiiaw .ноМрЯностйая мщцпощь идеального
нагревателя,.: . и'1 ? - -Ч '
: >? <!' !р;' ttr" Л 3 4 > ' ' *' : .' ‘h'- н ’ • ’
Из кривых», приведенных ha рис. 2, получаем; температуру на-.;
гревателя,соответствующую зтой идеальной удельной поверхностиv
ной мощности, /а>Н 080мС. ' . .! .
4 Io кривым,/представленным jui рмс.19, получаем „срок службы
' нагревателя диаметром проволоки‘:1 леи до окисления на 26 x/ при £
-080*С. т—1 800,4. ' . , '. 'г..., : , |.,1. I•» i’
Для проволочного.’нагревателй .диаметром! Щ.5; .чм('лб4и«лава.|
марки X20I180 срок'службы -составит' т«4„5 1 800-»8 100 ч* ti , .J
Из табл. /3 видно, что на Ч ;MS. стеНок па ребристых .л^диуках '
с . шагом 42,oiXM размещается около 70 м проволоки' дпймщро.м
;4;5 мм. Поскольку в зоне необходимо разместить •всего’ 3 • 6]1~183!зг?
.проволоки, ддя этого требуется 183 ; 70^2,6 ,ча| площади*доверхйо*
стн для размещения нагревателен.;, Если возможно, например, раз- 7
мостить нагреватели не только на поду, площадь которого Л **1,2 л/3, >
по и на своде,, то получим примерно 2-1.2 ,ч,«2,'1 >(3, а затем, '
,по-вадим6му» потребуется удлинить ; .топу в- 2,6: 2,4* Е08 раза ;
ь(изменением тепловых, потерь,и зоне щш згам пренебрегаем).U ..
, (Проделав те дсс расчеты Для пррволока диаметром мм, иолу-,
ним Срок Службы с^НООО ч н пеббходнмуцА н.кинадь. ,д.’щ раз^ъ
.щення нагревателей Г".3,2 -м9. - ' • ' ’*•*' V
Л, 2 вариант. Схема соединения нагревателей-^знсзда;’ ;’“ з
' ’Диаметр проволоки нагревателя равен 6.3 и1.7 мм.’МС ’. j '7 .
‘= .‘„Зигзаг ш проволоки 6,3 льи. крепим л ребристых нлигкдх с-шд- ,
том ребер 17 мм, q/d*» 17,0/6,3--2,6о, ' /.. л '
3’* Следовательно, согласно кривым,’пр1шеде(Шым 'на"рис/7
0,9/ . . „ *, .•*.*. • (•, • . ?!.*-' ,. -
При ?гом будем иметь следующие, данные: к ч. . :
тД'з . «"0,428- 0,97«0,415;
зЧ'
; /н «1090° С.
7 , Срок службы нагревателя диаметром
Срок службы нагревателя диаметром
. Площадь позерхиосги рабочего пространства,необходимая -.Для
размещения нагревателен, Л"2,5 ! г -
' Нагреватель диаметром 7 мм.не проверяем,‘тлк как диаметру )
6,3 j/w . соответствует срок ^службы, превышающий заданный*’•
/ (10000 ч).'„. .! . ;• . ‘„..ь:- I. J ’ t
Из сравнения видно, что Нагреватель диаметром 6,3 -и.и/ имея
удовлетворительный срой службы,’/заИимает ‘наименьшую рдощадь ;
поверхности рабочего пространства."4' ' Т; / 4 у ijt
\ Таким образом, остинавливаемся _й» .этом варианте, ' ’ V ’' 1 !
’’'"Поскольку необходимая длу. размещения..напщпателеА. Ьлофдь Г.
ступ п конструкция
«г"
I
Ж
**8t 2 ат/см
!>
to* 1 -«'
t
4
о 71
I мм tj^l 600 Ч.’”1'.
6,3 мм Tj-10080-ч.
известны,, ant.данное можно) щ> \
• ' > < , • « . I ч 1 .,
нагревателей'
7Я
; пользовать длй эскизного проекта печи, не производя предвармтальЧу/
,\ . по более точного расчета.- • • 1:/;. 'в? . г .7. г
•г) Окончательный уточненный электрический расчет ЩронзвоЧ /-
дни'по формулам (I)—(3). , - , . > . .4 /-у * • ' * /7
При температуре 090*С ,.уде^иое сопротивление/ сплава
марки Х20П80 составит: .' / : - '' Т' /4''-‘чч -
> ’« •'*».•;. >;•;, , Ц- ••*•'.’4 ;''<•1 >’Л /Ч 7-77"НДл
Ч - 1 !‘t’ :../'Ч 7фг «• 1,16 ОМ* МмЦм. "!'ч!
;> ^Расчетное: сопротивление одной:: фазы’ по'формуле‘"tQ^'-Мч. ’
; it Ч,. Ч'- I • 'Л .’. " ’ ' ' 1!
; " Ч'Л'-’а': \г 1 .: 220»'.; ;• •• /. •• .
7 ’ 7 Ч^ТЗОПО^?’613 7
i : 1 ?>'' >?«! - ' .'-, *<".. /Ч : Ч; г'
.Расчетная длина нагревателя рдиой фазы по
.-1.
"?... ' '*'; Ч'М'.З ’•
Ч'\Ч (
формуле . (2)
“ • I ч • 4 . ! ‘ /
Расчетная
, Ttli.'fi» 1/013 ' '
/-ф «.-v- 7?”. 47' i, Го' ""45 ’65
удельная поверхностная мощность; по формуле^ (3)
/»ф' .’:. зооОо. Ч/ • ‘
*“ "Ж/ ^.л()7бГ>.<б65 ’“3,“4 *т!с**'
м,
‘ IF
: ч < ’-ч .
I д • ,
• л) Сдельна А пдвёр.кностнпя Мощность идеального нагревателя ’77
(п предположении, что относительное витконое расстояние иЬгрева-i <:
те.(н останется тем же. что и ррп первоначальном1 расчете)
: / i г -з.24{ •;<!577
ЛШ
7$}
/74
*. > -л
ЧХ
'Чч
? -Ч X
I гчн
лгй
•Й
ж
ж с*
л
Ч<»'Ч«;зч
.7
,.g1
ЛЙ
। По кривым, приселенным на рис< 2.'температура нагревателя'!.Ч
..; /„=1 086еС. . Ч' ;". \ S. -‘Ч -
Ч ' Уточненный, срок службы; нагревателя |ПО.,кривйм; представлен'
>4 иым ла ,рнс. J9J для нагревателя диаметром / ллг.||*»1750;Ч, .для
| . нагревателя диаметром 6.3 мм 1 000 ч. , •? ' <\-' ч / ’<’
о) По кривым, .изображенным Ив рнс. 2, проверяем температуру, 1
' нагревателен в аварийном/режиме’ т.-е, для Случая, когда изделие ?
в рассчитынвемон зоне может, достигнуть конечной/температуры
/ийд«‘95О^ С •(перерыв н‘подаче полдои.О|ГИ. Другие случан)., ; ; \.г _ ?
Для и’-'идиТ.Нз ат/слА я /»ЯД1«’9»0оС получаем /температуру. йа> ’
гревате^н I 1(>0“С. • 2 ’ 'Ч ,'.л-Ч j i i
, , По кривым, приведенным на рис. 13, определяем/каком*максм* а \ )|
мально допустимая темпера гура на/ нагревателе из спЛДва ? марки .-771
Х20Н8О'диаметром 16,3 мм для; срока'службы,Ч^2000;ч. Получаем ’’ з
Ai.Mart-^riyO’C. Следовательно, нагреватель Подобран правильно. »
/ ж)'Когда окончательная длина нагревателен.и .«4 конструкция' Х,7п?и
• выяснены, разработку чертежей для данной»зоны /пеЧй. мож-нр за- ' .11 ,7
,>Л....................... 4 ’ •4 ’ 7 .* /ч.л 7’ ,т " ‘ » 7 ” ‘ f ‘
/67Ш7.Ч-' " ‘ г i -лЛ
/ЭД
4*0; 7-,-ЛЧг
-ик; 7>>-
л.-.‘ t' : . £ЙйЗ
V
канчцвать. .
: Пол водя1 итоги : расчета; можно' констаУйпЬвать * сЛе
J дующее: •. ’' /Ч-'И.к 7'7' 7'4'7'j
1. В результате расчета нагревателей стало необхо-
димым скорректировать конструкцию зоны, заняв для
размещения нагревателей не только иод, по и свод,
а также несколько удлинить зону. Можно было бы нз-
брать другой путь решения, использовав для нагрева- 1
теля сплавы, работающие при высоких температурах,
по для большей определенности примера мы выбрали
первый путь. В практических условиях же выбор пути
расчета зависит от конкретных условий работы нагрева-
телен. | : ;
В случае необходимости,, используя кривые, приве-
денные па рис. 2, для - определения приблизительной
мощности, размещаемой па 1 м2 поверхности футеров-
ки, мы могЛи бы ориентировочно скорректировать конст-
руктивные ^размеры зоны с самого начала расчета, не -
s производя еще электрического расчета нагревателей.
2. Из рассмотрения вариантов расчета нагревателей .
. видно, что .лучший вариант без сравнения определить
нельзя: второй нагреватель массивнее, по, имея боль- \
шую удельную поверхностную мощность, он работает .
при более высокой температуре.
Только сравнение по сроку службы и занимаемой
площади позволяет выбрать наиболее рациональный ва-
риант расчета.
3. Проведенный в примере расчет производит впе- ‘
чатление громоздкого.и сложного. Это объясняется тем, 1
", что задаииц-в нем подобрано специально, чтобы создать
максимум трудностей и показать пути их устранения.
Кроме того, объем примера велик из-за подробного по-
- меняющего текста. На практике же подобные расчеты
занимают немного времени.
Кроме того,,по мере накопления навыков при расче-
.. ‘ тах нагревательных элементов ряд операций может
. быть опущен и расчет еще более упрощен.
Подобно предыдущему построен и следующий при-
- меР- ,
П р н м ер'll1 Требуется рассчитан, нагреватели камерной элек-
тропечи с позиционным регулированием температуры.
Исходные данные: k
I) мощность печи “8 кет;
2) площадь боковых стенок, на которых располагаются нагре-
ватели, Лт=О,24 площадь пода Г1|ая«»0,’1 I
3) линейное напряжение питающей сети 380 «„применение .транс-
форматора не допускается;" .
ой : •_ -‘п;
•1) температура нагрева садки /=950° С;
5) допускается кратковременный нагрев садки и до температу-
ры Лч>—'I 100*С; . ,
6) нагреваемая садка — окисленная сталь.
Согласно приведенной выше классификации рассчитываемая
печь относится к первой группе печей.
I. Производим распределение мощности между боковыми стен-
ками и подом. Для этою, основываясь на приведенных выше сооб-
ражениях и учитывая экранирование подовых нагревателей, прини-
маем удельную мощность, размещенную на поду, >pttOa на 39%
.меньше удельной мощности, размещенной на боковых!стенках:
Рпод = 0,7рст«С , ;
Подставляем в равенство
Р £ F атРог 4* /ЧодРлОД. 'С;.',"* 1 '
значение рпод, выраженное через Рст. н определяем рв’т: .
Pv —PcxPct 4“PnO)fit7pcTt ' .
Рсг Г ст 4- “ 6Г24 И 0.7.0ТП =’ 25:Квт/л1''
Отсюда получаем мощность, размешенную на боковых стенках,
PevPci-0,2-1 • 25=6 кат. Остальная мощность, равная8—6=2 кат,
будет размещена па иоду.
Дальнейший расчет нагревателя производим, ориентируясь па
удельную мощность боковых стенок 25 квт/м2\ считаем, что при вы-
полнении условия РНОД = 0,7рот сроки службы полового и бокового
нагревателя будут одинаковыми. , - •
, 2. Выбираем материал нагревателя, * для чего предварительно,
определяем приближенно из кривых, приведенных на’ рис. 2, по
удельной мощности рСт = 25 кат/м2 температуры нагревателя, соот-
ветствующие обычной и максимальной температурам садки (950 и
1 100ЭС). Получаем I 060 н 1 180° С, Выбираем материал нагревателя
марки Х20Г180, ориентируясь иа данные кривых, представленных на
рис. 14, где приведены рекомендуемые температуры сплавов.
3. Выбираем проволочный нагреватель и, пользуясь кривыми, :
изображенными па рис. 14, выясняем, что для обеспечения срока
службы нагревателя не менее 10000 ч при нагреве садки до 950° С
диаметр проволоки (при температуре проволоки 1 060° С) должен
быть нс мспсе 4 Л1.ч. Для обеспечения срока службы* не менее
~’000 ч (при нагреве садки до максимальной температуры I 100° С)
диаметр проволоки (при температуре проволоки 1J8O°Q) также дол-
жен быть, исходя из кривых, приведенных па., рнсЦДЗ, не _мспес.
4 лык *. 1 .54
•1. .Произволим электрический расчет.по номограмме/указанной
в приложении V-1. -. ' ... щ
а) проперяем вариант'расчета для'трехфаэной схемы включения
•ыгреватслей печи. д. - 4'.
Фазовая мощность
: л 'Ал., .
2,67 Kent.',
' .••••; . : > pz„ fi,
‘ • ' /’ф м 1ВЯЧ|’
• ';> I ’ ' ’ ’ '-'"г'
(; . , Из номограммы видно, что при напряжении 380
•!’ Л
"1
г
. , И» номограммы видно, что при напряжении 380 и 220 в.Hatpcjift’’’
тень из проволоки диаметром 4 мм нс может быть размещен внутри
печи; . . . v
б) проверяем однофазную схему включения на напряжение-
' 220.₽ между фазой и рулевой, точкой. . f • ; ;
' Для однофазного включениямощность нагревателя11 составит
1 \ R нет. Из номограммы .внднЬ,' что для вынолиення нагревателя трс-.
; буется такая длина проволоки Яиа'мстро.м 4 л.и, которую можно
разместить только при системе «спираль». Нагреватель будет Иметь-
следующие параметры: t/»»220 <з; кет; 0^смг', I,, “«.И •’<,
5. Из табл. 3 видно; что ив I Ж2 можно ря.чмеетшь 200 м
: локн при г/«4 мм при системе «стирала,- с
13 рассматриваемом случае '\о
’ ' > ; ^rqvl O,7^ieA-0,244O)^l«pi32 лР,
- . На площвди 0,32 м3 можно разместить 200 X 0,32*64;ж
локп. . ; О -
... Таким образом рассчитываемый на! рева гель размещается вну»
три печи. Увеличить диаметр'проволоки не представляется; возмож-.
А иым,„поскольку нагреватель лз проволоки бцдь!нею диаметра, на.
’? ^разместится внутри н*!чн. ,
> Таким образом^ выбираем спиральный пагреилтсль ‘ на трубках
/ ИЛИ полочках,. i 1 ' ‘
б. Произведем проверку фоки службы нагревателя. .-ЛУ’ • tr ; ’
$ . ' а); Для спирального нагревателя'но табл. 1 получаем!-' ;
llpOIJQ'
Г-
bi}-
Ф
I и. .
ЙрОВСН'
а»$*О,32. у,,; .
Задаемся аг*«1 но кривым, предо пиленным «1и
ленной
•г
рис,
б)
стали а,-«U Согласно формуле (21);
/ ". , а* 0.32 .>..1,0' !,0*П,32.
• , . • и, •> .
Удельная .поверхностная -мощность n'v.a,n.itoio
Г 1.0 ' •
М^.д*-"~,e(Q5*a*3il2 л/л,Д.«а.
9,! дли окис
нЛгрсйл'геля
Величине 117мя12 ат!см3 нрц температуре садки 93(Г С но
кривым,, приведенным на рве. 2, соогискгпуег^температура нагрев.!'
- теля /,,^1050'С, а при'максимальной темпера!уро садкн I I.WC
, температура иа|реватсля 1 Г70'<‘. , ' .
Т> Определяем Срок службы, нагревателя по кривым,'т'|редстДи-
/ ленным на рис. 19 (i;pn OKiicaeiohl'ce'ieriiui на 20%). '1'-‘ :
! . • Температуре нагревателя /„МОГЯГС соотнес гвуе.т для прово-
локи диаметром! ,ч*( срок службы х«2 64(i ч, а дли проволоки дна-
. метром 4 мм г р.
• j’) . " 't»»4• 2 640* Ю5(Ю**11 ООО,-«. • .• ъ г '
в)
62
•да?
.>• -.* г«
марки
; Температуре пагрснателя /мл.| 170'С соотвстстауёТСрбк.службы ..$
для .проволок» диаметром 1 ли» лг—530 ч, а для проволоки ^иамёт-А/ОчТА
ром 4 ЖЛ» , , 1 ,..'...'//
,' - ' ; ,.г-4-530-2 120^ 2000 ч. '' 74;\ '4<г4/4/
. Следовательно, для. обычных и максимально жестких .условий;,
работы печи рекомендуемые сроки службы нагревателя выдержаны/
7. Производим окончательный электрический расчет .но фор-
. мулам,.!г" '. ; . : • ' . •/ / / ' ' ;
’* При температуре, I ОйО11 С удельное сопротивление сплава
X201J80: .... •••:' с • <•• " ' ' ''
, ' .? . Рг »1,15 ом /.
s Расчетное сопротивление нагревателя
' /' ’/ 220* • ‘
, : ';! : ".>)'“к.'Т01“в6105м-..
: ' ' ' I Y'- ' ’ , '
i Расчетная длина нагревателя '. '
’ •»•<.. д' тг<Р /?г ’ »4»’б,Л$" • /
* , ' 4 рг | > 4 .], 15; • .
При этом расчетная удельная поверхностная мощность, нагрева/1
тёля, / ' ? л / \
‘ • •; Р>- 8000’-' • " : /'- Н ‘
U" •.,< ГРЧ Г ‘,
<. г '• . // ’// /
Соответствующая удельная поверхностная мои1110'сть\идсРльного ,
нагревателя • . > '/ :1 ч?
Г11У
-eV;
./ 4
, / f,.. .
м
Д.
>
•f
Л'1^
i. * >4_
j 'Ч</ *
5 да;;
4V4V
ч и I/
•>;. 0.064 '' ' <• ' '' г'- :
- .u'.J=«r”o;33^3'02,'*c^^iSv^<*S-.
V ; ‘1 •. л . , •,: ,,у . //да///: ;/•. , {
По кривым, представленным на рис. 2, уточненная температура < <
нагревателя при температуре 95(РС на садке составляет 1 0-15°С.•’ ’
8. Для температуры tn «1.045°С срок службы .'иагрснателя '/по 1
кривым, приведенным на рис. 19) превысит 2 510 ч при диаметре про- > 7
волоки 1 мм и 10 000 ч npii диаметре проволоки . 4 мм. \ Этот , срок' f
службы можно считать удовлетворительным. . , . . д /А -. //;/•'
Определим максимальную рабочую температур/нагревателя, по-
лягая температуру,салки равной. ПОО"С. Из кривых, .изображённых '
на рис. 2, при й''„(«3,02 от/см9 получаем максимальную .температуру •*. .*
нагревателя..^ ч»>.. •*! 105° С, в то время как по кривым,” приведен*/-;./'j £
ным- па рпс| 19, .максимальная температура ,наг|йват(^я; AvaMerpo»f^‘^^|vii
4 й(л< из;сплала марки. X201180 допускается несколько.выше 11703 С'. • !<
Следовательно, и по .максимально?» температуре нагреватель подо-'?'' //>4, *
6ра""₽»»"«">•1 . ////;
Резюмируя, необходимо'о-гмеппь следующей:;; ;-' ..-,/.'«I'Л* '
. Данный примерный расчёт’Соответствует;./случаю,^^-|
когда спиральный нагреватель -оказался - Незаменимым.^
Это. объясняется тем, что урн. прочих равных 'yc/iOBH.MH^I»^}
’А/Г- /Л’ /г Ш’А
*аА» ..Ж';/ \.f' <4‘й’.К)'
•W. ’
л * ’ ъ
.. '(! л
спиральный нагреватель ^'бзволяёт разместить внутри, Ji
печи наибольшее количество проволоки и таким обра- 'Д
зом использовать болеё высокое напряжение, чем нагре- Д
вателн других систем. Это качество оказалось решаю-
щпм в данном случае' когда не было возможности при- Д
менять трансформатор. . • д
Несомненно, что разобранные выше примеры пс ис-' М
чериывают всего многообразия встречающихся в нрак-
тике заданий, но они позволяют изучить пути расчета и
методику выбора оптимальных конструкции нагрева-
тельных элементов электропечей1 сопротивления при на- Д
греве излучением.
,1 СЛ.. ; ; .
:б. КРАТКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО КОНСТРУИРОВАНИЮ И ИЗГОТОВЛЕНИЮ
МЕТАЛЛИЧЕСКИХ НАГРЕВАТЕЛЕЙ
* t
В печах сопротивления в основном применяются три
вида нагревательных элементов: проволочные зигзаго-
образные, .проволочные спиральные и ленточные зигза-
гообразные.
Нагреватели, проволочныезигзагообразные могут J
крепиться в специальных керамических ребристых плит- :, д
ках (рис. '21,6) или навешиваться на жароупорные или ;
огнеупорные крючки. > s
В большинстве случаев предпочтительно применение
жароупорных крючков в форме штырей (рис. 21,«). 1
В керамических, ребристых плитках рекомендуется 1
крепить нагреватели- из проволоки диаметром 4—7 л<лг,
а при диаметре выше 7 мм — па штырях из проволоки у
того же диаметра, что и нагреватель. На штырях допу- •;
скается крепление нагревателен из проволоки и меньше- ’
го диаметра, однако это нецелесообразно, так как знача- .! ?
телыю увеличивается количество крючков и уменьшает-
ся надежность нагревателя.
Высота зигзага И (см. рис. 4)‘ нагревателей, крепя-
щихся в керамических плитках, зависит от размеров
керампки,'но не должна превышать 250 мм для нагрева-
телен, расположенных на стенках, и 200 мм для сводо-
вых нагревателен. Эти рекомендации относятся к нагре-
вателям, изготовленным из хромоникелевых сплавов.
Для нагревателей, изготовленных из железохром-
алюмпниевых сплавов, марок OX27IO5A и О.Х23Ю5А,
61 . . •
.! , .
'. Рис. 21. Пример крепления проволои- Л
Лих зигзагообразных нагревателен.
•С -‘-с Ппмщиыо жароупорных Kpt'i'iKf.ti;
' .15 - п с1к'и.<а.Илиих керамических ребри- ’ / ‘
1 г/ыяплитке*.;
X
4‘
.*
уу- У-Л
1 <
*
Уь‘.
выебта/зигзага не: дол Ясна прев ы игать 200 мм дл я/.бркоу
ирг6? нагревателя и 150 лм»'для, сводового.' у: < / ,у
У'Для щровол очных г зигзагообразных Нагревателей/ bhS
сящих па-штырях, высота зигзага не должна, превышать’
300 'мм-Для боковых нагревателей из хромоникелевых
сплавов и 200 .-—250 nut из железохромалюминневых. У
!'Для” нагреват.елеГц.расположенных па своде, значения.'
максимальной высоты зигзага приведены в табл.'5. , ; '
,-t; ; 5 * . ' ‘ •? ' . /Та. блица У
' •' ' , •,
. S': Гг?5 ’ Высота зигзага, сводовых нагревателей ; Д
1
*
ч
-О
I
• 4
>
» >и
* -.
аЦ г
/ . / /Ч" .
“ Г •* • Ч > • • ‘ ? . -А •; ; 'Vi •/• * Место я способ крсплс* / ним. «дерева теля /У /,ч . .У ; < Тип сплава Мжсимальпая высота эигзпга * на г (>е ла теля при [килячных .. .Д ‘ .• диаметрах прояо.токн, мм « ?
06-7 О8-0 010-Н 0I2-H
’ • Нагреватель с подовый, Cf-NI < 215 250 2«0 . 300
крепящийся на двух •к-гг-тд 150 170 200 220 ;
. крючках Нагрсгштелк сводовый, у: Cr-Ni? • 17Q 200. -I 225 . 245 /
С1к>бол по лежащий -ТщУСг-дГ 130 изо; * 1.<) ' 200 •
иа/.дпух рпо|х>х .. •“-/7 '15 ?. v 1 ' • >' . ‘ /и' Дл
быть
<
.? г -V
4 »й •<
Ус
*• ’ \Т
ж
'Г.
£
/
s.i
if.
у
/У
№
'•** *,
4: Si
>,>
•л
; , ‘ 'Высоты' зигзагов подовых нагревателей Смогут
прийяты большими па 20 —30%, » / ;••. /
/. Расстояние между ; осями вег&сй- зигзагообразного
нагревателя с (рис. 21,6), крепящегося на керамических
плитках,; зависит от; размеров i керамической рлиткн
;(в Настоящее время» имеются плитки с шаром 12,5 ,н
.'J7,5.zfAl)> для нагревателей, крепящихся на штырях,'это
расстояние должно быть нс. менее .2,75 дщшетра. прово-
локи нагревателя, .././'у. 1 •s/1 .У у-' •
/ S Боковые нагреватели/ подвешенные на Илтырях,' Н
подовые, уложенные на опорах, желательно ртгибать во
краям .(рис. 21,а). Угол изгиба а может быть принят
равным приблизительно 20—30°, Длина отогнутой, части,
принимается примерно равной 50 .лме. Сводовые нагре-
вателя'отгибать не следует. ! . / • ,
, -.Навеска боковых нагревателен на штырях провзво-
'дптсяр.следующим образом: в, огнеупорной, кладке стен--
ки ,по разметке сверлятся отверстия диаметром,.несколь-;
ко д меньшим, чем диаметр штыря (для диаметра до,
9 мм — >на 1 мм, от 9 д.и и выше! —1 на 2 мм). При установке'
нагревателей штыри,забиваются в ,отверстия; Отверстие.
vPhc. 22. Пример крепления проволочных спиральных па*
гревателей.
а — ил керамических полочках; <5 — на керамических трубках;
/ — крючок; 2 —полочка керамическая; i — нагреватель; 4 —фасон*
ныЛ кирпич; 5 — керамическая трубка; J — керамическая Ноисоль.
сверлится под углом 45° (рис. 21,а). Сводовые нагре-
ватели крепятся на., крючках, вставленных в отверстия,
просверленные в. огнеупорной части свода, и закрепляе-
мых шайбой и ^шплинтом. . Крючки изготовляются из
£
Рис. 23. Пример крепления ленточных.
зигзагообразных нагревателен, на.
стенке помощью керамических '
' крючков..’?/,-.
1 — нагреватель; 3 — керамически!! иыем-
•рой Крючок.’,- •,
проволоки того же сплава и диаметра, что и нагрева-
тель, шайбы и 1ИПЛИП-
ты — из жароупорного
материала.
Проволочные спи-
ральные нагреватели,
как правило, распола-
\ гаюгся па керамиче-
ских полочках (рнс.
22,а), на боковых стен-
ках и в пазах иода или
крепятся на специаль-
ных керамических труб-
ках (рис. 22,6) на бо-
ковых стенках, па иоду
пли своде, а также
в керамических 'плитах,
с пазами и в балках
.типа 'САЛ в своде.. При
' конструировании спи-
’ ральных нагревателей
'следует учесть, что от-;
. ношение шага спирали '
..к диаметру проволоки
/ должно быть не менее
‘/’ двух; ниже приведены
( /; максимальные отноше-
ния Диаметра спирали к диаметру проволоки (D/d) для
сплавов на иикелевйн, основе -и, для железохромалюмп-
нисвых сплавов: / • Д '
6,
,.£>/<{ для
Температура нагре.
. мтеля,. *С . р
' / ';»1 000
-?;:1 100 / .‘Г’
• - .-мгоо' />?
•;/1 300' Ад
' .
Для спиральных /нагревателей,
Хромоникелевых,,
•: д К> ’
. 8 '
енлапоо
жслезохромялюмиинс-
ПЫХ - '
8
' 7 .
/ 6
расположенных па
трубках, .'эти,.отношения: при необходимости могут быть.
’ •1 Ч ’ ' . <
увеличены. При изготовлении спиральных нагревателей//• '
/ необходимо тщательно следить за равномерностью на-/'. .
внвкй, так как в местах сгущений витков могут быть <
'значительные перегревы, что ведет к снижению срока
/службы нагревателя. , '"
Ленточные зигзагообразные нагреватели, как прави-’ 1.
;ло, крепятся на стенках и своде с помощью крючков1 .
(рис.1 23). Кроме крючка, на котором держится петля/ " \ 1
нагревателя, устанавливается распорный крючок, слу-/-. “ •
- жащип для предотвращения замыкания петель. На поду/ .
нагреватели крепятся па специальных керамических’
фасонах с фиксацией шага или свободно укладываются/—,
на керамических опорах. -
/ При конструировании ленточных нагревателей еле--//
дует учесть, что отношение-'расстояния между осями /
'.соседних ветвей.в к Ширине ленты b "должно быть'не^ /
'менее 0,9. Максимальные высоты зигзага для’различных , <
vcnoco0oB крепления ленты приведены в табл, 6. v;’. -./
г-,
Табл ица/0
Высота зигзага ленточных нагревателей, мм у' -’
. Хромоникелевые сплавы
/Температура
< На г ре пате .hi,
’С I
♦ ?
1 100!
1200:
1 зоо
па г pv n.i те л i,
ПОДПСШГН
' на крючках
(степа)
iiiupi.ii!> лепты,
ММ
10 20 30
30(1 400 450
200 300 350
•—ч —- *—1
200
НИ)
нагреватель
размещен hj
двух опорах
(под, своД)
ширина ленты
мм
10 | 20
Желез'1- ром алюминиевые,
онакы .
narpeBav.ii подвеп1"11 ня крючк и (степа) шпрнин леи гы, ллгрспптёЛь размещен нп . двух опорах 1, (под, свод) J
" ¥ пггрши лепты,
У,.
ММ
30
10
I 10
20
>1'Г. /
мм
20 I 30
.10
i'
270
220
320
270
250
150
130
370
230
200
420 I IЯ0
280 МО
250 120
260
175
150
। ’ Ч'-:
300 //
200 .-5?
' 170 •. г
/</ Рекомендации по выбору материалов для выводов /'
. нагревателей < •'•///
// На основании проведенных во. ВНИИЭТО исследо-
вательских работ рекомендуются следующие материалы
;для выводов нагревателей в зависимости от темпера*
туры: •' ... ’ //
Ч,
/ -!А.‘ £
до 700° С .
700/1 100° С . .
I I ЗСХГ С . . .
i . < . ‘ ... t
сталь, марки IXI3-.
сталь марки Х25'
сталь марки ЭИ-595 или ЭИ-626
•'.4S <А„'
"'ч
'Ч!
' , И/;'
Л•> Для выводов можно применять те же материалы, что
-.///'-и ’для нагревателей.
АлМ;Элементы выводов, выполненные из сталей марок
’1X13 и Х25, хорошо свариваются электродами из мате*
-Л'fриалов того же химического состава, но с малым содер-
'/ /$.-".-жанием углерода или электродами марки Э55Ж<
Выводы, выполненные из сплавов марок ЭИ-595 и
ЭИ-626, спариваются электродами, изготовленными из
?Ж;/того же сплава. Диаметр вывода должен быть выбран
$/. 'лак,„чтобы его „сечение не меньше чем в 3 раза превы-
^;^шало. сечение самого нагревателя. ”
4'ЖУ'Л Сварка нагревателей. Перед сваркой нагревателя не*
обходимо очистить металл в зоне сварки от окалины,
•/// ржавчины и других загрязнений химическим или меха-
’ / / /ническнм способом.
Если нагреватель изготавливается из отдельных сек-
V’; ций, то соединение их сваркой производится внахлестку.
ч/'7;,7 При соединении секций из проволоки (прутка)} между
////..ними должен быть зазор для более полного проварива-
корпя шва, а в случае ленты— секции должны быть*
‘ . <г;;‘плотно поджаты друг к другу. .
-/Сварка отдельных секций зигзагообразных нагрева*
'.,‘г^Мтелей должна обязательно производиться на прямых
"/////участках. Рекомендуется применять аргомо-дуговукг
сварку постоянным током, неплавящнмися (волйфрамо-
:/£///выми) электродами с применением присадочного мате*
//?/{риала (проволока) той же марки сплава, что и сваривав-,
/тО/’йый металл. ;
V. Для сварки проволоки из хромоникелевых сплавов-
//////диаметром свыше 3 мм и лепты толщиной от 1,б!мм до-.
пускается применение электродуговой сварки достоян-д
-ным током обратной полярности -(плюс па электроде/:
: ц минус на изделии) качественными электродами, марки
; /УП-2, стержень которых должен быть той же ма^кн, что
« '/* и. свариваемый сплав. ;
///;’ При аргоно-дуговой сварке соединение нагревателя'
.прутков дна метром 10 мм и выше следует произво*',
4//Ш.Дить в 2—3 слоя с каждой стороны. Первый слой шва/
I //проваривается без присадочного материала (проплавле-/
/ г-| нием основного металла), а последующие слои накла*/
дываются с присадочным материалом, ‘ С
/-/•/, Проварка соединений должна производиться на всю
7 /0 длину .нахлестки с проваркой торцовы^ поверхносте|‘)< /
'Zhd
ЮИ5
б)
6(Н?0
5JHe варить
d)
-X?ZU'
катсп шва
He Оприть
Исполнение!
a *0.5
-A
-Зе i
Не бороть
-А
Л
Исполнение П
a*0,5
1Г"
Исполнение]:!
t.a'O.S
a
. 4
t* ? i
Рис. 24. Примеры сварных соединений нагревателей
с выводами.
’ а — проволочных диаметром от 2 ли и пьппе: б — прополоч-
ных ms .хромоникелевых сплавов: о — прополочных из хромо-
i л никелевых н жсделохромалюмпннспых сплавов, требуюыпх
. аргоно-дуговой сварки; е — прополочных из хромоникелевых
..'сплавов, требующих электродугопоП свяркп; —лен точных
;с различным исполнением; />—диаметр выводя; rf —дил-
______метр uai ренлтелп; а, b — «толщина и ширпич лепты,
<♦ • • «, . ,,
. При дуговой сварке во избежание поджогов шоп накла-' <,
дывается, не доходя до горновой поверхности па 5 л<К г 1
Снособы'сосдинсння нагревателя с выводами приведены
на рис. 24. / >
Необходимо обметить, что при1 сварке жёлезохром-
алюминпсвых сплавов в месте нагрева металл становит-
ся хрупким. В связи с этим при транспортировке нли
установке нагревателей в печи возможны поломки. Для
предохранения от поломок эти места должны защищать- .
• ся от изгибающих напряжений. При сварке нагревателей ;
из этих сплавов необходимо соседние с местом сварки
участки защитить; асбестовым листом, чтобы избежать ;
попадания брызг металла и тем самым попреждепияги '
увеличения хрупкости в месте.попадания брызг, ; - л,
Технология;навивки и гибки нагревателей , ;
Навивка 'спира'.ти из холоднотянутой, проволоки ве- ||(‘
детей без подогрева. В случае повышенной хрупкости '
проволоки из жолезохромалюмпнисвых сплавов тйпа
ОХ231О5Л (ЭИ-596) п ОХ27Ю5Л (ЭИ-620) шишока спШ .
- ралей производится с подогревом, которой1 осу тест-, ‘
'< вляется пропусканием через проволоку электрического ;;
> тока. При этом используется’трансформатор с ступени-' •
, мп напряжения 5—10 и. Напряжсчше подается па стапи- *
ну токарного станка и на резцедержатель через папрзв-./ * ;
. . ляющую, в которой сделйио отверстие дли проволоки.;
? . Направляющая изолируется от станины тскстолнтд-;’, Л/.
4-выми прокладками. Скорость навивки1 спирали выби-'/ j-
: ’ рается'такой, чтобы нагреть.данный участок Проволоки; р'
до температуры 200——300°С (в зоне 400—500° С сплавы
. хрупки). Проволока нагревается, только па участке от' \
направляющей на резцедержателе до оправки спирали. 4 .
Выгибание перемычек необходимо вести в специальном ;• 4
приспособлении без резких ударов1 и изгибов во избежав/,
ние поломок. • ; ; . х ’
Гибка зигзагообразных проволочных' нагревателей *
производится с подогревом с помощью газовой горелки.
. При этом необходимо обеспечить правильный режим на- Э
грева. Зона нагрева мест гиба должна составлять не ме-; /
* .Исе 10 диаметров проволоки. ' . 4
Рекомендуемые температуры мест гиба для нагрева- .
тс,чей из "разных сплавов, полученные на осиорс экс*’
72 ••
периментальных : работ технологического отдела’
ВНИИЭТО, даны в табл. 7. • ; • ’ : п
Та б л и ца-7
Рекомендуемые температуры мест сгиба -л
! нагревателей из разных сплавов .{г \
Марка силана МииимлльиыП радиус гиба мм (но ьиутреинеП линии) 1 lim piiii.iia \ температур : - При ruulie, ‘С
; Х25Н20 850—-1 050
. X20II80 700-1 000 ;;:Г
-..:. Х20Н80Т 0,6—0,7 диаметра проволоки 700-1 000 • ''X
, V ХН70Ю (при d < 6 х.и) .900-1 050
; < (ЭИ-652)
; • ОХ23Ю5А 0,875—0,9 диаметра прополо* 700-950 7
(ЭИ-595) “ ОХ27Ю5А . кп (при d > 6 мм) 700 -950 7'^.
/ , . (ЭИ-626) ' ’ 2, ' - t ‘ . * г J '*
., Рекомендуется производить нагрев в две стадии:
первая стадия — нагрев до температуры 600—650°С за
20-т-ЗО сек и выдержка при этой температуре в течение
10 — 15 сек\ вторая стадия — подъем температуры до ре-
комендуемой для гибки за 5—10 сек.
Во время второй стадии нагрева нельзя допускать
местных перегревов; замер температуры в процессе гиб-,
ки следует производить оптическим пирометром. ,,.е
Гибка нагревателен должна производиться плавно,
без рывков, в особенности в начале процесса.
Особенности нагревателей, изготовленных из железо-
хромалюминиевых сплавов марок ОХ231О6Л (ЭИ-59,5)
и ОХ27Ю5А (ЭИ-626). Эти безиикелевые сплавы могут
.применяться при температурах 1200° С (ОХ23Ю5А) и
1300° С (ОХ27Ю5А). Они магнитны, могут ржаветь во
влажной атмосфере, имеют низкое сопротивление пол-
зучести.
Недостатками этих сплавов являются повышенная
в сравнении с нихромами хрупкость (в особенности пос-
ле нагрева выше 1000°С) в результате рекристаллиза-
ции; они также химически взаимодействуют с шамопншв
футеровкой и с окпелами железа.
Сплавы имеют зону хрупкости в интервале темпера--’
тур 400—500° С. Достоинствами их является высокая
жаростойкость в воздушной, цементационной и серии-
6—2376 73
стой атмосферах. В атмосфере галоидов, а также в 1Ц0- \
лонной среде они, как нихромы, неработоспособны. ;
При монтаже нагревательных элементов из железо-. < 1
хромалюмшшевых сплавив в печи нужно проявить осо*
бую осторожность из-за хрупкости их в местах сварки. .
Не допускается бросать нагреватель, подгибать мс- •
ста вблизи сварки, стучать по ним. При установке натре-
вателеп в исчах с температурой выше 1 ООО0 С 9 местах :
соприкосновения нагревателя с футеровкой необходимо .
применять высокоглипоземистую керамику, содержа- .
щую А12О3> 70%, Ге2О3< 1%. . •' . > ,
При отсутствии высокоглнпозсмистой керамики ме- .
ста соприкосновения нагревателя с футеровкой покры-
вают составом из 70% Л12О3 и 30%’ огнеупорной глины .
консистенции густой сметаны. Обмазка производится
в 2—3 слоя с просушкой каждого слоя; общий слой
должен иметь толщину 2 — Змм.
Для печей с температурами на нагревателе до
1000° С возможно применение обычных огнеупоров,
Для повышения срока службы нагревателей в вое- ,
становптельиых атмосферах и, в частности, в содержа-
щих углерод газах их необходимо предварительно окис- /•
лить, что достигается работой печи с доступом воздуха
при температуре выше 1 100°С в течение 2 — 3 суток. : ,
Желательно периодически повторять окисление нагрева-
телей.
Ремонт нагревателей, работавших при температу-
ре выше 1000° С, очень затруднителен из-за большой
хрупкости сплава.
Вынимая из печп сгоревший нагреватель, нельзя до-
пускать выгибания пли растягивания нагревателя в хо-
лодном состоянии. При исправлении формы пагревате-
ля или развивке витка необходимо нужное место подо-
греть до температуры выше 1 000°С.
• • ’ ' *
7. РАСЧЕТ НАГРЕВАТЕЛЕЙ ' •
ИЗ ДИСИЛИЦИДА МОЛИБДЕНА (ДМ) /
Эти металлокерамические нагреватели .предназначе-
ны для работы в окислительной атмосфере (воздух, кис-
лород) при температуре печи примерно до 1 600°С. При .
этом максимально допустимая температура на самом'
нагревателе составляет 1 700°С. Однако нагреватели па- .
74 ' ' ' ’ '
дежно работают при температуре не выше 1 680°С. Ниж-
ний температурный предел их рационального примене-
ния составляет 1 450° С. При более низких температурах
выгоднее применять карборундовые и металлические
нагреватели. ,
Стойкость нагревателен в вакууме, по данным швед-
ской фирмы Каптал, снижается; в зависимости от глу-
бины вакуума предельно допустимая температура па
нагревателе меняется следующим образом:
Пртл^льно допустимая
Ддв.'пчпп', темиерптуря пирепнтеля,
pin. ст. 'С
10-* ’ I 200
Ю-» 1300
0,Г) I 400
2 ' I 500 '
‘ ' 10 I (100
' Для водородной атмосферы с примесью водяных па-
ров фирма Каптал в зависимости от температуры дает
предельную точку росы, ниже которой начинается диссо-
циация защитной пленки
д ' .
Температура пагрснатсля, Точка росы, *С
«С
: , , 1400 +5
/ . ' ' . . 1 500 +20
* .. 1 1 600 +35
; Чистый сухой водород образует с поверхностным
слоем нагревателя кремпсводородное соединение, в ре-
зультате чего происходит постепенное разрушение ра-
бочей части,
7 .Предварительно окисленный нагреватель может быть
, использован в водородных средах (например, диссоции-
рованный аммиак) ди температур порядка 1400° С.
< В атмосфере чистой окиси углерода нагреватели рабо-
. ? тают хорошо.
? При использовании нагревателен ДМ недопустимо
’< присутствие в атмосфере печп больших количеств серы
; . и ее соединении. Относительно малые количества ссрпп-
. , , стых соединений, коюрые могут попасть в атмосферу
печи из футеровки пли из продуктов сгорания город-
<скоро-газа или жидкого топлива, для нагревателен не
вредны, ......
: б* 75
\ В технической литературе подробно изложены свои-'
>’t ' ства нагревателей из диенлипнда молибдена и рекомен-
дации по расчету, конструированию и эксплуатации’
; электропечей с их использованием. Поэтому в настоя-
7 Рк. 25. Зависимость удельного электриче- Ь'
/ ского сопротивления р и сопротивления ‘ 5/J
, . / / ? ч*: (1 л рабочей части нагревателя ДМ дна- '
7 ? \ '7' мегром 6 мм) от температуры нагревателей. , д/
'' 7 ' • ,
’ щен книге даются только материалы, необходимые для '
/расчета самих нагревателен, и наиболее важные указа-
*•ния по конструированию.
7 Электрическое сопротивление нагревателей ДМ весь-
ма низкое, оно резко возрастает с повышением темпера-
"7 туры (рис 25). Поэтому электропечи всегда снабжены
'V понизительными трансформаторами с необходимым дна-
пазоиом ступеней напряжения. Нагреватели ДМ.
в основном имеют U'-образиую форму, изготовляются
г 7; с двумя выводами (0 12 льи), приваренными к более
•топкой (0 6 мм) рабочей части (рис. 26). Основные их
; характеристики приведены в табл. 8.
г- При вычислении величины допустимой мощности од-
ногр нагревателя ,Ри наиболее существенным является
Л‘ определенно его допустимой удельной поверхностной
X мощности. При расчете нагревателя ДМ обычно прими*-
;; мают аЭф^'0,68, как для проволочного зигзага. Учитывая .
76 - > ' '• V
большое расстояние между соседними стержнями, «г _
следует принимать но всех случаях ранным 1,27 (см. 4
рис. 7). Степень черноты поверхности окисленного на- ,
гревателя £--0.8. Таким образом, формулы для расчета
удельной поверхностной мощности упрощаются. . '
; Рис. 26. Эскна U-обра.эпых нягрспиелай ДМ.
а —• с примими пиподими; б — с лмьод^ми, отогну.
Тимк под углом (Г-^брлэиые ндгр^ттеля).
Л 1 '
При расчете печей п зон пёркой группы (садочные
печи, зоны выдержки методических печей, зоны нагре-
ва, непосредственно к ним прилегающие, обогреваемые
зоны охлаждения) имеем: ' •
. . ' Г=0,87<1(.1Г.,ц,лзт/pi2. (33).
При расчете зон второй группы (зоны нагрева мето-
дических печей) удельная поверхностная мощность
f; '? . 0,87асар аг/сзР. : (34) '
.1 :
Чтобы по этой формуле определить Й7, из кривых,
ирпведеипых па рис. 2, следует определить 1ГПЛ, которая
зависит от максимальной температуры тспловосприпи-
маюшсй поверхности и от допускаемой температуры на-
гревателя.
Вопрос об определении температуры тепловоспрнни-
маюпюй поверхности рассмотрен выше; допускаемая же
температура нагревате-
ли’ Зависит от вида ре-
гулироваипя печи. При
непрерывном регулиро-
вании опа может быть
' . . принята равной 1 ОЖС юпп
и I 700°С для кратко-
'> временной работы.
При позиционном
регулировании имеют
s. • ' место колебания темпс-
•'ратуры нагревателя.
/ -Чем выше амплитуда
этих колебаний, тем
ниже срок службы па-
греватсля. Амплитуда
/колебаний в основном
‘ • определяется (для фу-
. теровапиых, инерцион-
15ПП
мдо
• 1300 1400 1500 1600 °C
Рис. 27. Кривая зависимости допу-г
стимых температур нагревателей ти-
па ДМ в окислительной среде от тем-
пературы при регулировании темпе-
ратуры. .
/ — позиционном; 2 — непрерывном. .
пых печен) максимальной разностью температур пагре-
патсля и печи. Таким образом, при заданной темпера-
туре ночи амплитуда зависит от принятой допустимой
тем'нсратуры нагревателя. Поэтому и случае по.зицион-
..кого регулирования ио мерс снижения заданной темпе*
’ рлтуры печи необходимо-снижать, и расчетную допусти-
<, мую температуру нагревателя. На рис. 27 даны кривые
• зависимости допустимой температуры нагревателя от за-
данной температуры печи.
.. Срок службы нагревателей колеблется в широких
пределах (500-—2 000 ч). Помимо качества изготовления
самих нагревателен, одним из наиболее серьезных фак-
торов, определяющих срок службы нагревателей, яв-
ляется режим работы. Наилучшим является режим
непрерывной, работы, когда температура нагревателей
не снижается ниже 1200° С. При периодическом режи-
79
V > .
<4'
f
f
J,
ме, когда изделия нагребаются и охлаждаются одно*'
; временно с печью, срок службы уменьшается; это 1
. объясняется тем, что учащаются повреждения пагрева-
' 'толей из-за возникающих в них термических напряже-
> ний, а также частично отслаивается защитная пленка
- SiOj. Опасность для нагревателей представляет также
Л длительная выдержка их при температурах 500—1 000°С
< (в печп 300 -800°С), а также 1 410—1 400°С, в местах,
где отсутствует защитная пленка SiO2, может произойти
разложение MoSi2, из которого состоит нагреватель.
Ъ'., В случае горизонтального расположения нагревате-
лей они полностью должны располагаться на керамиче-
ских полочках из высокоглииоземистого шамота (60—
70% AI2O3). В таких печах температура нагревателя не
должна превышать I 550°С. При более высокой темпе-
ратуре начинается размягчение пленки, покрывающей
г, -^.нагреватель, и пленка может прилипнуть к полочкам.
< В технической литературе имеются рекомендации ио"
.'/ расположению горизонтальных нагревателей не неио-*
! > средственио на полочках, а на подкладках в виде не»'-;
// больших отрезков рабочей части таких же нагревате-
лей ДМ, расположенных на керамических полочках при,
- шаге 70— 100 мм.
Определив удельную поверхностную мощность рабо-.
чей части нагревателя, вычисляют полную мощность при
•: температуре рабочей части по площади ее наружной по-
" верхности /рас, сл12. Значения /раб даны в табл. 8.
(35) .
\ . Полную мощность нагревателя Р с учетом мощно
сти, выделяемой в выводах, определяют по формуле
/ л - • / р „ (,,
: р=рр.« !+тг- . кет.
\ ^раб /
Для выпускаемых в настоящее время нагревателей
с диаметром выводов 12 мм и диаметром рабочей части
.6 мм, принимая среднюю температуру по длине выво-.
Дов 700° С, получим формулу
р"“ ( + ₽Ue '»•«} квт‘
I
S'
-F
(36)
V
(37)
-,;4
' A“ M
ч
<
‘ S ,*3
''?,W
•/***
.>>
/X
' •$
f'
80 '
♦ .'
где Rl—сопротивление одного вывода нагревателя, со-
ответствующее температуре t°, ом",
R1 б — сопротивление рабочей части при ^температуре
ра /°C, ом.',
/в 11 /раб—Д^нна одного вывода и развернутая длина ра-
бочей части нагревателя, .и;
рх 0-- удельное электрическое сопротивление (рнс. 25)
1,и рабочей части нагревателя при 'температуре
/° С, ОМ‘ММ3/М>
Полное сопротивление нагревателя '(рабочей части
с двумя выводами) вычисляется по формуле
«=3,54-10-0.75W. ом. (38)
Рабочее напряжение одного нагревателя .вычисляется
по формуле
: / (39)
При включении холодной печп пусковое наиряио’нне
должно достигать в течение 10—12 мин величины, при-
близительно равной ’/з рабочего напряжения. При этом
мощность печи в перший момент пуска будет превы-
шать величину Р.
По истечении 10 — 12 мин подается полное напряже-
ние, и мощность нечи, потребляемая в этот момент из
сети, достигает наибольшего значения, так как темпе-
ратура нагревателей еще невысока п, следовательно,
/ сопротивление нагревателей незначительно. Такое крат-
ковременное повышение мощности (в 2—2,5 раза) длнт-
: си 3—5 мин.
В табл. 8 приведены значения допустимых мощностей
п напряжений нагревателей различных типоразмеров
для температур печи /=1 400, 1 500 и 1600°С. Таблич-
ные данные получены для «0=1 (в>=0,8) и «0=1.
Для печей и зон первой группы при a0V=I значения
Р и lW нужно умножать па «с. Для зон и печен второй
группы при «стМ и арт45! Р’ и .F надо умножить па
«с и Пр.
Ниже приводим примеры,’расчета нагревателей са-
дочных печей. •
П р и м е р Т4. Исходные данные: г,.
1) температура нагреваемого изделия 1450° С; . .
: ’ ' . ' ’ : 81
<2) степень черноты поверхности изделия е-=0,8;. ч • •'*^•7.
3) применяется нагреватель типа ДЛ1-315/400; /- ‘ ;
4) регулирование печн — двухпознннонное. >* '' ’ .
. Определить мощность и напряжение одного нагревателя. -Для .[
6=0,8 согласно кривым, приведенным на рис. 9( имеем аов11. •
Температуре печи /я«1 450°.С по кривым, представленным на *
рис. 27, соответствует допустимая температура нагревателя 6,-» '
=.1бзо° с. .
Мощность №ия определяем из кривых, изображенных на рис. 2,.
принимая температуру тепловоспрпнпмающсн поверхности /«1 450°С.
Получаем 1ГИД=17 вт/гл|’.
Величину реальной мощности W получаем по формуле (33):
117=0,87.-17«=.14,8 вт/см1. , ' ?
Из табл. 8 площадь поверхности рабочей части нагревателя
/типа ДМ-315/400 /рвП = 124,2 см». i
Отсюда мощность рабочей части одного нагревателя составит
согласно формуле (35):
Р'ро6 = 14,8-124,2-КГ3-.!.85 кот.'
Для расчета полной мощности нагревателя берем из табл. 8
опачение развернутой длины рабочей части нагревателя /peo=O,GG .ми
длину одного вывода /в=0,4 ш; из кривых, приведенных на рис. 25,
для температуры нагревателя /„=1030° С определяем Р#раб03 •
=3,8 ол1«лш2/м. Тогда согласно формуле (37) получим:
/ 0,75 0,4 \ _ , . , . '
1,85 +^|8'о,ggJ= 2»08 кет. ‘
Полное сопротивление нагревателя рассчитывается по форму*
ле (38):
/?=3,54 • 10-’(3,8• 0,66-1-0,75 • 0,4) =0,0994 ом.
Рабочее напряжение па одном нагревателе вычисляется по фор*
муле (39); . . г
U = /ГбмГб8“0,0994 = 14,4 в. " .
Зная необходимую мощность печи, полученную из теплового
расчета, и ориентируясь на значения мощности и напряжения одного
нагревателя, можно определить необходимое для работы печи коли* .
чсство нагревателей, подобрать питающий трансформатор п необхо-
димую схему соединения нагревателей. , [
Пример 15. Исходные данные и цель расчета—-те. же, что и '
-в примере 14, по вместо позиционного регулирования температуры
принято непрерывное. ;
Отличие расчета в этом случае состоит в том, что допустимую
температуру нагревателя мы принимаем, как было сказано выше,
fn —I 68(ГС. Аналогично предыдущему примеру ио кривым, приве-
денным на рис. 2, определяем и7,<л. принимая температуру тспдовос* I
принимающей поверхности 1450°С. Получаем: - .
И7ЯД=22 erfcj/fi. j ; : X , ’
' 82 • ; " ' . .
Величина реальной мощности IF, полученная подформуле (31): >
• • ‘ IF» 19,2 вт/см*. . . -,
Пропзнодн расчесы, я на логичные проделанным в примере 14,
получим: , ,, • ::
, . Р«=2,67 квг; (/••И’.З л.
Сравнение результатов, полученных в обоих примерах, показы-
вает, что применение непрерывного регулирования позволяет увели-
чивать установленную мощность печей млн при данной мощности
повысить срок службы нагревателей. •
Основные сведения по конструированию и эксплуата-
ции. При разработке конструкции и в'процессе эксплуа-
тации/электропечей Для обеспечения нормальной рабо-
ты нагревателей ДМ необходимо учитывать их особен- /
пости;; хрупкость при низких температурах, большую
пластичность при высоких температурах в состоянии но-
стявкй (до обжига) и уменьшение пластичности после
обжига и по мере эксплуатации, взаимное притяжение
нагревателей от воздействия 'электродинамических сил
И Г. л; •.
Для предотвращения возможности поломки в процес-
се нагрева или охлаждения .должно быть обеспечено ;
свободное расширение1 или. сжатие нагревателей. ” .
Оптимальной формой нагревателей,, учитывающей .*
особенности материала, является О-образнля рабочая
часть с выводами на одну сторону (прямыми или отогну-
тыми'на 90°). . • < • . ’ ,
Свободное расширение нагревателен такой конструк-’
инн обеспечивается при вертикальной подвеске их на (
своде или боковых стенах при выводах, отогнутых па Н
90°. ..
Свободная подвеска на своде нагревателей с пря-
мыми; выводами, кроме того, дает возможность произво- '
лить замену нагревателей, вышедших из'строя, новыми .i;
без полного охлаждения печн, : ‘ . г'
При свободной вертикальной^ подвеске .нагреватели
должны располагаться вдоль боковых стен в шинах для
предохранения от поломок при загрузке и выгрузке об- 1 <
рабатываемых изделий. У»
На рис. 28 представлен узел вертикальной подвески . .?
Нагревателя на сводё, который может рассматриваться S'
как типовое решение. /
.V / ; ; W... i-' V 83
"г'' М
На перегородках / устанавливается фасон 2, выпол-
ценный из огнеупорного Материала и имеющий овальные;
отверстия для выводов (см. разрез по Б-Б). Этот фасон
в^печах с широким рабочим пространством, которое тре- ’
бует, применения прочного свода, является одновременно
Рис. 28. Узел вертикальной подвески нагрева-
телей на своде. :
/ — перегородки ниши: 2—пятовые кирпичи; i и 4—
<|)псоны-насадки; 5 — уплотнение из шнурового вебе-
. .. ста; б — асбоцементная колодка; 7 —алюминиевая 7; ’>
• ; » насадка на выводе нагревателя; » — распорный яир- ‘
7 лич.
кирпичом пяты (рис. 29)-. В печах с небольшим рабочим
. пространством, например лабораторных, в которых свод
> может быть выполнен из монолитной плиты, применение
специального фасона для подвески нагревателя не яв-
ляется необходимым: овальные отверстия для выводов
могут быть сделаны непосредственно в сводовой плите.
84 :
На фасон 2 опирается комплект из двух фасонов 3
и 7, которые устанавливаются в индивидуальные гнезда*
в слое теплоизоляции; эти фасоны имеют форм\ парал-
лелепипеда с двумя цилиндрическими отверстиями под
выводы, обеспечивающими зазор между выводом и фа-
Рис, 29. Пятовый кирпич для вертикальной подвески
нагревателей.
ч — для одного иогрсяателя в кише; б —для двух нагревателей
в нише.
соном. Этот зазор необходим для свободного расшире-
ния выводов при изменении их температуры. Рекомен-
дуемый диаметр отверстий составляет 15 мм (при диа-
мстре вывода 12 ami).
Фасон 3 может бшть выполнен из того же материала,
что в фасон 2; подходящим материалом для этой цели яв-
ляется высокоглнноземнстын легковес (А12О3 60 —70%).
Фасои-иасадку 4 рекомендуется выполнять из легко-
весных материалов с низким коэффициентом теплопро-
водное гп, например из ультралсгковесного шамота. Эго
требование обусловлено необходимостью предотвраще-
ния чрезмерного нагрева алюминиевых насадок и токо-
подводяшшч зажимов 7.
Применение для фасонов 3 н 4 инзкотеплоироводпых
материалов позволяет использовать нагреватели с более
короткими выводами н снизить стоимость, так как цена
85
Ч
Ч
Ч?
"j-i
М’
1’*
нагревателей определяется их весом, большая часть ко*,
торого приходится на выводы.
Допустимо применение вместо фасонов 3 и 4 одного
фасона, выполненного из высокоглпиоземистого легко*
веса. Через узел вывода возможны утечка горячего.воз*
духа, которая приводит к увеличению тепловых потерь
ночи, перегреву алюминиевых насадок,'токоподводящего
зажима 7 и даже к выходу нагревателя из строя. Для
предотвращения утечкн воздуха через зазоры между фа* ,
сонами 2, 3 и 4 и выводами необходимо.уплотнить вы*
воды минеральной ватой или шпуровым асбестом в мес*:
тс выхода их из фасона насадки (не слишком плотно).
Для этого в верхней части фасона насадки предусмотри- Л
ваются конусообразные или одно прямоугольное углуб-
ление на оба вывода.
Фасоны 3 или 4 можно выполнять в виде клиньев, со-
ставленных из двух равных частей с: плоскостью рязъ* ,
ема вдоль продольной оси. '
Нагреватель собирается с комплектом фасонов 3 и 4 '
вис печи и устанавливается в гнезде. При этом он подве-
шивается на фасоне 4 с помощью асбоцементной колод--
кн 6, состоящей из двух равных частей и имеющей за-
тяжной болт с гайкой. Асбоцементная колодка постав- .
лястся вместе с нагревателями. ’ '
При проектировании узла подвески подобной конст-
рукции необходимо иметь в виду, что расстояние от кон-
ца U-образиой рабочей части до подового кирпича долж-
но быть не менее 50 лш для предотвращения засыпания
его мусором. :
Концы выводов должны выходить пз свода не менее
чем па 70 мм для создания нормальных условий работы
токоподводящего зажима.
В печах, где по тем или'пиым причинам подвеска на-,
гревателей через свод является нежелательной или не-
допустимой, рекомендуется применять Г-образиые на-
греватели с выводами, отогнутыми на 90°, и устанавли-р
вать их в верхней части боковых степ.,
Если окажется, что по результатам расчетов необхо-
димо разместить большее количество нагревателей, чем ,р
это позволяет рекомендованный способ подвески, то до-
пускается установка нагревателен в нишах так, чтобы
плоскость петли рабочей части была перпендикулярна :
плоскости боковых стен. В книгах в Этом случае реко- .у’4Ь.
86 с-.';'' . : .
- ' 4 1
V
J
мсндустся размещать по два нагревателя, хотя допусти-
мо п большее количество их. Ширина ниши (расстояние
между двумя перегородками), а следовательно, и коли-
чество размещаемых в пей нагревателей будет лимити-
роваться длиной кирпича пяты, который опирается свои-
ми концами на соседние перегородки и одновременно
служит фасоном для подвески нагревателей.
При таком способе размещения необходимо, чтобы
расстояние между параллельными ветвями соседних на-
гревателен было не меньше 50 мм.
Следует иметь в виду, что при групповой установке
нагревателен в нише с параллельным их расположением
большие рабочие токи вызывают силы электродннамиче- ,
ского взаимодействия между нагревателями, которое
имеет существенную величину при расстоянии меньше .
100 мм между соседними витками. Поскольку рабочие
части нагревателен при высоких температурах находят- ,
ся в относительно пластичном состоянии, магнитное взаи-
модействие может вызвать, как известно из практики,
притягивание и замыкание соседних нагревателей.
В связи с этим ври электрическом соед! пенни нагревате-
лей необходимо создавать в них такое направление тока,
чтобы ближние U-образпыс рабочие части соседних на-
гревателей находились под действием отталкивающих
усилий. Для этого токи в них должны быть направлены
противоположно. - .
На рис. 30 показан способ подключения двух нагре-
вателей, соединенных . последовательно и параллельно.
Необходимо учитывать, что при таком соединении ветви
нагревателей вследствие магнитного взаимодействия бу-
дут 'отталкиваться и, могут при рабочих температурах
несколько отойти от вертикали в противоположном на-
правлении. Поэтому необходимо предусмотреть доста-
точный зазор между петлей нагревателя и стенками
пиши (порядка 25 дьч), чтобы нагреватель не приварил-
ся к футеровке. Уменьшение взаимодействия нагревате-
лей каждой ниши достигается за счет компенсирующих
магнитных полей соседних нагревателей, находящихся
о примыкающих нишах.
В некоторых случаях более рациональным и экоио- .
мнчпым решением является горизонтальная установка,
нагревателей, в особенности в низких и узких камерах
(например, в муфельных лабораторных печах). При
t 37
’f ‘~
’'УЧЖГ
этом необходимо учитывать, что при температурах выше
1 350°С нагреватели становятся пластичными и склонны-
ми к прогибу, поэтому по всей длине рабочей части они
должны
л
опираться на керамические фасоны.
V
ъ.
'V/
нагревателей од-
Рис. 30. Подключение двух
НОЙ ШИНН.
а — последовательное; б — параллельное соединенно.
ц.
*
Поддерживающие фасоны рекомендуется выполнять
плотного высокоглппоземистого материала с содержа-
•’ДЖЙ
Ж 'Ж
%2Ж;
: Ж
...di3 плотного высокоглнпоземистого материала с содержа-
-нием AI2Oj в пределах от 60—70%' и Fe2O3 не более 1%.
• .Превышение указанных верхних пределов содержания
i’. окислив железа -и алюминия в поддерживающих фасо- <
| нах приведет к взаимодействию их с SiO2 защитного
<чслоя нагревателей с образованием легкоплавких силика-
Ч'тов и выходу нагревателей из строя.
С; Температура нагревателей, непосредственно соприка-
гйсающвхся с поддерживающей керамикой, не должна ,
.Д превышать 1 550° С. ;
” . Нагреватели ДМ вследствие низкого электрического
сопротивления, даже при высоких температурах, рабо- ’
тают при больших токах (выше 100 а). В связи с этим
жесткие требования предъявляются к токоиодводу, ко*
88 1 ' .. : Ж й
торый должен обеспечить низкое контактное соиротппле-
пне на границе зажим — алюминиевая насадка вывода.
\ Рекомендуется применять конструкцию токоподвода,
представленную па рис. 31 п состоящую из стального
зажима п токоподводящен плоской оплетки, выполнен-
пой из мягкой алюминиевой проволоки диаметром
Рис. 31. Конструкция токопровода. 1
/ — плюмнппсвая оплетка; 2 — вывод нагревателя;
3 —зажим, ' ;
0,3 .иль Зажим обеспечивает плотное прилегание оплет-
ки к алюминиевым наконечникам выводов, что увели-
чивает контактную поверхность и снижает контактное
сопротивление. В случае отсутствия алюминиевой оплет-
ки опа может быть заменена в крайнем случае пакетом
из алюминиевой фольги толщиной 0,05—0,08 зон, причем
сечение пакета в целом будет определяться величиной
рабочих токов. Описанный выше гибкий токонодвод
применяется для соединения нагревателей! как с питаю-
щими ишпамп, так п между собой. В последнем случае
во избежание поломки нагревателей при монтаже и ре-
монте каждый нагреватель своим* токоподводом присо-
единяется к соединительным алюминиевым типам,
укрепленным на изоляторе, обычно на «сбоцементном
плите (рис. 32). • ‘ | '
Сопротивление нагревателей, ^работающих в ненре-
рывпом режиме, со временем поч+н не изменяется, а на-
гревателен, работающих в прерывистом режиме, изме-
няется в незначительной степени.|Поэтому,
рыс нагреватели можно соединить • пор,
7—237G
т, новые и ста-
;ледовательно,
89
1
а печь e большим числом последовательно включенных
нагревателей подсоединять непосредственно к сети. Од-
нако выполнить это возможно далеко не всегда, так
как прп пуске необходимо переключать нагреватели так,
чтобы напряжение составляло ’/э рабочего.
Рис. 32. Соединение нагревателей (конструкция ошиновки нагре-
вателен).
Последовательное соединение нагревателей позво-
ляет ограничить токи в шинах. Недостатком является то,
что при таком соединении выход из строя одного нагре-
вателя приводит к разрыву цепи и остановке всей печи.
Параллельное соединение имеет то преимущество, что
в случае выхода из строя одного из нагревателен осталь-
ные будут продолжать работать. Недостатком этого со-.
единения является наличие больших токов в подводя-
щих кабелях.
Решающее влияние па срок службы нагревателей
оказывает режим первого нагрева новых нагревателей,
когда необходимо выполнить два условия:
]) максимально быстро (в течение 2-—3 ч) пройти
интервал опасных для нагревателя температур 500—
1 000°С; 2) в течение суток выдержать нагреватель при
температуре порядка 1300° С (при температуре печи
90
около, Г200вС) дли дообжига перед дальнейшим попы-
шепнем темперачуры. . '
Эти два условия должны также выполняться и при
пуске ионов печи с.новыми нагревателями, когда необ-
ходимо одновременно произвести сушку печи. Наплуч-
шнм решением является сушка печи без нагревателен
с непользопаппем посторонних источников тепла, а за-
тем— дообжиг нагревателен в сухой печи. Если же это
невозможно, то режим сушки должен проходить так,
чтобы оба вышеуказанные условия были выполнены.
8. РАСЧЕТ КАРБОРУНДОВЫХ НАГРЕВАТЕЛЕН
Типоразмеры карборундовых нагревателей (рис. 33),
выпускаемых Подольским заводом огнеупорных изделий,
приведены в табл.' 9. Их рекомендуется применять для
печей !с рабочей температурой 1 300—1 350° С. Срок
службы колеблется от 500 до 2000 ч и зависит от мио-
• ' б) '
:
- > , * 'Рис. 33. Эскизы карборундовых нагревате- . ;
. лей, выпускаемых Подольским заводом огне- ’
,4 ' . , упорных изделий. л ’
, а~ цельный па гретель т»яа КИМ; б— соетал-. ’ •
иой нагреватель тип* КНС, . Ч.
, ... . , ч : • , . •
пгх факторов. Так, например, чем выше температура на- л.
гревателя, тем’больше скорость его старения (повыше-
• ння электрического сопротивления). Сповышением тем-
; П(?ратуры также в большей, степе и и сказываются разлпч- г
ные дефекты изготовления^’’••С . J ?;• • •.
5 Г 1. г- • " : ' 01 ••
Таблица 9
Карборундовые нагреватели, выпускаемые
Подольским заводом огнеупорных изделий
Назпяч'- ине н.п р - вате лей Тип нагревателе! Размеры, мм П.-.ошаль поверх- ности рабочей части, см1 Полное СО1ЦЮТНП- ленне и иа гретом состоянии, пм
Д HHU |МГ-И’К Л ЧИСТИ tv в £ С О диаметр рабочей части диаметр выводов
Промыт- КНС-25/406 300 40G 25 236 0,77—1,75
ленные КНС-25/440 300 1 120 25 25 236 1,1-1,65
КНС-25/540 400 1 220 25 25 314 1,2-1,8
КНС-32/711 560 711 32 564 1,1—2,8
КНМВ-25/бЮ 400 640 25 —м• 314 1,1-2,0
«Набора- КИМ-8X100X270 100 270 8 14 25,1 1,0-2,0
торные К НМ-8Х150X270 150 270 8 14 37,8 1,5—3,0
К НМ-8X150X320 150 320 8 14 37,8 1,5—3,0
КНМ-8Х150X450 150 420 8 14 .37,8 1,5—3,0
КНМ-8Х180X300 180 300 8 14 45,2 1,8-3,6
КИМ -8X180X350 180 350 8 14 45,2 1.8-3,6
КНМ-8Х1В0Х400 180 400 8 14 45,2 1,8-3,6
КНМ-8Х180X480 180 480 8 14 45,2 1,8-3,6
i •' К нм-8X200X500 200 .500 8 14 50,2 2,0—4,0
KHAV8X250X450 250 450 8 14 62.8 2,5-5,0
КИМ. 12X250X750 250 750 12 18 94,2 1,5-3,0
КИМ-14X300X250 300 800 14 23 132 1,75-3,5
КП Л- 12Г280 200 280 12 «май 75,4 4.4—9,0
КН Л* 12/320 230 320 12 —-а 86,5 4,5-9,0
КИЛ-16/320 Трубчатый спираль- ный 230 320 16 115 4,5-9,0
ТН-55/40Х200Х75 200 350 55/40 55 327 1,0—2,8
Примечай и я: I. Пчгргнатглп марки КПС-25/540 комплектуются но 12 шт.
KHC-?5.'4 Y>, КНС-25/140, КПС-32/711—по 3, 4, 6 шт. с отклоненном по сонротнв-
лекик1 не более 4%.
2. упускаются также две группы нагревателей марки КНС-25/540 вне ТУ; '
а) низкого удельного сопротивления /?—f.f'.-l Л см;
б) высокого удельного сопротивления Я =1.64-2,0 ом.
3, Обозначение на г ре вл теле Й;
К110-25/510 — карборундовый нагреватель состзвной. 23— диаметр рабочей на-
• сти, 510 — тина рабочей части и металлнэнрованнык концов;
К1IM-8X180X40O —карборундовый нагреватель из мелкозернистых масс, 8—
/ диаметр рабочей части, 180 —длит рабочей части. 400—общая длина;
К HMlJ-25/бЮ—карборундовый нагреватель с припаренными выводными конца*
' , ми, 2,5 —диаметр рабочей чисти, G10—общая длина;
КП.Ч-16/320 — карборундовый нагреватель, 16—диаметр рабочей части, 320—
общая длина.
Метод регулирования и режим работы оказывают на
карборундовые, нагреватели такое же влияние, как и на
• нагреватели ДМ (подробно механизм их воздействия
92
„писан выше). При непрерывном регулировании карбо-
рундовые нагреватели будут иметь приемлемый срок
службы в том случае, если их температура не превысит
приблизительно 1 500°С; при . температурах выше
1 500° С срок службы резко снижается.
Большое влияние на срок службы оказывает режим у
работы нагревателей. Резкие колебания )температуры !
губительно сказываются па их долговечности. Даже мед- J
ленные изменения их температуры, связанные с частыми . ।
охлаждениями печен (садочные печи), также существен-
но снижают срок службы нагревателей. . >
Лучшие условия работы для нагревателей имеют ме- ’ i
сто в методических печах, особенно при непрерывном
методе регулирования температуры.
При одной п той же температуре иа поверхности pa- ;
бочей части нагревателя большие удельные поверх ноет- !
пыс мощности приводят к увеличению температуры |
в центре стержневых нагревателей, в результате чего i
в процессе позиционного регулирования могут возникать
пульсирующие термические напряжения. Повышение *
температуры увеличивает также и скорость старения
центральной части. ' ' ' . ’ !
’В восстановительной атмосфере срок службы нагрс- j
ватслей ниже, чем в воздушной. Атмосферы, в которых 1
содержатся сернистые соединения, еще больше снижают , ' i
срок службы нагревателей. . . ; j
Нагреватели можно располагать в печи горизонталь- i
но и вертикально. В исчах, где применяются составные ’ j
нагреватели, пружины, поджимающие выводные части, • ;
должны обеспечивать постоянное усилие нажатая в 10— ’’
15 кГ. Во всех печах, где применяются карборундовые ;
нагреватели, в особенности трубчатых со спиральной :
нарезкой, необходимо предусмотреть возможность пх !
свободного удлинения при нагревании. ;
Схема соединения нагревателей н выбор трапсформа- 1
тора оказывают существенное влияние на срок пх служ- i
бы. Предпочтительным является параллельное сосдппе- I
пне. Во-первых, при перегорании одного из нагревателей j
обычно можно продолжать процесс, используя осталь- s
ныс, в то время как ври последовательном соединении j
Иепь нарушается; во-вторых, при параллельном соедипе-
ичн меньше сказывается разброс сопротивлений ком- С
влекта; разброс даже выравнивается, так как по пагре-
93
вателю с меньшим сопротивлением будет проходить
больший чок и старение нагревателя наступит быстрее;
При последовательном соединении разброс сопротивле-
ний, наоборот, будет усугубляться, В то же время на-*
I'JK*. л. ipiKpiiK допустимых rvMncpiiryip на rrqpjKiie-
П1.1Х корборупдоиых нагревателях при регулировании,
I — пспргрыпном (окнслнтгльпля' птмосферп); J ~ поищпик- ’ Д’
ним (ок11слнтсл1,1>ля птмосфпр#); 3 — пенрермпнои (в птмо* .
сфере IB, днееоцинропппиого аммплкп и гяэо», содержа*
щих И> п СО); V — ПО1НЦИ0НПОМ (» .пмосфсре В,, лнесо-
lUiiipouaitiioio пимивка и газов, содержащих И» н СО).
раллельное соединение требует более низких напряже-,,
пин н поэтому часто применяют параллельно-последова-
тельную схему.
Как было сказано выше, в процессе эксплуатации
нагреватели стареют. Повышение электрического сопро--,
тпвлеипя происходит обычно почти линейно. В опреде-
ленный момент сопротивление начинает возрастать очень
быстро. На основании результатов исследований отече-
ственных нагревателей выяснилось, что для максималь- ,
кого использования ресурса нагревателя необходимо
иметь возможность повышать рабочее напряжение
в 2—2,5 раза сравнительно с исходным. Между исход-
ным и максимальным напряжениями надо иметь проме-
жуточные ступени с коэффициентом увеличения напря-
жения порядка 1,1—1,2. . , ; ,
• • . ’ 1 ' k 1 * I
94. •. /
Токоподводы к выводам можно рекомендовать .такие
же, как и для нагревателей из днеилицнда молибдена;
(рис. 31). ' i ’ . , .
Расчет карборундовых . нагревателей производится
аналогично расчету нагревателей: ДМ. Допустимая .
удельная поверхностная мощность определяется так же, -
как п в случае расчета печей с металлическими нагре-
вателями. При этом принимают коэффициент а^~0,68.
Что касается допустимой температуры нагревателей, то
аналогично расчету нагревателей ДМ (и по тем же при-
чинам): она снижается с понижением температуры печи1 ;
(см. рис. 34).
Мощность? одного нагревателя рассчитывается по
формуле ,
; I . ?=±10-3/раГ„ кет J ' ’ • <4
Мы- пренебрегаем небольшой дополнительной мощ-
ностью (1—10%), выделяемой в токоподводах. Это тем1
более допустимо, что в тепловом расчете вводятся не-<
учтенные потерн, а вся энергия, выделяемая выводами
в кладке, частично компенсирует эти потери.
Напряженно для. одного нагревателя рассчитывает-
ся по: формуле , ' . i '
. > < ? U в'; ' /' ?. >•
где /? —сопротивление нагревателя, ом. .
Из-табл. 9 видно, что исходное сопротивление вы-
пускаемых нагревателей колеблется в широких вреде-, ,
лах. Кроме того, в процессе работы оно очень сильно . .
возрастает. Из этого следует, что после определения до-!
пустимой удельной поверхностной мощности главной за-
дачей является расчет ступеней напряжения питающего
трансформатора таким образом, чтобы при переключе- • ?
нии ступеней напряжения в процессе старения мощность •
печи не превышала бы допустимую и не была ниже за-
• ’ Данной. Для определения по формуле (39) наиболее низ- ' \
кого напряжения для питания одного нагревателя сопро- .*
тппленне нагревателя выбирается из табл. 9, причем бе- .
Ротся низшее его значение. Для расчета наивысшего па-
пряжения сопротивление выбирается по верхнему пре- 1
ДелУ И увеличивается примерно в 2,5—3 раза; этим учи- , «.
тывается ряд факторов: старение нагревателя, возмож-
с падение напряжения питающей сети во время рабо-
ты печи, выделение мощности в выводах нагревателей.
Определив по заданной установленной мощности печи '
я по мощности одного нагревателя количество нагрева-
телей, выбирают схему включения и, ориентируясь на
напряжения, необходимые для питания одного иагрева-
.теля, определяют значения напряжений верхней и ннж-\
ней ступеней питающего трансформатора. Затем следует
установить необходимые промежуточные ступени напря-
жения трансформатора,- . /
U1 р и м с р 16. Расчет одного нагревателя садочной печп. ' :
>Исходные данные: . , :
;v'.T I) температура нагреваемого изделия 1 300°С; -t'Tt-
/ ,а 2) степень черноты поверхности изделия е«*0,7; - -7'4
S '* 3) применяется нагреватели типа К11С-540/25;
t 4| отношение шага нагревателей к их диаметру равно 3; /'
5) регулирование печи — днухпозициоппос.
Согласно рис. 9 для в—0,7 имеем а0—0,9; согласно рне. 7 для
отношения шага к диаметру, равного 3, аг—1,05. Температуре печп,'
равной 1 300° С. на рпс. 34 соответствует допустимая температура .
нагревателя 1 470°С. Определяем П7ПЛ по кривым, приведенным на
рис. 2, принимая температуру тспловоспршшмающей поверхности ^
'.равной 1 300°С: ( .
№цд—-12,5 ят/см*. , ; ?
, ' Величину реальной мощности W определяем по формуле (21):
/ ? ' ' №'«0,68-1,05 - 0,9-12,5 — 8,00 от/см\ . ? ‘
t I ’ •'
Из табл. 0 площадь поверхности рнбочей части пвгрспателя
КНС-25/540 составляет 314 сн’.
По формуле (35) определяем мощность одного нагревателя;
'SР-.10-4.8,00-314-2,52 кет. :
Для выделения па новом нагревателе мощности, равной 2,Б2 кет,
в случае применения комплекта нагревателей с минимальным сопро-
тивлением (/?—1,2. ол) определяем по формуле (39) необходимое
напряжение
UMan « /Тб’ • 2,52-T,2 65 а, Ь'\
а в случае применения комплекта с максимальным сопротивлением
(R—1,8 о.«):
, *•' * ' им.,(С*=/Т0^2Г521Т7Й=»67,5 в. ;
В случае использования пагреяателей высокого и низкого сопро-
тивления (изготавливаемых вис техиичесютх условий) вгеобходимые
(напряжения будут соответственно равны:
.J?' «/10^2152^71 «= 62,б. а; '1Д /;
С/млиВ«/10М75Г2 =*71 в. ;
’ (Поскольку в 'процессе старения сопротивление нагревателей уве-
личивается, то в случае использования нагревателей, соответствую-
тих техническим условиям, напряжение, подаваемое на нагреватель,
в процессе эксплуатации нужно будет повышать. Согласно выше
указанным рекомендациям максимальное напряжение, которое дол-
жен обеспечить трансформатор, должно быть в 2,5—3 раза выше
начального. За начальное целесообразно Принять большее напряже-
ние, соответствующее нагревателям с панбольшим сопротивлением.
Получаем:
5“»'" =(2,5-т-З) -71 =480+213 в.
Таким образом, трансформатор должен иметь ступень, обеспечи-
вающую на одном новом нагревателе напряжение порядка 52 «,
а для заканчивающих спои срок службы нагревателей высокого со-
нротнвленпя — ступень напряжения порядка 215 в. Если все нагре-
ватели будут включены параллельно, то трансформатор должен
иметь следующие ступени напряжения:
1 вариант (коэффициент увеличения 1,1):
52-57—63—69—76—84—92—101—111—122—134—147—162—178—
196—-216, всего 1G стуиспей.
2 вариант (коэффициент увеличения 1,15):
52—60—69—79—91—105-121 —139-160—184—212, всего 11 сту-
пеней.
- "'; ' '' ’'A«/>'A A;.- 'M ’a'--’ 'v\:f.-Eiit*M.-f.»-!..*,k' >.-.,/.. Г ... *ч ’ ' ‘ > г.-" '-J '. s ^Аг/ ' ' -Г , j >:J •'• ;• ;• ‘ • ПРИЛОЖЕНИЕМ* A 'Г//' У .</• *> . •'•*' 1 : :Л’ ' '• ' Таблица I-1 J Площадь'попе речи ого сечения, площадь поверхности и вес 1 ж,проволоки из различных сплавов ь
г-У- ,• \ -• ' S Вес 1 м проволоки, г, ляп сплава марки 1
АА'/ .'‘'Диа»'7. \У’ 'У Метр, 1 -'И 1 |? ' . Площадь по- , перечного , сеченяя, мм* Площадь поперхпостк ► - 1 М. f J Х1Г.П0О, хпикююз, '‘‘• 'Х2ПП80Т, Х20П80ТЗ,' Х20Н80 72Я1П8 . (X26H2D), Х27П70ЮЗ охгзюал, 0Х27Ю5Л 7. '<‘1 -1
ла ь-'/.* у1 а2 * 0- 'V . < г •« .' Я /Л'2,2 С ' А/. 2.5. 1 .2,8 •. » ’ л 3,2 ; Ън ' f f • * • > /. ^3,6 У' --' -::Й4,0; А'<- /4,5 ./ Ч , Ал 5,0 .. /А7л /5,6 ^’•1-7/. 5.3 гА;';-./'7,о,- А/АЛА.8,0 9,0 ; 7:’’ А-.. Ю.О. / .;г’ /п,о. V’ 12,0 Г /13,0 X ; ' А>’0 ,5’° У/А . . 15,0- >>/>18,0 ’ .'is,о «* 20,0 ////. >>а' 98/'>Л /. .У' / /..’'/J Г-/ .; . Л‘3,1416/ У 3,8013 >•4,9087/ ^7 611694 .А А. 8,0125 А А 10.1787 У /12,5600 ' А 15,8962 '• 19,6250А / 24,6301/ А 31.1724 : J 38,44007 А 50,2400 63,3350 . 78,5000. ; 94,9850, ; 113,0400 132,7323 153,9380 176,7142 204,0618 7 226,9799 254,4687' 283,5285 • 314,1690 Ъ:..‘ •< 4 -гч *->•. л'/7' 't-'.-'AAA /У 62,800 7'69,080 ' 1 78,50 ’ ? 87,92 '100,5309 113,0972.1 125,60 > «141,30 1157,00 а 175,929 А "197,92021 219.80 /251,20 ’ ; 282,60 А. 3)4,00 345,40 ; ;376,80 408,407 439.823 471.238 ,502.6544 .'534,0703'' 565,4862 '• 596,9021 628,318*А; йУ » еА. '/ ’ А, ' ;?•. <26,7 9 . 31,2- ; 41,2 51,8 67,7 ... 85., 5 105.5 \ ' 133,5 . .164,8 / 206,7 ; 261,6 322,9 ’ 422,0 :• 532,0 А ' , 659,4 ’’ . 797,9 949,5 1 114,4 . 1 292,3 1 487,4 1 686,8 А 1 906,0 > 2136,0 2379,8 2636.8 . • * . J /г ' „ Л. ‘ >,24,8 ’ :¥ 2Э'3 уА 38,8 . 48,7 .63,6 80,3 99,1 А 125,6 145,0 . 181,9 246,0. 303,6, 396,9 500,3 620,1 ’ 750,4* 893,0. 1 048,0 1 21574 1 395,2 , 1 587,3 ' 1 791,9 2 008,9 2238,1 2479,8 , . 22,8 А «Я './27,6 ] ‘>35; 6 / 45,7 1 59,7 . .Я .73,8 ** |91,1 7 Л 115,2 . ; л 141,3 А Л 177,2 7 Я У 225,7 ? Л ' 278,7 А • 1 364,6 А Л 459,2’ Ав 569,1 Ж . 698,0 A; -W ,819.6 ;A’W 961,8 , , Л 1 063,2 Л 1 220,5 ••>;/Л'. 1 388,5 А * 1 567,5 / Л 1 757,3 ' 1 957,9 ' 1 Ж 2169,3 /Я Л'' ’•'И
1
1
Физические свойства
Марка сплйвп Удель- ный пес, Температура плавления.*Г. Уде Диаметр. мм иное элсктри Темури
к г/им* / JOO
• ’ ' XI51IG0 . / ; 4, < > •> % «* * ' ~ Х23Н18 (ЭИ-417) ik Х2ЙГ2О • " ,3ХШ?ТЮ (X201I80T3 или 311-437) Х23Ц8ОТ (ЭИ-175) Ч..‘. . • • < . X20IIM) ' XI160IO (X15HG0IQ3, нлн ‘•Э1Ь(55')Л) ХИЛ» (0X2; 1170103 Или ЭИ-652) ОХ23ЮГ.Л (311-515) ОХ27Ю5Л (311-G2G) * г . ‘-П р и м е ч а н и е? Сила г М ‘ Г » <\ ! “ 7,8ft 8,3 8,4 \4 7,9 7,9 . 7,27 7,19 пн мар< 1 370—1 4(Ц ' • 4' 1'370-1 ЦО 1 3!нИ-1.,42О 1 3'И1-| 420 1 390-1 420 ' i 1 390—1 4^0 1 3'41-1 420 1 Г,но- | Г.10 1 6W-1 5)0 Ж ОХ231О5Л » .. 0.2--О;5 * .Wfr 10 ДН 3 >3, О,'.’ о,г, 0,0 3 Г ОХ27105Л J-1 4,17 мС'!* Y ti,"Hi 1,1 £ (1,06 1,12\0,08- 1 -tO.ori 1,004:11,05 '.'iM 1,33ft 1 ДЧО.о*, 1,12^0,05 41МСЮТ'фЬ| 1,114 136 i .ifto 1,10/ 1.12ft 1,1176 1 .inn 1,127 1,334 l,3M) 1.42 .ротную
Мтрка силапа Температурный коэффициент линейного расширения а. 1/"С
> \ XI51IG0 Среднее винчение и ните риале температур 20 — WK)’ С, равно 16,3.10м
/"Х23Ц18 (Э11-И7) или Температурный ноте риал, ’С 20—100 2<Х!-300 400 “-'0(1 01,10 •700 7(X)-8fX 800- -900
• Х2Г.1120 (ЭП-75) а-НЯ 15,4 17,12 10,2! 22,02 ,22,4 53,3
' ' Х1177ТЮ (Х20Н80ТЗ ' или / । ЭИ-437) Температурный пнтернал, “G 20-100 10(1-200 2<Х) -300 3(Xi- “400
а-|0* 13.85 14,35 11 42 16.15
' \ • Температурный нптернал, "С 100- 500 503- 000 600 “7(К 700- -830 ,4
а-10* 17.4 2 1'1,30 Ю. •Г’ 19. 55 -
♦ Температурный ннтерпа.1, ’С 800—900 20- - 903
: лоо ' а-10* 20,48 . 16, I- . 75 * i 4
ПРИЛОЖЕНИЕ III
Таблица Ш-1
сплавов сопротивления <
Л ческос сопротивление, ом-ммум
•ура, °C
. 1 200 зоо 400 500 600 700 800 900 ’ 1 000 1 100 1 200 1 300
1 ’ 1,132 1,150 1,168 1,181 1,180 1,191 1,198 1,200 1,216
V 1,153 1,170 1,189 1,203 .1.207 1,213 1,220 1,221 1,238 __
— — 1,08 — 1,117 1,238 — 1,297 —• — —
1,303 1,320 1,330 1,353 1,309 1,383 1,402 1,419 1.435 • • —> —-
•V, -1 . Ц118 1,125 1,133 1,137 1,1'.’8 1,121 1,119 1,122 1,130 1,141
' 1,1з« 1,14Г» 1,151 1,157 1,147 1,141 1,139 1,142 1,150 1,161 •
г- , 1,087 1,(10'. 1.102 1,106 1,097 1,090 1.088 1,091 1,0’39 1,110
1,107 1,115 1,123 1,127 1,117 1,111 1.Ю0 1,112 1,119 1,131 __
|,13Я 1,146 1,151 1,157 1, 117 1,141 1,139 1,142 1,150 1,161
1,181 1,208 1,230 1,259 1,233 1,224 1,219 1,223 1,227 b-W — —
1,300 1,393 1,408 1,408 1,409 1,386 1,360 1.358 1,359 1,369 — —
«. 1,364 1,301 1,377 1,394 1,118 1 431 1,415 1,445 1,451 1.458
t 1,42 1,431 1,431 1,448 1,463 1,463 1,46) 1.477 1,477 1,477 1,477 1.'.7
«структуру и магнитны; остальные силаны имеют аустенитную структуру и немагнитны.
Таблица 111-2
и- j 1 Т еплосмкость, рад Тснлопроиодность, ккал!м-ч‘град, при 1, *С
20 100 200 300 400 600 600 700 . 800 900
0,11 10,2 11,4 12,6 13,8 15 —
0,128 11.9 13,3 14,4 1G.2 17,6 19,1 1 20,5 22,0 23,8 25
0,128 11,08 12,8 14,3 15,88 17,45 19,0 20,6 22,2
' ' 101
•а ; , '
Т ' ’’7^ .;. Ч\< • •"'' ' .'. ' J! . * 1 ? >. , ?Д к 4 г \ > .'. . - -_-. v - ST. ..-< t. • у . •" *< я t - ’* •' 1 и/;- и <; ь ’.. ft , ! > 1 • ' «1 ‘ , •> _ Л' . 7 ;. > ? V f ' ; <‘: к ' т ,• X • , ’ ; •
... >‘f '7 I-
Л- ’ . ’ 7 ’>’, > • . ? Марка ..; ! ,, 1 », ? Чпдава - J *•’•';' Температурный коеффиц'нент'лняейнОго р-чсшпрт-нпя , i .' ' в, 1 *С •
: uui - t•’" “ М,^'<7‘-:'Л20Н80Т. яи-433),-- Температурный •'. .интервал, *C. ‘ 20-100 100—200 ‘200- -300 ‘,‘>300—400 t
I. '%- .Л •*(. • • 4 12,S . 14,22 . 1.5.88 16.95
Температурный . интервал, "С 400-500 ИХ) -600 600- -709 71Ю--800
H.iV-1'/; ••'<•' ’<•' ': ' >' < <-'2/ '• 4 Vu'i ‘7 ‘ в’,°' 17,84 18,7 20 2LO 5
j '*$£•' il>. < .vx 7,1 ?f,A'. ’ , - ;'• > Г %'. ‘ Ч ;•'’ л/ Температурный । ннтсрмл, *С. , 800—000 . ' 20- -000 > -
51 -- «-104 • 21,87 ' .' 16,751 .'J-
i1;" '/" •' X2OH80 ' Г. .л.”,. : Среднее значение в нятерпа.те температур 20—1 000 •.С- -16,5<10-«
f/4c>:4/ ..хнюкх НН* •“ « >‘ >; ' Температурный :• Интераал, "С 20-100 е 20-200 20 —300 20—400 20-500 J
L?'fV j J //^7 «• 10* tf.s 13,00 13,40 14,20- 14,4
’*’f' ..'.Температурный интервал, *С 20-600 20—700 20-800 20-14 w. Л
п-10» * 1 14,0 15.1 15,2 15,9 1 7
!; f V/’-7 .' ’ , ОХ27Н70ЮЗ 15 ;. *4 ^ЭИ-652)», Температурный ,. интервал, *С 20—100 20- 200 20—3Q0 20-500 20—600 :
* »"> 1. ', - . 7 ,7 J ; > ?'гП'} :«. >•'' '('• K4»/c-\ Г’Л^:”ГИ'-'- 7:7-i!-7: . в.10« 13. и, 13,41 13,04 .14.71 14,82
:*7; Температурный. мштераал, ’С 20-700 20—800 20—1.000
f .Л!:;'',- ,' . о'...;. | .-if.&.y*,i?'*=<.) !-'' Л /»>. !j ./ • ;-> •Л‘/4•« П p и м « ч a :A v2) 0X2W '7й*^ Я j ' ' - 4A. «, UMv ! 4 №.t-' pr * f' л* '*’ S у И-" '* ''' 1 “-' f ' 7 I ’ ’ ’,' wd i'.-i'4- * L.sfe<_j: .'г*' Н и г, Для сплмно» (ЭИ-620) среднее ’< ’7’ ... f / . ’ ' ' Й'7-л' .' S-.1 • ' ,1 к , - , ’* С :• Г-. . . 1 1 ‘ . .15,4'7 марок: ВМчсш .- г •. ‘ -г 1 ' / > , t г‘ J' • f < г * / ' .' ' 'г - г t 1б,ЗЙ 1)0X231 »• * 1). Г •. ’ t 4 X '1 ; 18.0 О5А (311-59 imiepeane • • ‘1 >- ’>) среднее а >«мпера тур 1 ‘z ’ .! ' , 4 • 1 Ч . • ’ ‘Л 1 f 1 ' 'Д • • . Г i : :, . .- 7: Л ..
Л *V , 1 ’ *1 « • ! ( - f {• ' J^'4 ’ Л* 1*1 t+ Jv r‘- "f '‘д'-с- i »- . к ,[ * '47'7 ' - ’ ‘ ь -< ! -iiy
Продолжения
Т е п-лс <• укость ! ккал/кг-град’ Тнминриюодиостц K»a.t[M‘4‘t(xid, при t, ‘C j :
.20 7 10O fit» 300 400 .. 500 &X) '7б0 . 800 w
0,128 * 1 I2.G 14,4 15,8 17,G 19,5 21.2 2«.( 24.8
"одог», 1 о,г. 1 ill,о ? ' i . u I2J 14,8 . Ю.2 ,c i 19.4 * **— I
1о< i 10.03. 10.08 f • (>, » 11,88 л 13,32 14,75 J IG.2 4 18,0 V ' , 19,8 21,24 23,04
иитч'рвл ?1чю IC Л 1, w темпе Л f рлгур 2> ГС. )~t 200» С разня 17,4.10 f 1 . .«ГС; :
Приложение 1V-1. Номограмма для электрического расчета проволочного нагревателя с стельным электртческнм совративлетаем р,= 1 27 o.tiX
Х->(.ч’/и (для сплавов марок X201I80, X20II80T. Х15Н6Э и др. со значением pr ~ol,27 о.м • льч'/.ч) в интервале напряжений 10—127* в.
Зак. 2376
<_________________,______________' , , Л г к I. 1 .1 I г I l 11 .1 1 1:1 .! I ! , I , m • ,
• .. - .Ll_Ljj t . .J; к..’ ’• f-
ч/.и>жен1(,' VI-1. IlounrpavMfl для эл«?грнче<-ко|'дрлсчетз лситоадтогсола! рсдател'я e тдмыпм .*Ti
электрическим сопротивлением fr 1,27 .cmi >лмг/м (для хшшлодцмэрсис X^n’S»T3XZOtt8O'ft-
X15II60 и лр. co значением pr ^1.27 <>m • в .nmcpw.ic lianplrxcmift—10—427 д,_* 7
- * I* J r * * *—*4». I f f 1 *"" —- —.
./-*’/,'•7/4 ' '7*-j ..7л.7Г'-~^ . 3a!^,£B.'
l.’l'u.ioxcHite'Vll-]. Номограмма для электрическою расчет;» ленточного нагревателя с удельным электрическим сопротивлением
рг—1.27 ом-мм2!м (для сплавов марок Х20Н8'), X20HSOT, Х15НЧ) н др. со значением р~1,27 ол< • л.и2/.и) в интервале напряжений 127—380 а.
Зак. 237а
. 35
5 . Ю 15 Ю 25 - . 30
\ I* -Ч , Л.. ' V ’ Л *'"
j Г-Д. Д#;/ -
•>- > ’ - .;^s; • ^Чу ; „, ... ,. _ , .. ,™г.. АГ„ ..^ . v , - у., -.. .. - .
Приложение IX-]. Номщ'рамма йля электрического расчета проволочного нагревателя с уделы!ым'эл<?ктрнчегк|’гм сопротивлением ₽,==!,46 ом-мм2[м
-,(Л'а,?я С11ЛЯЯОП ыарок ОХ23Ю5Л (ЭИ-595),‘ОХ27Ю5А (ЭИ*626) н ДР-’со значением Pr^l/IQ в. иитс^йал£. трт(прян;ечннй 127-^—ЗЙО^ в.
i.7?:'' -М-Ж:; ч-’У^ •••': • 1W #v-
Й1У’,' V?
Зак. 2376
-I’