Резистивный нагрев Прямой (контактный) нагрев Косвенный нагрев

Установки резистивного нагрева Косвенного нагрева (ЭПС) Периодического действия (садочные) Камерные Шахтные Колпаковые Элеваторные... Непрерывного действия (методические) Конвейерные Рольганговые Толкательные Карусельные … Прямого нагрева (контактного нагрева) Периодического действия Непрерывного действия

Электрические печи сопротивления По рабочей температуре различают: Низкотемпературные печи (до 650 °С), основным механизмом передачи тепла является конвекция; для интенсификации процесса теплопередачи низкотемпературные печи обычно снабжают вентилятором; футеровка содержит только теплоизоляционный слой.

Электрические печи сопротивления Среднетемпературные (до 1250 °С), основной вид теплопередачи – излучение; огнеупорный слой из легковеса; металлические нагреватели. Высокотемпературные (>1250 °C); основной вид теплопередачи – излучение; огнеупорный слой из шамота; между огнеупорным слоем и слоем теплоизоляции вводится дополнительный слой легковеса для снижения температуры теплоизоляции до допустимой; неметаллические нагреватели (карборундовые, графитовые, угольные).

Тепловой расчет ЭПС Целью расчета ЭПС является выбор основных параметров печи: 1. Мощности нагревателя. 2. Удельного расхода электроэнергии на единицу обрабатываемой продукции. 3. Времени прогрева печи. 4. Времени нагрева изделия печи. Необходимое количество тепла зависит от температурного режима обработки изделий.

Режимы обработки изделий: 1. Без выдержки времени

Режимы обработки изделий: 2. С выдержкой времени

Режимы обработки изделий: 3. С выдержкой времени и остыванием внутри печи

Уравнение теплового баланса Qцикла = Qполез + Qвспом + qΣ tц + Qаккум Qцикла – это тепло, выделившееся в нагревателе за время цикла. Qполез – полезное тепло, пошедшее на нагрев изделия. Qвспом – тепло, идущее на нагрев деталей, нагревающихся вместе с садкой. qΣ - суммарные потери печи в единицу времени. Qаккум – аккумулируемое тепло, учитывается для печей с полным или частичным охлаждением футеровки в процессе работы печи.

Рациональная эксплуатация ЭПС ЭПС являются самыми массовыми. Установленная мощность отдельных печей достигает сотен и тысяч к Вт. Мероприятия по экономии электроэнергии в ЭПС сводятся к следующему: 1. Повышение производительности печи. 2. Снижение тепловых потерь 3. Использование тепла нагретых деталей. 4. Механизация и автоматизация работы печи.

Повышение производительности Потребляемая печью энергия расходуется на полезное тепло, пропорциональное производительности печи, и тепловые потери, которые от производительности не зависят. При повышении производительности печи тепловые потери распределяются на большее число изделий. В результате КПД печи повышается, а удельный расход электроэнергии снижается.

Снижение тепловых потерь включает в себя: применение высококачественной теплоизоляции, окраску кожухов алюминиевой краской для снижения коэффициентов лучеиспускания, тщательное уплотнение отверстий, рациональная организация труда для уменьшения промежутков времени, на которых дверь печи открыта. исключения потерь тепла, запасенного в кладке печи при переходе на круглосуточную работу.

Использование тепла нагретых деталей может быть лишь в тех случаях, когда технологический процесс обработки включает в себя более или менее длительный период остывания изделия. Изделия для остывания помещаются в специальные теплоизоляционные камеры или колодцы, где тепло запасается в кладке. Затем в разогретый колодец помещается холодное изделие для предварительного подогрева. Экономия до 25% тепла остывающих деталей. Также можно организовать непосредственный теплообмен между остывающими и нагреваемыми изделиями, поместив их одновременно в одной камере. Т.о. удается рекуперировать до % тепла остывающих изделий. Использование принципа противотока в методических печах дает экономию до 50% тепла остывающих изделий и снижение удельного расхода электроэнергии снижен на 30-40% по сравнению с нерекуперативными печами.

Механизация и автоматизация процесса загрузки и выгрузки приводит к снижению тепловых потерь, уменьшению времени цикла и повышению производительности. Автоматическое регулирование обеспечивает соответствие требуемого температурного режима и потребляемой из сети мощности. При этом исключаются непроизводительные потери тепла.

Электрический расчет ЭПС Исходные данные: Мощность печи, полученная в результате теплового расчета, Мощность тепловых потерь через футеровку печи, Конечная температура нагрева изделий, Характеристика нагреваемых изделий: габариты, материал, Напряжение питающей сети, Особые условия нагрева: наличие защитной атмосферы, вакуума и т.п.

Электрический расчет ЭПС Цель расчета: Определение размеров (сечения и длины) нагревателей (по фазам) в соответствии с требуемым для выделения необходимой мощности сопротивлением, а также в зависимости от условий теплообмена между нагревателями и нагреваемым изделием; Размещение на стенках печи рассчитанных нагревателей определенной конструктивной формы.

Управление мощностью ЭПС Существует 2 принципиально различных подхода к управлению мощностью: 1) Непрерывное управление, при котором в печь можно ввести любую требуемую мощность. 2) Ступенчатое управление, при котором в печь можно вводить лишь дискретный ряд мощностей.

Непрерывное управление Наиболее распространены тиристорные источники питания. Они содержат встречно-параллельно соединенные тиристоры, снабженные СИФУ.

Двухпозиционное регулирование Исполнительный элемент системы регулирования – контактор имеет только 2 крайних положения: «включено» и «выключено». Имеют место колебания температуры печи из-за динамического запаздывания в системе регулятор- печь. Источник запаздывания – инерция датчика – термопары, особенно если она снабжена защитными чехлами: керамическим и механическим. Амплитуда колебаний температуры печи зависит от избытка мощности печи во включенном состоянии над средним уровнем мощности.

Двухпозиционное регулирование

Электрооборудование ЭПС Установки эл. печей сопротивления имеют следующие элементы: 1) Эл. печь. 2) Вспомогательные механизмы с электро-, пневмо- или гидроприводом, обеспечивающие загрузку / выгрузку садки и перемещение в рабочем пространстве печи. 3) Комплектующее электрооборудование – это эл. щиты, пульты, панели управления тепловым режимом, приводами, вакуумной системой, трансформаторы или автотрансформаторы (согласующие и регулировочные), тиристорные переключатели, источники питания. 4) Датчики систем измерения и регулирования температуры, аппаратуру измерения и контроля вакуума и давления и т.п.

Электроконтактный нагрев Преимущества: высокая производительности при малых габаритах установки, практически отсутствуют потери металла на окалину, увеличивается срок службы оборудования для обработки металлов давлением, на износ которого влияет наличие окалины, температура нагрева, ввиду отсутствия нагревателей, ничем не ограничена, тепловые потери оказываются малыми и становится возможным обойтись без футеровки, повышается равномерность нагрева.

Электроконтактный нагрев Недостатки: трудность в создании контактов, удовлетворительно работающих при высоких токах, трудность измерения и автоматического регулирования температуры. Предназначаются для нагрева заготовок из черных и цветных металлов для: горячей обработки давлением (ковки, штамповки, гибки), термической обработки (закалки, отпуска, отжига)