Электротермические установки для нагрева материалов реферат

Обновлено: 04.07.2024

В современном мире сложно представить жизнь человека без применения в ней какого-либо технологического девайса, например, мобильного телефона, компьютера или т.п. Данные устройства очень разнообразны и классифицируются по принципу работы, потреблению и другим характеристикам. Их использование позволяет достичь максимального удобства для развития человека и создания комфортных условий для его жизни.
Как мы видим, наша жизнь очень активно насыщаются также различными электротехнологическими установками. Это проявляется особенно в нашей стране, относящейся к одной из передовых в области нефтяной и газовой программ. Строятся новые электростанции, возводятся заводы по производству современных материалов электронной техники, создаются новые материалы с новыми, более лучшими свойствами. И все это происходит благодаря массовому внедрению в производство электротехнологических установок.
В данной работе мы познакомимся с общими понятиями электротехнологических установок, их характеристика и классификацией, а также рассмотрим основные виды нагревательных и плавительных электротехнологических установок.

1. Электротехнологические установки: основные понятия, характеристики и классификации

Под электротехнологической установкой понимается устройство, где имеет место преобразование электрической энергии в другой вид, при этом наблюдается одновременное выполнение технологического процесса. В каждой из установок имеется:
- свой рабочий орган (ионная пушка, дуговой реактор и т.п.),
- источник питания;
- вспомогательное оборудование (системы подачи охлаждающей жидкости, газа и т.п.).
Для правильного использования, монтажа и технического обслуживания данных установок необходимо знание выполняемого ими технологического процесса.
В зависимости от влияния рабочего органа на обрабатываемое вещество, выделяют электротермические, электрохимические, электромеханические и электрокинетические установки.
Установки, где электрическая энергия служит для нагрева изделий и материалов, называется электротермической. Можно отметить, что для преобразования энергии в данных установках существует огромное количество способов, а именно:
- резистивный нагрев;
- нагрев индукцией;
- нагрев диэлектриком;
- дуговой нагрев;
- нагрев с помощью электроннолучевых трубок;
- нагрев с помощью лазера;
- плазменный нагрев.
Те из установок, где на нагрев материалов и изделий затрачивается энергия электрохимического действия тока, называются электрохимическими и электрофизическими. Выделяют следующие их основные виды:
- электролизные;
- электрохимические;
- электроэрозионные;
- электрохимико-механические установки.
В случае, если воздействие электрического тока приводит к каким-то механическим усилиям, то установки принято называть электромеханическими. К наиболее распространенным относятся:
- магнитоимпульсные;
- электромагнитные;
- электрогидравлические;
- ультразвуковые.
Установки, работа которых основана на эффекте электронно-ионной технологии, называются электрокинетическими. Можно выделить следующие этапы в данной технологии: электризация вещества, создание направленного движения в электрическом поле и т.д.
В настоящее время получают широкое развитие следующие виды электроустановок:
- электрогазоочистка – это установка, предназначенная для отделения из воздушного (газового) потока жидких частиц или твердых тел;
- электросепарация – это установка, созданная с целью дробления на составные части многокомпонентных систем;
- электроокраска – это установка, используемая для нанесения покрытия на изделия и т.п.

2. Нагревательные и плавительные электротехнологические установки

2.1 Электротермические установки
2.1.1 Общие сведения
Работа данного вида установок основана на использовании закона Джоуля-Ленца: при протекании электрического тока по проводящему материалу он выделяет теплоту, которая впоследствии используется для его нагрева. Согласно физической формуле, количество теплоты, выделяемое при протекании тока через проводник, прямо пропорционально квадрату силы тока, времени его протекания и сопротивлению проводника.
На практике применяется два вида нагрева проводника - прямой и косвенный. При прямом нагреве все тепло, выделяющееся при протекании тока, расходуется на нагрев проводника, являющегося, очевидно, нагревательным элементом. В случае же косвенного нагрева изделия, которые необходимо разогреть, получают тепло методами излучения тепловой энергии и конвекции от отдельных нагревателей, которые и являются проводниками тока. При этом, в обоих методах объект, подлежащий нагреву, может находится абсолютно в любом агрегатном состоянии.
Основные области применения данных установок:
- сушка изделий после пропитки, окраски;
- сушка помещений;
- подогрев газов;
- отопления помещений;
- разогрев материалов т т.п.

2.1.2 Электрические печи сопротивления (ЭПС)
Область применения данных устройств достаточно обширная: это и металлургия, и жиличное хозяйство, машиностроение и т.д

Зарегистрируйся, чтобы продолжить изучение работы

1. Электротехнологические установки: основные понятия, характеристики и классификации

2. Нагревательные и плавительные электротехнологические установки

2.1.2 Электрические печи сопротивления (ЭПС)
Область применения данных устройств достаточно обширная: это и металлургия, и жиличное хозяйство, машиностроение и т.д . В зависимости от их назначения, все ЭПС делятся на 2 группы:
- нагревательные - это ЭПС, используемые для выполнения операций над металлами (сушка, обжиг, нагрев и т.д.);
- плавильные - это ЭПС, которые применяются для плавки металлов.
К основным преимуществам данных печей можно отнести компактность, простоту в управлении их параметрами и возможность достижения любых необходимых температур внутри данных камер для выполнения необходимых операции с металлами.
Мощность современных может достигать нескольких мегаватт, поэтому их подключение к питающим сетям (при высоких мощностях) осуществляется через трансформаторы. Однако большинство из них подключаются к сети без трансформаторов вследствие того, что они предусмотрены в их конструкции. Имеет смысл устанавливать в цепи понижающие трансформаторы с целью увеличения потребляемого тока и, соответственно, сечения используемых проводников, что увеличивает прочность данных установок и их надежность.
Оборудование, применяемое в ЭПС, разделяется на:
- силовое (блоки питания, силовые блоки, устройства защиты и т.п.);
- устройства управления;
- контрольно-измерительное приборы.
ЭПС, работающие на производстве, эксплуатируются в режимах автоматической регулировки температуры, что позволяет уменьшить расход электроэнергии на предприятии. Она может осуществляться либо путем циклического подключения/отключения печи от сети, либо переключением печи с о звезды на треугольник (или с последовательного соединения на параллельное). Первый вариант называется двухпозиционным регулированием, второй - трехпозиционным.

2.1.2.1 Нагревательные печи
Данная разновидность печей состоит из футерованной камеры, где расположены нагреватели, по которым пропускается электрический ток, и рабочее изделие, которому передается тепло от нагреваемого.
Все нагревательные печи можно классифицировать следующими образами:
1. По принципу действия:
- прямые;
- косвенные;
2. По уровню достигаемых температур:
- низкотемпературные - до 650 °С;
- среднетемпературные - до 1250 °С;
- высокотемпературные - свыше 1250 °С;
3. По режиму работы
- периодические (камерные, шахтные, колпаковые и элеваторные);
- непрерывные (конвейерные, рольганговые, карусельные, с шагающим подом, барабанные и протяженные;

2.1.2.2 Плавильные печи
Данные печи используются для выплавки металлов и их сплавов, имеющих температуру плавления 327-527 °С. Данные печи могут быть выполнены в тигельном или камерном вариантах.
Тигельные печи представляют собой металлический сосуд - тигель (из чугуна с внутренней обмазкой оксидами), помещенный в цилиндрический корпус из огнеупорного материала и покрытый снаружи металлическим кожухом. Между тиглем и футеровкой размещены электрические нагреватели.
ЭПС оборудована механическим дозатором. Дозирование металла в промежуточный ковш робота-манипулятора или литейную форму производится с помощью механических, пневматических или электромагнитных устройств. Механический вытеснитель размещен на каретке, движущейся вверх и вниз по направляющей колонке. После расплавления металла и доведения его температуры до необходимого уровня вытеснитель опускается в тигель и вытесняет порцию металла, которая по обогреваемому желобу поступает в литейную машину. Тигельные ЭПС других конструкций имеют механизм наклона, позволяющий наклонять печь и сливать расплавленный металл. Удельный расход электроэнергии при плавке алюминия 700–750 кВт·ч/кг, КПД печи 50–55 %.
Камерные печи по объему больше тигельных и применяются для переплавки алюминия на слитки. Удельный расход электроэнергии при работе ЭПС ванного типа составляет 600–650 кВт·ч/кг, а КПД 60–65 %. Во всех типах ЭПС возможны два способа обогрева – внутренний и внешний. При внутреннем обогреве нагреватели размещены в расплавленном металле и работают при температуре не выше 800–850 К. При внешнем расположении открытые высокотемпературные НЭ позволяют получить температуры в рабочем пространстве печи 1100–1200 К.

2.2 Электроустановки индукционного нагрева
В таких установках используется физический закон Джоуля-Ленца: за счет воздействия электромагнитной энергии в телах возникают вихревые токи и нагревают их. Имеется возможность отрегулировать зону протекания вихревых полей.
Величина зазора определяет эффективность передачи энергии от индуктора к нагревателю, глубина нагрева зависит от сопротивления тела и частоты тока (рабочие значения достигают сотен тысяч кГц). Величина данного тока может достигать нескольких тысяч ампер. Потери мощности в индукторах могут достигать 20–30 %.
Данный вид нагрева применяется в следующих областях промышленности:
- плавка металлов и неметаллов;
- закалка поверхностей;
- пластическая деформация изделий за счет нагрева;
- сварка и пайка;
- зонная очистка полупроводников и металлов;
- рост монокристаллов;
- получение плазмы.
Среди основных достоинств таких электроустановок можно выделить следующие:
- высокая скорость нагрева;
- хорошие условия труда;
- возможность контроля за шириной и глубиной прогрева путем изменение величины создаваемого вихревого тока;
- автоматизированный техпроцесс;
- широкий диапазон рабочих температур;
К недостаткам установок такого типа можно отнести:
- усложнение применяемых источников питания;
- высокие энергозатраты.
Все типы индукционных электротехнологических установок можно разделить на:
- плавильные;
- нагревательные;
- закалочные.

2.2.1 Индукционные плавильные печи
Работа данных печей основана на постоянном тепловом движении металла, находящегося в жидком состоянии, в тигле

Сущность электротехнологических установок, их применение в промышленности. Преимущества электрического нагрева по сравнению с топливным, классификация электротермических установок. Электроустановки индукционного нагрева, их достоинства и недостатки.

Рубрика	Производство и технологии
Вид	реферат
Язык	русский
Дата добавления	27.11.2014
Размер файла	18,2 K

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Электротехнологическими установками (ЭТУ) называются установки, в которых электрическая энергия преобразуется в другие виды энергии с одновременным выполнением технологического процесса. По характеру действия на обрабатываемое вещество все ЭТУ условно делятся на электротермические, электрохимические, электромеханические и электрокинетические. Электротермические установки - это установки, в которых электрическая энергия служит для нагрева материалов и изделий. В электротермических установках преобразование электрической энергии в тепловую производится следующими способами: - нагрев сопротивлением; - индукционный нагрев; - диэлектрический нагрев; - дуговой нагрев; - электронно- и ионно-лучевой нагрев; - плазменный нагрев; - лазерный нагрев. В электрохимических и электрофизических установках используется электрохимическое действие тока. К ним относятся: электролизные; электрохимические; электроэрозионные; электрохимико-механические установки. В электромеханических установках действие электрического тока приводит к каким-то механическим усилиям. К ним относятся: магнитоимпульсные; электромагнитные; электрогидравлические; ультразвуковые. Электрокинетические установки - установки, в которых используется электронноионная технология, включающая в себя: электризацию вещества, формирование движения в электрическом поле и др. Развитие получили следующие виды установок. Электрогазоочистка - выделение из газового (воздушного) потока твердых тел или жидких частиц. Электросепарация - разделение многокомпонентных систем на составные части. Электроокраска - нанесение твердых или жидких покрытий на изделия и др.

Электротехнологические процессы широко применяются в промышленности. Оборудование для этих процессов весьма разнообразно по принципу действия, мощности, характеристикам потребления электроэнергии.

· электротермические процессы, в которых используется превращение электрической энергии в тепловую для нагрева материалов и изделий в целях изменения их свойств или формы, а также для их плавления и испарения; - электросварочные процессы, в которых получаемая из электрической энергии тепловая энергия используется для нагрева тел в целях осуществления неразъемного соединения с обеспечением непосредственной сплошности в месте сварки;

· электрохимические методы обработки и получения материалов, при которых с помощью электрической энергии осуществляется разложение химических соединений и их разделение путем перемещения заряженных частиц (ионов) в жидкой среде под действием электрического поля (электролиз, гальванотехника, анодная электрохимическая обработка);

· электрофизические методы обработки, при которых для воздействия на материалы используется превращение электрической энергии как в механическую, так и в тепловую (электроэрозионная, ультразвуковая, магнитоимпульсная, электровзрывная);

Электронагрев широко применяется на промышленных предприятиях при производстве фасонного литья из металлов и сплавов, нагрева заготовок перед обработкой давлением, термической обработки деталей и узлов электрических машин, сушки изоляционных материалов и т. д.

Электротермической установкой называют комплекс, состоящий из электротермического оборудования (электрической печи или электротермического устройства в которых электрическая энергия преобразуется в тепловую), и электрического, механического и другого оборудования, обеспечивающего осуществление рабочего процесса в установке.

Электрический нагрев дает следующие преимущества по сравнению с топливным:

1. Очень простое и точное осуществление заданного температурного режима.

2. Возможность концентрации высоких мощностей в малом объеме.

3. Получение высоких температур (3000 °C и выше против 2000 ° при топливном нагреве).

4. Возможность получения высокой равномерности теплового поля.

5. Отсутствие воздействия газов на обрабатываемое изделие.

6. Возможность вести обработку в благоприятной среде (инертный газ или вакуум).

7. Малый угар легирующих присадок.

8. Высокое качество получаемых металлов.

9. Легкость механизации и автоматизации электротермических установок.

10. Возможность использования поточных линий.

11. Лучшие условия труда обслуживающего персонала.

Недостатки электрического нагрева: более сложная конструкция, высокая стоимость установки и получаемой тепловой энергии.

Электротермическое оборудование весьма разнообразно по принципу действия, конструкции и назначению. В наиболее общей форме все электрические печи и электротермические устройства можно разделить по назначению на плавильные печи для выплавки или перегрева расплавленных металлов и сплавов и термические (нагревательные) печи и устройства для термообработки, изделий из металла, нагрева материалов под пластическую деформацию, сушки изделий и т. д.

По способу преобразования электрической энергии в тепловую различают, в частности, печи и устройства сопротивления, дуговые печи, индукционные печи и устройства.

Печь нагрева сопротивлением

Классификация электротермических установок

1. По способу превращения электроэнергии в тепло.

1) Установки с нагреваемым током активным сопротивлением.

2) Индукционные установки.

3) Дуговые установки.

4) Установки диэлектрического нагрева.

2. По месту выделения тепловой энергии.

1) Прямого нагрева (тепло выделяется непосредственно в изделиях)

2) Косвенного нагрева (тепло выделяется в нагревателе либо в межэлектродном промежутке электрической дуги.

3. По конструктивным признакам.

4. По назначению.

В электропечах и электротермических устройствах сопротивления используется выделение тепла электрическим током при прохождении его через твердые и жидкие тела. Электропечи этого вида преимущественно выполняются как печи косвенного нагрева.

Превращение электроэнергии в тепло в них происходит в твердых нагревательных элементах, от которых тепло путем излучения, конвекции и теплопроводности передается нагреваемому телу, либо в жидком теплоносителе - расплав ленной соли, в которую погружается нагреваемое тело, и тепло передается ему путем конвекции и теплопроводности. Печи сопротивления -- самый распространенный и многообразный вид электропечей.

Электрические печи сопротивления

Электрические печи сопротивления (ЭПС) применяются в машиностроении, металлургии, легкой и химической промышленности, строительстве, коммунальном и сельском хозяйстве и др. По назначению ЭПС подразделяются: - на нагревательные, которые служат для обработки материалов (нагрева, термической, химико-термической и вакуумной обработки, а также обжига, сушки, спекания различных металлических и керамических материалов); - плавильные, предназначенные для плавки металлов.

Достоинства печей: - возможность получения в печной камере любых температур до 3000 °С; - достаточно равномерный нагрев изделия путем соответствующего расположения нагревателей по стенкам печной камеры или приме- нением принудительной циркуляции печной атмосферы; - легкость автоматического управления мощностью, а следователь- но, и температурным режимом печи; - удобство механизации и автоматизации печей; - компактность.

Электроустановки индукционного нагрева

Индукционный нагрев (ИН) применяется для:

- плавки металлов и неметаллов;

- нагрева изделий для пластической деформации;

- зонной очистки металлов и полупроводников;

- получения монокристаллов из тугоплавких оксидов;

При индукционном нагреве в нагреваемых телах под действием электромагнитной энергии возникают вихревые токи, которые нагревают тело по закону Джоуля - Ленца. Индукционный нагрев применяется в установках прямого и косвенного действия. Индуктор создает переменный магнитный поток и работает как первичная обмотка силового транс- форматора. Нагреваемое тело помещается внутри индуктора таким образом, чтобы между индуктором и телом оставался зазор. Нагреваемое тело выполняет роль вторичной обмотки трансформатора с одним к.з. витком. ЭДС, возникающая в нагреваемом теле, пропорциональна магнитному потоку и обеспечивает возникновение тока в теле, который вызывает нагрев. Е = 4,44Фwf, где Е - ЭДС, возникающая в нагреваемом теле; Ф - магнитный поток, создаваемый индуктором, Вб; w - число витков индуктора; f - частота питающей сети, Гц. Мощность, выделяемая в нагреваемом теле, пропорциональна квадрату тока и сопротивлению нагреваемого тела: P = I2 R, где I - вихревой ток, возникающий в теле, А; R - активное сопротивление нагреваемого тела, Ом.

Достоинствами электроустановок индукционного нагрева являются:

- высокая скорость нагрева, пропорциональная вводимой мощности;

- хорошие санитарно-гигиенические условия труда;

- возможность регулирования зоны действия вихревых токов в про- странстве (ширина и глубина прогрева);

- простота автоматизации технологического процесса;

- неограниченный уровень достигаемых температур, достаточных для нагрева металлов, плавления металлов и неметаллов, перегрева, расплава, испарения материалов и получения плазмы.

- требуются более сложные источники питания;

- повышенный удельный расход ЭЭ на технологические операции.

К особенностям индукционного нагрева можно отнести возможность регулирования пространственного расположения зоны протекания вихревых токов. Эффективность передачи энергии от индуктора к нагреваемому телу зависит от величины зазора между ними и повышается при его уменьшении. Глубина нагрева тела увеличивается с ростом его удельного сопротивления и снижается с увеличением частоты тока. Ток индукторов составляет от сотен до нескольких тысяч А при средней плотности тока 20 А/мм 2 . Потери мощности в индукторах могут достигать 20-30 % от полезной мощности.

Индукционные электротехнологические установки разделяются на плавильные, нагревательные и закалочные. Печи могут работать на про- мышленной частоте 50 Гц, средней частоте 0,5-10 кГц и высокой частоте: сотни-тысячи кГц. 3.2. Индукционные плавильные печи Индукционные плавильные печи применяются для плавки черных и цветных металлов: алюминия, чугуна, меди, стали. В настоящее время в чугунно-литейном производстве применяются: 76 % вагранок, 23 % индукционных плавильных печей и 1 % электродуговых печей. Наблюдается устойчивая тенденция к увеличению объемов использования индукционных плавильных печей. Индукционные плавильные печи применяются для производства фасонного литья из черных и цветных металлов. По конструкции плавильные печи разделяются: на индукционные канальные печи (ИКП) и индукционные тигельные печи (ИТП). Канальные печи имеют сердечник, тигельные выполняются с сердечником или без него. Для рабочего процесса печей характерно: электродинамическое и тепловое движение жидкого металла в ванне или тигле, что способствует по- лучению однородного по составу металла и равномерному прогреву по 26всему объему; малый угар металла (в несколько раз меньше, чем в дуговых печах). Рабочие температуры печей: - 750 °С - для выплавки алюминия; - 1200 °С - для выплавки меди; - 200-1400 °С - для выплавки чугуна; - 1600 °С - для выплавки стали. Индукционные канальные печи применяются для плавки цветных металлов, высококачественных сплавов и чугуна. Печи работают только на промышленной частоте.

1. Высокий КПД печей.

2. Высокая надежность печи при использовании новейших футеровок, высокая наработка на отказ ванны печи - не менее 3-х лет.

3. В печи происходит интенсивное перемешивание металла без разрыва оксидной пленки, что обеспечивает: одинаковый химический состав по всему объему печи; одинаковую температуру по всему объему печи; возможность подшихтовки легирующими элементами.

4. Высокая точность поддержания температуры расплава за счет использования встроенного блока контроля температуры расплава, что обеспечивает уменьшение литейного брака, угара из-за отсутствия перегрева металла, увеличение срока службы футеровки.

5. Низкие энергозатраты на расплавление металла.

6. Низкий расход охлаждающей воды по сравнению с тигельной печью.

7. Снижение выбросов вредных веществ в атмосферу.

8. Не требуется фундамента печи и крепления ее к полу при монтаже; не требуется высокая квалификация обслуживающего персонала. Классификация печей: - по числу фаз: одно-, двух- и трехфазные; - по конструктивному выполнению канала: с открытым или закрытым каналом. На практике в основном применяют печи с закрытым каналом; - по числу каналов на фазу: одно-, двух- и трехканальные; - по расположению каналов: с вертикальным; горизонтальным; наклонным; - по форме канала: с круглым; прямоугольным; треугольным.

Подобные документы

Элементы установок индукционного нагрева. Расчеты частоты нагревательной индукционной установки. Определение мощности и размеров индуктора, его электрический расчет. Применение низкочастотного индукционного нагрева в электрических водонагревателях.

курсовая работа [460,3 K], добавлен 18.11.2010

Превращение электрической энергии в другие виды с одновременным осуществлением технологических процессов. Электротермические установки и области их применения. Установки нагрева сопротивлением, контактной сварки, индукционного и диэлектрического нагрева.

курс лекций [1,5 M], добавлен 03.10.2010

Технологический процесс получения неразъемных соединений деталей в результате их электрического нагрева до плавления или пластического состояния. Нагрев токопроводящего материала с помощью установок индукционного нагрева. Метод электроискровой обработки.

презентация [470,2 K], добавлен 06.03.2014

Функции и классификация индукционных промышленных печей по принципу тепловыделения. Установка электро-лучевого нагрева. Применение электрического нагрева и его особенности. Расчет эквивалентного сопротивления и коэффициента полезного действия индуктора.

курсовая работа [774,1 K], добавлен 01.09.2014

Принцип работы шлюзового роторного и шнекового питателя, их достоинства и недостатки. Классификация пневматических установок для транспортировки сыпучих продуктов. Расчет аэрозольтранспортной установки. Составляющие суммарного давления в пневмолинии.

Электротермия (от электро. и греч. thérme — жар, тепло), прикладная наука о процессах преобразования электрической энергии в тепловую; отрасль электротехники, осуществляющая проектирование, изготовление и эксплуатацию электротермических установок; отрасль энергетики, занимающаяся потреблением электрической энергии для нагрева, плавки или отопления в промышленности, на транспорте, в сельском хозяйстве, медицине, военном деле и быту; совокупность электротехнологических процессов с использованием теплового действия электрической энергии в различных отраслях техники (в металлургии — электрометаллургия, в химии — плазмохимия, в машиностроении — высокочастотный нагрев, электротермообработка и т. д.). В Э. различают дуговой нагрев, индукционный нагрев, диэлектрический нагрев, электронный нагрев, нагрев по Джоуля—Ленца закону, нагрев в электролите, нагрев излучением оптического квантового генератора (лазера).

Содержание работы

1.Введение…………………………………………………………………………………………………2
2.Основы применения электротермических установок…………………………………………. 4
3.Влияние изменения температуры на электро- и теплофизические свойства материала. …6
4. Электротермические установки…………………………………………………………………. 9
5. Актуальность и перспективы развития………………………………………………………. 10
6.Вывод…………………………………………………………………………………………………. 13

Файлы: 1 файл

История.черновик.docx

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Кафедра электротехники, электромеханики и электроэнергетики.

По дисциплине: История развития элетротехники и электротехнологии.

(наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)

Выполнил: студент гр. ЭРг-10 ___________ /Шапошников И.С./

Руководитель: доцент ____________ /Нефедова Н.В./

(должность) (подпись) (Ф.И.О.)

2.Основы применения электротермических установок…………………………………………. 4

3.Влияние изменения температуры на электро- и теплофизические свойства материала. …6

4. Электротермические установки……………………………………………………… …………. 9

5. Актуальность и перспективы развития………………………………………………………. . 10

Понятие "электротермические установки" (или "электротермическое оборудование") включает , электрические нагревательные приборы коммунального и бытового назначения. Применение электрической энергии для теплогенерации обеспечивает: возможность концентрации большой энергии в малых объемах, следствием чего могут быть высокие температуры, недостижимые при других способах теплогенерации; большие скорости и нагрева и компактность электротермических установок; возможность регулирования величины и распределения температуры в рабочем пространстве печи, что позволяет осуществлять равномерный нагрев в больших объёмах изделий (при прямом электронагреве) или избирательный нагрев (под поверхностную закалку, для зонной плавки) и создаёт благоприятные условия для автоматизации теплового и технологического процессов; возможность создания в рабочем пространстве электротермических установок вакуума, что позволяет использовать давление как фактор регулирования технологического процесса (вакуумные или компрессионные электрические печи), применять контролируемые (инертные или защитные) атмосферы для защиты нагреваемых материалов и изделий от вредных воздействий воздуха (и частности, уменьшение угара); отсутствие дымовых газов (продуктов сгорания топлива), что позволяет увеличить коэффициент использования тепла, т. е. кпд электротермических установок, и обусловливает чистоту их рабочего пространства; транспортабельность и простоту подачи электрической энергии (по линиям электропередачи).

Развитие Э. сдерживают недостатки этого способа теплогенерации: более высокая стоимость эксплуатации электротермических установок но сравнению с другими типами печей; большая стоимость электротермического оборудования в изготовлении, комплектации и эксплуатации, а следовательно, в ряде случаев большие капитальные затраты, и более высокие требования к технической культуре производства, нередко также большой расход дорогих и дефицитных материалов на изготовление электротермического оборудования; меньшие надёжность, долговечность и ремонтопригодность электротермических установок; зависимость работы электротермической установки от режима работы энергосистемы.

Электротермические установки применяют: если технологический процесс нельзя осуществить без Э. (в этом случае целесообразность определяется значением получаемой продукции для народного хозяйства); если можно получить продукцию более высокого качества (экономический эффект зависит от того, насколько выгоды от улучшения свойств продукции компенсируют увеличение сё стоимости); если улучшаются условия труда, повышается безопасность обслуживающего персонала; если достигается снижение себестоимости (благодаря более высокой производительности труда) или уменьшение капитальных затрат, включая затраты в смежных отраслях производства.

На долю Э. приходится до 15% потребляемой промышленностью электрической энергии. На базе Э. созданы и развиваются производства специальных сталей, ферросплавов, цветных и лёгких металлов и сплавов, твёрдых сплавов, редких металлов, карбида кальция, фосфора и других продуктов; осуществляются обработка металлов давлением и термическая обработка; происходит электрификация быта.

ОСНОВЫ ПРИМЕНЕНИЯ ЭЛЕКТРОТЕРМИЧЕСКИХ

ПРОЦЕССОВ И УСТАНОВОК

Электротермические процессы связаны с преобразованием электрической энергии в тепловую с переносом тепловой энергии внутри тела (твердого, жидкого, газообразного) или из одного объема в другой по законам теплопередачи. Теплопередачей (теплообменом) называется переход тепла из одной части пространства к другой, от одного тела к другому или внутри тела от одной его части к другой. Непременным условием теплообмена является наличие разности температур отдельных тел или участков тел [6, 8].Различают стационарный и нестационарный теплообмен (рис. 1.1).

Существуют три вида теплообмена, три различных способа передачи тепла (рис. 1.2).

Теплопроводность обусловлена тепловым движением и энергетическим взаимодействием микрочастиц (молекул, атомов, электронов), частицы с большей энергией (более нагретые и, следовательно,более подвижные) отдают часть своей энергии менее нагретым (менее

подвижным). Скорость теплопередачи в этом случае зависит от физических свойств вещества, в частности от его плотности. У плотных тел (металл) скорость теплопередачи больше, у пористых (пенопласт) - меньше.Тепловой поток через плоскую стенку при установившемся режиме(определяется по закону Фурье) пропорционален разнице температур поверхности стенки и обратно пропорционален термическому сопротивлению стенки.При передаче теплоты излучением энергия передается в форме электромагнитных волн. Этот вид теплопередачи может иметь место лишь в прозрачной для этих лучей среде.Каждое непрозрачное нагретое тело, находящееся в прозрачной среде,излучает во все стороны лучистую энергию, распространяющуюся со скоростью света. При встрече с другими полностью или частично непрозрачными телами эта лучистая энергия вновь превращается (полностью или частично) в тепло, нагревая эти тела.При излучении нагретого тела в неограниченное пространство (при односторонней теплопередаче) лучистый тепловой поток пропорционален постоянному коэффициенту излучения абсолютно черного тела, степени черноты тела, численно равной его поглощающей способности, и абсолютной температуре нагретого тела.

При излучении нагретого тела в неограниченное пространство (при односторонней теплопередаче) лучистый тепловой поток пропорционален постоянному коэффициенту излучения абсолютно черного тела, степени черноты тела, численно равной его поглощающей способности, и абсолютной температуре нагретого тела.Аналитическое решение задач, связанных с конвективным теплообменом, представляет значительные трудности, поскольку этот процесс описывается сложной системой дифференциальных уравнений.Поэтому задачи конвективного теплообмена решают с использованием

экспериментально полученных констант и величин. Тепловой поток конвективного теплообмена определяют на основании закона Ньютона - Рихмана. По этому закону тепловой поток прямо пропорционален поверхности омывания, режиму движения теплоносителя (коэффициент теплоотдачи) и разности температур стенки и газа или жидкости.

Влияние изменения температуры на электро- и

теплофизические свойства материала

С увеличением температуры происходит изменение электрофизических, теплофизических и магнитных свойств материалов и веществ (рис. 1.3 – 1.4) [6,10,11]. При изменении температуры наблюдается рост удельного сопротивления металлов. Скачкообразное изменение удельного сопротивления соответствует переходу металла из одного агрегатного состояния в другое (из твердого - вжидкое состояние) (рис. 1.3).

Изменение относительной магнитной проницаемости, показанное на

рис. 1.4, характерно только для ферромагнитных металлов.

При температуре, соответствующей точке Кюри (ориентировочно 730 −750°С),

металл теряет свои магнитные свойства, и относительная магнитная проницаемость

становится равной единице.Изменение энтальпии (теплосодержания) для металлов,

показанное на рис. 1.5, имеет такой же характерный переход при изменении

агрегатного состояния, что и изменение удельного сопротивления.Изменение коэффициента теплопроводности для некоторых газов и жидкостей (рис. 1.6, 1.7) связано с явлением переноса некоторого количества тепла в различных слояхжидкости или газа.

Собственно коэффициент теплопроводности численно равен количеству тепла, переносимого через единицу поверхности за единицуивремени при градиенте температуры равном единице. Для различных жидкостей и газов изменение коэффициента теплопроводности (в зависимости от изменения температуры) проявляется по-разному, что связано с явлением переноса внутренней энергии, зависящим от распределения молекул жидкостей и газов по скоростям. Изменение теплопроводности металлов (рис. 1.8) происходит по закону Видемана - Франца, в соответствии с которым для всех металлов отношение коэффициента теплопроводности к удельной электропроводности прямо пропорционально абсолютной температуре.

Закон Видемана- Франца является следствием того, что теплопроводность металлов, как и их электропроводность, осуществляется свободными электронами [7]. Изменение теплопроводности огнеупорных и теплоизоляционных материалов, представленных на рис. 1.9, показывает, что для большинства этих изделий с ростом температуры наблюдается увеличение коэффициента теплопроводности. Однако следует отметить, что наряду с приведенными материалами существуют и такие, у которых с ростом температуры коэффициент теплопроводности уменьшается (муллитовые, карборундовые

изделия, хромомагнезитовый кирпич).

Одной из наиболее распространенных групп электротехнологических установок общепромышленного назначения является группа электротермических установок. Электронагрев (электротермия) объединяет разнообразные технологические процессы тепловой обработки с использованием электроэнергии в качестве основного энергоносителя.

Применение электрической энергии для нагрева имеет ряд достоинств

- существенное снижение загрязнения окружающей среды;
- получение строго заданных значений температур, в том числе и
превосходящих уровни, достигаемые при сжигании любых видов
топлива;
- создание сосредоточенных интенсивных тепловых потоков;
- достижение заданных полей температур в нагреваемом
пространстве;
- строгий контроль и точное регулирование длительности выделения энергии;
- гибкость в управлении потоками энергии;
- возможность нагрева материалов изделий в газовых средах любого
химического состава и вакууме;
- выделение тепловой энергии непосредственно в нагреваемом
веществе.

Использование электронагрева вместо пламенного в некоторых

технологических процессах позволяет получить большую экономию топлива

и сократить количество обслуживающего персонала. Внедрение

электротермии также обеспечивает экономию материальных и трудовых

ресурсов, что в конечном результате приводит к повышению экономической

Вся литература и информация об электронагреве подбирается и

учитывается по международной системе - универсальная десятичная

классификация (УДК) [17]. Каждому понятию присваивается индекс УДК,

электропечи сопротивления - УДК 621.365.3;
индукционные печи - УДК 621.365.5;
вакуумные индукционные печи - УДК 621.365.55 - 982.

Актуальность и перспективы развития электротермического способа производства алюминиево – кремниевых сплавов.

В настоящее время производство алюминиево-кремниевых сплавов осуществляется традиционным способом – сплавлением электролитического алюминия и технического кремния по, так называемой, синтетической схеме производства.

Электротермия (от электро… и греч. thérme — жар, тепло), прикладная наука о процессах преобразования электрической энергии в тепловую; отрасль электротехники, осуществляющая проектирование, изготовление и эксплуатацию электротермических установок; отрасль энергетики, занимающаяся потреблением электрической энергии для нагрева, плавки или отопления в промышленности, на транспорте, в сельском хозяйстве, медицине, военном деле и быту; совокупность электротехнологических процессов с использованием теплового действия электрической энергии в различных отраслях техники (в металлургии — электрометаллургия, в химии — плазмохимия, в машиностроении — высокочастотный нагрев, электротермообработка и т. д.).

В Э. различают дуговой нагрев, индукционный нагрев, диэлектрический нагрев, электронный нагрев, нагрев по Джоуля—Ленца закону, нагрев в электролите, нагрев излучением оптического квантового генератора (лазера).

Качество электрической энергии

. 1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ГОСУДАРСТВЕННОГО СТАНДАРТА НА КАЧЕСТВО ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ ГОСТ 13109-97 “Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения” (далее ГОСТ) устанавливает показатели и нормы качества электроэнергии в электрических сетях систем электроснабжения общего назначения переменного трехфазного и однофазного .

ОСНОВЫ ПРИМЕНЕНИЯ ЭЛЕКТРОТЕРМИЧЕСКИХ

ПРОЦЕССОВ И УСТАНОВОК

Существуют три вида теплообмена, три различных способа передачи тепла (рис. 1.2).

Скорость теплопередачи в этом случае зависит от физических свойств вещества, в частности от его плотности. У плотных тел (металл) скорость теплопередачи больше, у пористых (пенопласт) — меньше.Тепловой поток через плоскую стенку при установившемся режиме(определяется по закону Фурье) пропорционален разнице температур поверхности стенки и обратно пропорционален термическому сопротивлению стенки.При передаче теплоты излучением энергия передается в форме электромагнитных волн. Этот вид теплопередачи может иметь место лишь в прозрачной для этих лучей среде.Каждое непрозрачное нагретое тело, находящееся в прозрачной среде,излучает во все стороны лучистую энергию, распространяющуюся со скоростью света. При встрече с другими полностью или частично непрозрачными телами эта лучистая энергия вновь превращается (полностью или частично) в тепло, нагревая эти тела.При излучении нагретого тела в неограниченное пространство (при односторонней теплопередаче) лучистый тепловой поток пропорционален постоянному коэффициенту излучения абсолютно черного тела, степени черноты тела, численно равной его поглощающей способности, и абсолютной температуре нагретого тела.

Теплопроводность металлов. Разработка лабораторной работы

. тепловым потоком: (2) Закон Фурье применим для описания теплопроводности газов, жидкостей и твердых тел, различие будет только в коэффициентах теплопроводности.[8] 1.2 Коэффициент теплопроводности металлов . теплопроводности при данной температуре t и при 00C, β - температурный коэффициент. Коэффициент теплопроводности металлов . - наблюдение за изменением коэффициента теплопроводности по отношению к .

экспериментально полученных констант и величин. Тепловой поток конвективного теплообмена определяют на основании закона Ньютона — Рихмана. По этому закону тепловой поток прямо пропорционален поверхности омывания, режиму движения теплоносителя (коэффициент теплоотдачи) и разности температур стенки и газа или жидкости.

Влияние изменения температуры на электро- и

теплофизические свойства материала

С увеличением температуры происходит изменение электрофизических, теплофизических и магнитных свойств материалов и веществ (рис. 1.3 – 1.4) [6,10,11]. При изменении температуры наблюдается рост удельного сопротивления металлов. Скачкообразное изменение удельного сопротивления соответствует переходу металла из одного агрегатного состояния в другое (из твердого — вжидкое состояние) (рис. 1.3).

Изменение относительной магнитной проницаемости, показанное на

рис. 1.4, характерно только для ферромагнитных металлов.

При температуре, соответствующей точке Кюри (ориентировочно 730 −750°С),

металл теряет свои магнитные свойства, и относительная магнитная проницаемость

становится равной единице.Изменение энтальпии (теплосодержания) для металлов,

показанное на рис. 1.5, имеет такой же характерный переход при изменении

Собственно коэффициент теплопроводности численно равен количеству тепла, переносимого через единицу поверхности за единицуивремени при градиенте температуры равном единице. Для различных жидкостей и газов изменение коэффициента теплопроводности (в зависимости от изменения температуры) проявляется по-разному, что связано с явлением переноса внутренней энергии, зависящим от распределения молекул жидкостей и газов по скоростям. Изменение теплопроводности металлов (рис. 1.8) происходит по закону Видемана — Франца, в соответствии с которым для всех металлов отношение коэффициента теплопроводности к удельной электропроводности прямо пропорционально абсолютной температуре.

Установка и эксплуатация приборов учета и регулирования расхода .

. отопительной нагрузки на тепловых пунктах, что приводит к перерасходу тепловой энергии в домах. Значительные перерасходы воды на горячее . температуры воды; критичен к твердым и вязким примесям в воде, для надежной работы необходим фильтр на входе прибора (см. схему 2). Схема 1 /конструкция счетчика . может быть пропорционален и расходу даже при изменениях распределения скорости по сечению трубы. Этим .

Закон Видемана- Франца является следствием того, что теплопроводность металлов, как и их электропроводность, осуществляется свободными электронами [7].

Изменение теплопроводности огнеупорных и теплоизоляционных материалов, представленных на рис. 1.9, показывает, что для большинства этих изделий с ростом температуры наблюдается увеличение коэффициента теплопроводности. Однако следует отметить, что наряду с приведенными материалами существуют и такие, у которых с ростом температуры коэффициент теплопроводности уменьшается (муллитовые, карборундовые

изделия, хромомагнезитовый кирпич).

Электротермические установки

Применение электрической энергии для нагрева имеет ряд достоинств

— существенное снижение загрязнения окружающей среды;
— получение строго заданных значений температур, в том числе и
превосходящих уровни, достигаемые при сжигании любых видов
топлива;
— создание сосредоточенных интенсивных тепловых потоков;
— достижение заданных полей температур в нагреваемом
пространстве;
— строгий контроль и точное регулирование длительности выделения энергии;
— гибкость в управлении потоками энергии;
— возможность нагрева материалов изделий в газовых средах любого
химического состава и вакууме;
— выделение тепловой энергии непосредственно в нагреваемом
веществе.

Использование электронагрева вместо пламенного в некоторых

технологических процессах позволяет получить большую экономию топлива

и сократить количество обслуживающего персонала. Внедрение

электротермии также обеспечивает экономию материальных и трудовых

ресурсов, что в конечном результате приводит к повышению экономической

Вся литература и информация об электронагреве подбирается и

учитывается по международной системе — универсальная десятичная

классификация (УДК) [17].

Каждому понятию присваивается индекс УДК,

электропечи сопротивления — УДК 621.365.3;
индукционные печи — УДК 621.365.5;
вакуумные индукционные печи — УДК 621.365.55 — 982.

Актуальность и перспективы развития электротермического способа производства алюминиево – кремниевых сплавов.

РАСЧЕТ ВАКУУМ-ВЫПАРНОЙ УСТАНОВКИ

. КУРСОВОЙ РАБОТЫ В курсовой работе выполняется проектная разработка основной аппаратуры с обязательными технологическими, тепловыми и гидравлическими расчетами. Технологическая документация к курсовой работе . коэффициент, см ( 4 ); λ коэффициент теплопроводности раствора при температуре кипения t кип. ; q удельный . воды самотеком выводится из конденсатора через барометрическую трубу, погруженную .

Примеры похожих учебных работ

T плавления льда. Плавление тел

Теплопроводность металлов. Разработка лабораторной работы

. о некоторых макроскопических свойствах (теплофизических параметрах) вещества: коэффициенте теплопроводности, плотности, удельной теплоемкости. [5] 1.3 Объяснение теплопроводности металлов Теплопроводность металлов очень велика. Она не сводится к .

Диэлектрический нагрев

. ускорить процесс обработки материала по сравнению с нагревом другими способами. УСТАНОВКИ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОГО НАГРЕВА Установки высокочастотного диэлектрического нагрева подразделяют на три вида. Установки первого вида применяются в процессах обработки .

Производство металлов и их сплавов

. последние годы на Череповецком металлургическом заводе. Для производства чугуна кроме доменных печей применяют различное вспомогательное . целесообразно перерабатывать для извлечения содержащихся в них металлов. К железным рудам Эти руды содержат .

Производство отливок из сплавов цветных металлов

Читайте также: