НИУ МЭИ (ТУ) Студент группы Эл-03-05: Митяков Филипп Руководитель: д.т.н., профессор Рубцов Виктор Петрович ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ВАРИАНТОВ ВЫПОЛНЕНИЯ ЭКРАННОЙ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИИ В ВАКУУМНЫХ ПЕЧАХ СОПРОТИВЛЕНИЯ

Продольный разрез ВПС 1 – нагреваемое изделие; 2 – нагревательные элементы; 3 – пакет теплоизолирующих экранов; 4 – рубашка водоохлаждения.

Рекомендации в литературе по применению экранной теплоизоляции методика выбора количества экранов - отсутствует; печи на 1600 – С проектировались с количеством экранов от 3 до 11; рекомендация из книги Мармера Э.Н.: «более семи экранов устанавливать нецелесообразно с точки зрения тепловых потерь»; материал экрана выбирается в зависимости от температуры на экране (до 1700 – Mo; до 1100 – Х20Н80; до 900 – 12Х18Н10Т).

Разработка экономического критерия постоянный рост стоимости электроэнергии в России делает целесообразным решение задачи выбора числа и материала экранов на основе экономических критериев; целью работы: является разработка экономического критерия для определения наиболее рационального количества экранов в ВПС с учетом минимума экономических затрат; предлагается сопоставить две составляющие: стоимость экранов со стоимостью электроэнергии, затраченной на работу электропечи за время использования пакета теплоизоляции.

Допущения, при разработке критерия не учитывается оплата труда рабочих, при производстве теплоизоляции; не учитывается влияние теплового потока на температуру нагревателя и, следовательно, на срок его службы; для получения общих зависимостей влияния выбора количества и материалов экранов целесообразно воспользоваться удельными составляющими [руб/м 2 ].

Определение суммарных затрат где : C мi – стоимость i-го материала экрана, руб/кг; – толщина экрана (как правило, 0,3 мм); γ i – плотность i-го материала, кг/м 3 ; n i – количество экранов i-го материала. C КВТЧ – стоимость электроэнергии, руб/кВт×ч. q – тепловой поток, через экранную теплоизоляцию, кВт/м 2 ; τ – срок службы пакета теплоизоляции.

Срок службы экранной теплоизоляции В связи с тем, что металлические экраны становятся хрупкими даже после однократного разогрева в печи до номинальной температуры, невозможна замена отдельного экрана, что приводит к необходимости замены полного комплекта экранов. Поэтому расчет срока службы комплекта экранной теплоизоляции по наименьшему сроку службы наиболее горячего экрана различного материала – считается оправданным. Срок службы в часах τ металлического экрана толщиной, м, плотностью γ, кг/м 3, и скоростью массоуноса Q, кг/(м 2 ·с), может быть определен по формуле:

Зависимости затрат от количества экранов:

Выводы по работе: После проведенных исследований можно рекомендовать, при разработке средне- и высокотемпературных ( С) ВПС, применение пакета 4÷6 (в зависимости от температуры и скорости массоуноса молибдена, а, следовательно, срока службы) экранов из молибдена в комплекте с несущим экраном из нержавеющей стали. Установлено, что при разработке установок с номинальной температурой до С применение экранов из тугоплавких металлов нецелесообразно, в связи с серьезным уменьшением срока службы пакета теплоизоляции. Кроме того, рекомендуется увеличивать количество экранов в пакете теплоизоляции до 15÷20, из-за увеличения затрат на электроэнергию. При возможном росте цены на электроэнергию рациональное количество экранов в пакете теплоизоляции увеличивается. Например, при росте цены на электроэнергию на 23% (как в 2009 году), при неизменных стоимостях материалов, рациональное количество экранов из молибдена в теплоизоляции установок на С увеличится на 1.

Список литературы: Лейканд М.С. Вакуумные электрические печи (сопротивления и индукционные). – М.: Энергия, Фомин В.М., Слободской А.П. Вакуумные электрические печи сопротивления с экранной теплоизоляцией. – М.: Энергия, Мармер Э.Н. Материалы для высокотемпературных вакуумных установок. – М.: ФИЗМАТЛИТ, Мармер Э.Н., Мурованная С.Г. Электропечи для термовакуумных процессов. – М.: Энергия, Рубцов В.П., Митяков Ф.Е. Модификация экранной теплоизоляции в вакуумных печах сопротивления / Вестник МЭИ. – М.: Издательский дом МЭИ. – – 1. – С Слободской А.П. Рубин Г.К. Расчет температуры нагревателей вакуумных электропечей сопротивления с экранной теплоизоляцией, «Электротермия», вып.81, 1969, с