Mga disenyo ng mga elemento ng pag-init para sa mga electric furnace

Ang mga elemento ng pag-init ng karamihan sa mga industriyal na hurno ay alinman sa strip o wire. Ipinapakita ng 1 ang aparato ng isang maginoo na nichrome wire heater, ang mga konstruksyon na pinagtibay para sa pag-aayos nito sa bubong, sa mga dingding at sa apuyan ng pugon, at ang disenyo ng mga wire. Kadalasan, para sa paggawa ng mga heater para sa mga pang-industriyang hurno, ginagamit ang wire na may diameter na 3 hanggang 7 mm. Gayunpaman, para sa mga hurno na may operating temperatura na 1000 ° C at higit pa, ang isang wire na may diameter na mas mababa sa 5 mm ay hindi dapat kunin.

Ang mga ratio sa pagitan ng pitch h ng spiral at ang diameter nito D at ang diameter ng wire d (Fig. 1, k) ay pinili sa paraang mapadali ang paglalagay ng mga heaters sa pugon, upang matiyak ang kanilang sapat na tigas. at sa parehong oras ang hindi paglipat ng init mula sa kanila sa mga produkto ay labis na kumplikado.

Kung mas malaki ang diameter ng spiral at mas makapal ang pitch nito, mas madaling maglagay ng mga heaters sa furnace, ngunit habang tumataas ang diameter, bumababa ang lakas ng spiral at tumataas ang tendency ng mga pagliko nito sa ibabaw ng bawat isa. .Sa kabilang banda, habang tumataas ang density ng paikot-ikot, ang shielding effect ng bahagi ng mga pagliko nito na nakaharap sa mga produkto sa iba ay tumataas at, samakatuwid, ang paggamit ng ibabaw nito ay lumalala.

Ang pagsasanay ay nakapagtatag ng medyo tiyak, inirerekomendang mga ratio sa pagitan ng wire diameter, pitch at spiral diameter para sa mga wire mula 3 hanggang 7 mm ang diameter. Ang mga ratio na ito ay ang mga sumusunod: h> 2d at D = (6 ÷ 8) d para sa nichrome at para sa hindi gaanong malakas na iron-chromium-aluminum alloys D = (4 ÷ 6) d.

kanin. 1. Mga wire heater: a — zigzag wire heater sa mga metal hook sa gilid ng dingding: b — zigzag wire heater sa hearth, c — pareho sa vault, d — pareho sa ceramic shelves, e — wire spiral sa nakausli na mga brick sa gilid ng dingding c sa pamamagitan ng pagkonekta sa mga kawit, f — wire helix sa arched stones at sa hearth shafts, g — wire helix sa ceramic shelves, h — wire helix sa ceramic pipe, at — wire heater outlet, k — simbolikong pagtatalaga ng mga sukat ng pampainit na may kawad

Para sa mas manipis na mga wire, ang ratio ng mga diameter ng helix at ang wire, pati na rin ang pitch ng helix, ay karaniwang mas malaki. Ang mga ratios na ito ay nalalapat sa mga spiral na inilagay sa mga istante (upang ang mga spiral ay hindi bumukol, dapat silang itali tuwing 300 — 500 mm sa mga kawit na naka-embed sa pagmamason) at sa mga channel ng lining ng mga dingding at vault, pati na rin sa vaulted mga bato.

Gayunpaman, kamakailan lamang, ang mga spiral heater batay sa mga ceramic tube ay naging mas karaniwan (Larawan 2).Mula sa punto ng view ng pamamahagi ng radiation at kapangyarihan sa mga dingding ng pugon, ang mga naturang heater ay halos katumbas ng mga free-radiating na spiral, at sa kabaligtaran, ang mga ito ay mas mahusay kaysa sa mga spiral sa mga channel o sa mga istante.

Sa kabilang banda, kasama nila, ang bawat liko ay nakasalalay sa ibabaw ng tubo, at kahit na lumubog ito sa ilang mga lawak (nakakakuha ng ovality) kapag pinainit, hindi nito binabawasan ang mga katangian nito. Dahil ang naturang pampainit, samakatuwid, ay hindi gaanong na-load kaysa sa iba, at sa loob nito ang mga indibidwal na pagliko ay hindi maaaring magsinungaling sa ibabaw ng bawat isa, kung gayon, kung kinakailangan, maaari nitong dalhin ang ratio ng diameter ng spiral sa diameter ng wire hanggang sa. 10 , at para sa iron-chromium-aluminum alloys - hanggang 8.

kanin. 2. Mga disenyo ng mga spiral heaters na may wire sa mga ceramic pipe: a - arc heaters, b - pipe sa mga side wall, pag-aayos sa heat-resistant suspensions, c - pareho sa mga grooves ng ceramic pillars, d - pipe sa hearth.

Ang disenyo na ito ay partikular na kanais-nais para sa huli dahil pinapayagan nito ang materyal na malayang lumawak. Bilang karagdagan, tulad ng Fig. 2, ang mga disenyo ng mga heaters na may wire sa mga ceramic tubes ay binuo para sa kanilang pag-install hindi lamang sa mga dingding ng pugon, kundi pati na rin sa bubong at sa apuyan, at sa mga huling kaso ang mga heaters ay maaaring ginawa sa anyo ng mga movable frame, ang mga naturang frame ay madaling maipasok sa pugon at mapalitan sa panahon ng pagpapaputok. ekstrang walang tigil ang pugon.

Kaya, ang disenyo ng mga spiral heaters na may wire sa ceramic tubes ay maraming nalalaman sa mga tuntunin ng paggamit ng mga materyales at ang lokasyon ng mga heaters sa furnace chamber.Ang ratio ng panloob na diameter ng spiral sa panlabas na diameter ng tubo para sa naturang mga heaters ay maaaring kunin bilang humigit-kumulang 1.1-1.2, ang distansya sa pagitan ng mga axes ng mga tubo ay 1.5-2 beses ang diameter ng spiral.

Para sa mga electric heater at furnace na may sapilitang sirkulasyon ng hangin, ang paggamit ng mga spiral heater sa mga ceramic tube ay hindi gaanong kanais-nais, dahil binabawasan nito ang heat transfer coefficient ng heater, ang paggamit ng mga spiral sa mga istante o sa mga lining channel ay ganap na hindi katanggap-tanggap para sa parehong dahilan ( maliban sa mga kaso kung saan ang daloy ng gas ay maaaring idirekta kasama ang spiral, sa direksyon ng axis nito).

Sa gayong mga hurno, mas mainam na gumamit ng mga istruktura na may malayang hinipan na mga spiral, na naka-clamp sa pagitan ng mga insulator sa ilang mga agwat o nakatali sa huli (Larawan 3). Kung ang mga spiral heaters ng ceramic tubes ay ginagamit sa naturang mga istraktura (sa mas mataas na temperatura), kung gayon ang ratio ng diameter ng spiral sa diameter ng tubo ay dapat na tumaas sa 1.5.

kanin. 3. Mga disenyo ng (a) wire at (b) strip heating elements ng mga electric heater.

Ang mga tape heater ay ginawa sa anyo ng mga zigzag ng iba't ibang laki at naka-mount sa metal (heat-resistant steel o nichrome) o ceramic hooks (Fig. 4). Ang mga kawit ng metal ay naka-embed sa pagmamason ng mga dingding (sa mga seams sa pagitan ng mga brick o sa mga channel ng mga espesyal na brick), ang mga ceramic hook ay mga outgrowth ng mga espesyal na bato na inilatag sa masonerya.

Para sa mga mas mababang bahagi, ang mga zigzag ay hindi nagsasara kapag nag-warping, ang mga spacer ay inilalagay sa pagitan ng mga ito, na mga fireclay o aluminyo na ceramic bushings na inilagay sa mga pin na lumalaban sa init o nichrome na naka-embed sa pagmamason.Ang mga bushings ay nakakabit sa mga pin na may mga nichrome pin. Sa mga ceramic hook, ang mga separator ay gawa rin ng buo sa mga keramika (Larawan 4, a).

Sa fig. 4, h ay nagpapakita ng disenyo ng mga naaalis na ceramic hook at spacer. Ang disenyo na ito ay lubhang kapaki-pakinabang dahil ito ay nagbibigay-daan sa iyo upang madaling palitan ang mga kawit kung sakaling masira.

Ang mga zigzag heaters ay maaari ding i-mount sa mga dingding sa gilid ng hurno sa mga ceramic rack, ngunit ang disenyo na ito ay hindi gaanong maginhawa sa mga tuntunin ng tiyak na kapangyarihan na inilagay sa dingding at ang antas ng proteksiyon ng mga heaters kaysa sa pagtatayo ng wire-on-rack mga pampainit. Dapat itong idagdag na ang mga ceramic na istante ay karaniwang gumaganap nang hindi maganda sa pagpapatakbo, dahil sa kaganapan ng kanilang pagbasag, upang mapalitan ang nasira na istante, kinakailangan na ilipat ang pagmamason (Larawan 4, d).

kanin. 4. Mga disenyo ng mga strip heaters: a — strip zigzag heaters sa gilid na dingding ng mga metal hook, b — strip zigzag heater sa apuyan. c — pareho sa vault, d — pareho sa ceramic shelves, e — movable high-temperature frame element, f — low-temperature frame element, g — "flat wave" heater sa ceramic tubes, h — zigzag band heater sa movable hooks, at — simbolikong pagtatalaga sa mga sukat ng band zigzag heater.

Sa vault o sa ilalim ng mga strip heaters, maaari silang magkasya sa mga channel ng pagmamason na nabuo ng mga espesyal na hugis na bato (mga beam - Fig. 4, b at c). Ang ganitong mga heater ay maaari ding gawin bilang mga movable frame (Fig. 4-53, e) Bilang karagdagan, na may arched vault, ang mga zigzag ng tape ay maaaring isabit sa movable metal hooks.

Sa mga electric heater at forced-air furnace, ang mga band heater ay dapat na idinisenyo upang ang ibabaw ng heater ay madaling ma-access hangga't maaari para sa pamumulaklak gamit ang isang gas stream. Ang isang halimbawa ng naturang konstruksiyon ay ipinapakita sa fig. 3, b.

Ang mas makapal ang mga zigzag heaters, mas mahaba ang pampainit ay maaaring ilagay sa oven, ngunit mas malaki ang proteksyon ng mga pagliko, mas masahol pa ang ibabaw ng sinturon. Samakatuwid, ang mga tinanggap na sukat ng mga strip zigzag heaters ay itinatag, na tinitiyak ang kanilang sapat na lakas at mababang proteksyon sa isa't isa.

Para sa layuning ito, sinusubukan nilang masiyahan ang mga sumusunod na ratios (notation ayon sa Fig. 4, i): b / a = 5 ÷ 20, ang pinakakaraniwang ratio ng lapad ng strip sa kapal nito ay 10. zigzag step h> 1.8b , ang strip radius ay bilugan upang maiwasan ang baluktot na bali r>

Para sa mga temperatura ng pampainit hanggang sa 1000 ° C sa mga pang-industriyang hurno, ginagamit ang isang tape na may sukat na hindi bababa sa 1X10 mm, sa mas mataas na temperatura, hindi bababa sa 2X20 mm.

Sa temperatura hanggang sa 1000 ° C, ang taas ng zigzag B sa dingding ay maaaring mag-iba mula 150 hanggang 400-600 mm, ngunit para sa bawat 200 mm isang hanay ng mga spacer ang kailangan, iyon ay, sa 200-400 mm, isang hilera ng spacer, at sa 400 —600 mm - dalawang linya. Sa arko at sa apuyan, upang maiwasan ang pag-aayos ng mga heaters, ang taas ng zigzag B ay dapat na limitado sa 250 mm. Ang mga rekomendasyong ito ay maaaring palawigin sa iron-chromium-aluminum alloys.

Para sa mga temperatura ng pampainit mula 1000 hanggang 1100 ° C, ang tinukoy na mga sukat ng limitasyon ay maaaring nakalaan para sa Kh20N80 at Kh20N80T na haluang metal, para sa iron-chromium-aluminum alloys, ang dimensyon B na may vertical na posisyon ng zigzag ay dapat na limitado sa 250 mm, at na may pahalang na posisyon 150 mm.

Sa mga temperatura ng pampainit sa itaas 1100 ° C, ang tanging katanggap-tanggap na disenyo ng mga strip heaters para sa parehong bubong at sa ilalim ay isang patag na alon sa mga ceramic tubes (Larawan 2, g). Ang haba ng zigzag B sa kasong ito ay maaaring kunin bilang 75-100 mm. Para sa mga sidewall heaters, maaaring gumamit ng disenyo na may mga ceramic hook, na nililimitahan ang taas ng zigzag sa 150mm.

Sa mga nagdaang taon, malawakang ginagamit ang mga zigzag wire heaters. Para sa mga heater na ito, ang zigzag step h ay ginagawang katumbas ng (5 ÷ 9) d.

Kapag gumagamit ng iron-chromium-aluminum alloys sa mga hurno na may operating temperature sa itaas 1000 ° C, ang lahat ng bahagi ng refractory masonry na maaaring makipag-ugnayan sa mga heaters (ceramic hook at divider, istante, tubo, channel, atbp.) ay dapat gawin ng mga high-oxide na materyales na aluminyo na may pinakamababang nilalaman ng mga iron oxide.

Ang mga tape zigzag ay kadalasang sinusugat ng kamay gamit ang isang simpleng lever device. Ang mga spiral ay nasugatan sa isang lathe sa isang makinis na mandrel nang mahigpit, pagkatapos ay ang nagresultang spiral ay nakaunat sa nais na pitch.

kanin. 5. Selyadong heater outlet: 1 — housing, 2, 6 — insulating sleeves, 3 — spacer ring, 4 — asbestos gasket, 5 — coupling nut, 7 — heater outlet.

Dahil pagkatapos alisin ang spiral mula sa mandrel, ito ay nagbubukas ng kaunti, pinatataas ang diameter nito (sa pamamagitan ng mga 1-3 mm), ang mandrel ay dapat kunin na may mas maliit na diameter kaysa sa mga kalkulasyon.Ang pagbawas na ito ay nakasalalay sa pagkalastiko ng materyal at dapat na matukoy nang eksperimento para sa bawat batch. Sa mga planta ng kuryente, ang mga zigzag heater ay ginawa sa mga espesyal na makina.

Ang mga outlet ng mga heaters hanggang sa temperatura na 1000 ° C ay gawa sa heat-resistant steel, chrome-nickel o chrome, para sa mas mataas na temperatura - ng haluang metal 0X23Yu5A (EI-595). Para sa layuning ito, kumuha ng wire rod, isang baras na may cross-section na katumbas ng 3-4 beses ang cross-section ng heater, upang mabawasan ang paglabas ng init sa mga wire. Ang bahagi ng outlet na matatagpuan sa mababang temperatura zone, upang makatipid ng mga mamahaling materyales, ay maaaring gawin ng ordinaryong carbon steel. Ang mga karaniwang disenyo ng lead para sa wire at strip heaters ay ipinapakita sa Fig. 5.

Sa zigzag strip heating elements, ang magkaparehong shielding ng mga indibidwal na zigzag ay medyo malaki pa rin, kahit na may pitch na lampas sa dalawang beses ang lapad ng strip. Mas magiging kapaki-pakinabang ang disenyo ng mga heater sa paraang nakaharap ang strip sa produkto na may sa malawak na bahagi, ngunit nangangailangan ito ng maraming hinang dahil ang bawat pagliko ng strip ay may dalawang welds at ang disenyo ng pampainit ay mahal at madaling kapitan ng pag-warping.

Samakatuwid, kahit na ang mga naturang heaters ay ginagamit sa ilang mga kaso, ngunit para lamang sa mga maliliit na hurno. Nagbibigay ang mga ito ng makabuluhang pagtitipid sa materyal kumpara sa mga strip at lalo na sa mga wire heater at nagbibigay-daan sa iyong makakuha ng bahagyang mas mataas na partikular na kapangyarihan sa ibabaw ng dingding para sa parehong pagkonsumo ng materyal.

Ang mga heaters na may cast rims, cast mula sa nichrome at nakabitin sa mga espesyal na kawit, ay lumalapit din sa mga flat heaters (Larawan 6).Ang iba't ibang mga heater, siyempre, ay maaari lamang gawin gamit ang malalaking cross-section, at samakatuwid ay ginagamit ang mga ito sa malalaking furnace o nangangailangan ng pinababang boltahe. Ang kanilang kalamangan ay mataas na pagiging maaasahan at isang mahabang buhay ng serbisyo, na sinusukat sa sampu-sampung libong oras. Karaniwang pinaniniwalaan na ang wastong kalkulado at dinisenyo na mga nichrome heater ay dapat gumana mula 6000 hanggang 12000 na oras (sa ilalim ng kasalukuyang).

Sa muffle at tube furnace, ang mga wire at strip heaters ay direktang sinusugat sa isang ceramic muffle o tube, bukod pa rito, upang ang mga pagliko ng coil sa panahon ng pagpapalawak mula sa pag-init ay hindi humina at hindi lumipat mula sa kanilang lugar, ang mga keramika ay ibinibigay sa mga channel. kung saan inilalagay ang tape o wire. Ang isa pang paraan upang ayusin ang mga liko ng heater sa ceramic ay ang pahiran ang huli pagkatapos ng paikot-ikot na may isang layer ng refractory clay na may fireclay.

kanin. 6. Mga pampainit ng tag-init.

kanin. 7. Mga pampainit ng rod tube.

Sa mga hurno hanggang sa temperatura na 400-500 ° C, marami pang uri ng mga heater. Bilang karagdagan sa mga spiral at band zigzag heaters na may bukas na kawad, katulad ng sa mas mataas na temperatura ng mga furnace, mayroong mga mapagpapalit na disenyo ng elemento ng pag-init, na maginhawa dahil magagamit ang mga ito upang makagawa ng anumang kapangyarihan at sa parehong oras kapag sila ay nasusunog, tulad ng ang mga elemento ay madaling palitan. ekstrang.

Ang tubular rod heating elements ay isang set ng mga porselana na insulator na binibitbit sa isang heat-resistant o steel rod at inilagay sa isang steel tube, hinangin sa isang dulo at sarado na may lead insulator sa kabilang dulo. Ang isang nichrome spiral ay nasugatan sa mga porselana na insulator na hinangin sa isang dulo sa insulator wire at sa kabilang dulo sa center rod.

Minsan ang puwang sa pagitan ng tubo at ng pampainit ay puno ng buhangin ng kuwarts. Ang mga heaters ng ganitong uri ay maaaring gamitin hanggang sa 400-500 ° C at may refractory tubes hanggang 1000 ° C at lalo na maginhawa para sa malalaking furnaces kung saan kinakailangan upang protektahan ang heater mula sa mekanikal na pinsala o mula sa pagkilos ng kinakaing unti-unti na mga singaw ( Larawan 7).

Ang malaking interes ay ang tinatawag na "tubular" na mga elemento ng pag-init (Larawan 8). Binubuo ang mga ito ng isang bakal na tubo, kasama ang axis kung saan matatagpuan ang isang nichrome spiral, na hinangin sa mga output bolts sa mga dulo ng heater. Ang puwang sa pagitan ng spiral at ng mga dingding ng tubo ay puno ng periclase, mala-kristal na magnesium oxide, na may mahusay na pagkakabukod ng kuryente at sa parehong oras ay may mataas na thermal conductivity. Ang paggawa ng mga elemento ng pag-init ay isinasagawa bilang mga sumusunod.

Ang isang nichrome spiral na sugat sa isang bakal na baras ay mahigpit na naka-mount sa axially sa inihandang nalinis na bakal na tubo, ang tubo ay naayos nang patayo sa isang vibrating machine at napuno ng periclase powder na dumaan sa magnetic separator. Pagkatapos ay aalisin ang baras mula sa tubo at ipapasa sa isang forging machine, na humahampas nito sa paligid ng circumference, na nagiging sanhi ng pagbaba ng diameter nito at ang periclase ay maging napakasiksik.

Ang mga selyadong lead insulators ay nakakabit sa mga gilid ng tubo, pagkatapos nito, salamat sa periclase gasket, maaari itong baluktot sa anumang paraan at bigyan ng isang maginhawang hugis. Sa form na ito, ang mga tubular na elemento ay maaaring gamitin upang magpainit ng hangin (electric heaters), langis, nitrates at kahit na matunaw ang mababang-natutunaw na mga metal tulad ng lata, tingga, babbitt.Sa huling kaso, upang maiwasan ang mabilis na kaagnasan ng metal pipe wall, ito ay paunang napuno ng cast iron, na bumubuo ng isang napakalaking plato, sa loob kung saan mayroong isang pantubo na elemento ng pag-init.

kanin. 8. Mga pantubo na pampainit.

Ang paggamit ng mga tubular heaters para sa mga paliguan na may saltpeter ay lubos na kanais-nais, dahil kumpara sa mga paliguan na may panlabas na pag-init, binabawasan nito ang pagbawas ng pagkonsumo ng enerhiya, pinatataas ang kaligtasan ng mga paliguan at isang malaking pag-save ng nichrome. Gayunpaman, para sa kanilang kasiya-siyang operasyon sa nitrates, lalo na sa mga temperatura na 500 ° C at sa itaas, kinakailangan na gumawa ng double jacket ng tubo, paglalagay sa handa na pampainit ng pangalawang tubo, nikel, lumalaban sa init.

Kapag ginamit sa mga electric heater, ang mga ito ay may palikpik upang mapataas ang paglipat ng init sa hangin.

Ang mga tubular heaters ay napakalawak para sa paggawa ng mga kagamitan sa pagpainit ng sambahayan.

Ang mga tubular heaters ay gumagana nang may kapangyarihan mula sa ilang daang watts hanggang ilang kilowatts.

Ang data sa mga tube heaters na ginawa ng aming industriya ay makukuha sa mga katalogo.