Thiết kế các bộ phận làm nóng cho lò điện

Các bộ phận làm nóng của hầu hết các lò công nghiệp là dải hoặc dây. 1 cho thấy thiết bị của lò sưởi dây nichrom thông thường, cấu trúc được sử dụng để cố định nó trên mái nhà, trên tường và trong lòng lò, và thiết kế của dây dẫn. Thông thường, dây có đường kính từ 3 đến 7 mm được sử dụng để sản xuất máy sưởi cho lò công nghiệp. Tuy nhiên, đối với các lò có nhiệt độ hoạt động từ 1000 ° C trở lên, không nên sử dụng dây có đường kính nhỏ hơn 5 mm.

Các tỷ lệ giữa bước h của hình xoắn ốc và đường kính D của nó và đường kính của dây d (Hình 1, k) được chọn theo cách để tạo điều kiện thuận lợi cho việc đặt các bộ gia nhiệt trong lò, để đảm bảo đủ độ cứng của chúng đồng thời việc truyền nhiệt từ chúng sang sản phẩm không quá phức tạp.

Đường kính của hình xoắn ốc càng lớn và độ cao của nó càng dày thì càng dễ đặt lò sưởi vào lò, nhưng khi đường kính tăng lên, độ bền của hình xoắn ốc giảm xuống và xu hướng các vòng quay của nó chồng lên nhau tăng lên .Mặt khác, khi mật độ của cuộn dây tăng lên, hiệu ứng che chắn của phần quay của nó đối diện với các sản phẩm ở phần còn lại tăng lên và do đó, việc sử dụng bề mặt của nó kém đi.

Thực tế đã thiết lập các tỷ lệ khá rõ ràng, được khuyến nghị giữa đường kính dây, bước ren và đường kính xoắn ốc đối với dây có đường kính từ 3 đến 7 mm. Các tỷ lệ này như sau: h > 2d và D = (6 ÷ 8) d đối với nichrom và đối với hợp kim sắt-crom-nhôm kém bền hơn D = (4 ÷ 6) d.

Cơm. 1. Lò sưởi dây: a — lò sưởi dây ngoằn ngoèo trên móc kim loại ở tường bên: b — lò sưởi dây ngoằn ngoèo trong lò sưởi, c — giống nhau trong hầm, d — giống nhau trên kệ gốm, e — dây xoắn ốc trên gạch nhô ra trên tường bên c bằng cách kết nối với móc, f — dây xoắn trong đá hình vòm và trong trục lò sưởi, g — dây xoắn trên giá gốm, h — dây xoắn trên ống gốm và — đầu ra của lò sưởi bằng dây, k — ký hiệu tượng trưng của kích thước của lò sưởi với dây

Đối với dây mỏng hơn, tỷ lệ đường kính của vòng xoắn và dây, cũng như bước của vòng xoắn, thường được lấy lớn hơn. Các tỷ lệ này áp dụng cho các hình xoắn ốc được đặt trên giá (để các hình xoắn ốc không bị phồng lên, chúng phải được buộc cứ sau 300 - 500 mm vào các móc được nhúng trong khối xây) và trong các rãnh của lớp lót của tường và hầm, cũng như trong hầm đá.

Tuy nhiên, gần đây, lò sưởi xoắn ốc dựa trên ống gốm đã trở nên phổ biến hơn (Hình 2).Từ quan điểm phân phối bức xạ và năng lượng trên các bức tường của lò, những lò sưởi như vậy gần như tương đương với các xoắn ốc bức xạ tự do và ngược lại, chúng hiệu quả hơn nhiều so với xoắn ốc trong các kênh hoặc trên kệ.

Mặt khác, với chúng, mỗi chỗ uốn cong nằm trên bề mặt của ống và ngay cả khi nó bị chùng xuống ở một mức độ nào đó (thu được hình bầu dục) khi nung nóng, điều này không làm giảm các đặc tính của nó. Do đó, vì một lò sưởi như vậy ít tải hơn các lò sưởi khác và trong đó, các vòng quay riêng lẻ không thể nằm chồng lên nhau, nên nếu cần, nó có thể đưa tỷ lệ đường kính của đường xoắn ốc lên đường kính của dây lên tới 10 và đối với hợp kim sắt-crom-nhôm - lên tới 8.

Cơm. 2. Thiết kế lò sưởi xoắn ốc có dây trên ống gốm: a — lò sưởi hồ quang, b — ống trên các bức tường bên, cố định trên hệ thống treo chịu nhiệt, c — giống nhau trong các rãnh của trụ gốm, d — ống trong lò sưởi.

Thiết kế này đặc biệt thuận lợi cho thiết kế sau vì nó cho phép vật liệu co giãn tự do. Ngoài ra, như Hình 2, các thiết kế lò sưởi bằng dây trên ống gốm đã được phát triển để lắp đặt không chỉ trên tường lò mà còn trên mái nhà và trong lò sưởi, và trong các trường hợp sau, lò sưởi có thể được được làm ở dạng khung di động, những khung như vậy có thể dễ dàng đưa vào lò và thay thế trong quá trình nung. dự phòng mà không dừng lò.

Do đó, thiết kế của lò sưởi xoắn ốc với dây trên ống gốm rất linh hoạt cả về việc sử dụng vật liệu và vị trí của lò sưởi trong buồng lò.Tỷ lệ giữa đường kính trong của hình xoắn ốc với đường kính ngoài của ống đối với các lò sưởi như vậy có thể lấy xấp xỉ 1,1-1,2, khoảng cách giữa các trục của ống bằng 1,5-2 lần đường kính của hình xoắn ốc.

Đối với lò sưởi điện và lò có lưu thông không khí cưỡng bức, việc sử dụng lò sưởi xoắn ốc trên ống gốm ít được mong muốn hơn, vì điều này làm giảm hệ số truyền nhiệt của lò sưởi, việc sử dụng xoắn ốc trên giá hoặc trong các kênh lót là hoàn toàn không thể chấp nhận được đối với lò sưởi cùng một lý do ( ngoại trừ trường hợp dòng khí có thể được hướng dọc theo hình xoắn ốc, theo hướng của trục của nó).

Trong các lò như vậy, tốt hơn là sử dụng các cấu trúc có hình xoắn ốc thổi tự do, được kẹp giữa các chất cách điện ở những khoảng nhất định hoặc buộc vào chất cách điện sau (Hình 3). Nếu bộ gia nhiệt xoắn ốc của ống gốm được sử dụng trong các cấu trúc như vậy (ở nhiệt độ cao hơn), thì tỷ lệ đường kính của đường xoắn ốc trên đường kính của ống phải được tăng lên 1,5.

Cơm. 3. Thiết kế của (a) dây và (b) các bộ phận làm nóng dải của lò sưởi điện.

Máy sưởi băng được chế tạo ở dạng ngoằn ngoèo với nhiều kích cỡ khác nhau và được gắn trên kim loại (thép chịu nhiệt hoặc nichrom) hoặc móc gốm (Hình 4). Móc kim loại được nhúng trong khối xây của tường (trong các đường nối giữa các viên gạch hoặc trong các rãnh của gạch đặc biệt), móc gốm là phần phát triển của những viên đá đặc biệt được đặt trong khối xây.

Đối với các phần dưới, các đường ngoằn ngoèo không đóng lại khi cong vênh, các miếng đệm được đặt giữa chúng, đó là các ống lót bằng gốm nung hoặc nhôm được đặt trên các chốt chịu nhiệt hoặc niken được nhúng trong khối xây.Các ống lót được gắn vào các chốt bằng chốt nichrom. Với móc gốm, các dải phân cách cũng được làm hoàn toàn bằng gốm (Hình 4, a).

Trong bộ lễ phục. 4, h cho thấy thiết kế của các móc và miếng đệm gốm có thể tháo rời. Thiết kế này rất hữu ích vì nó cho phép bạn dễ dàng thay thế các móc trong trường hợp bị hỏng.

Lò sưởi ngoằn ngoèo cũng có thể được gắn trên các bức tường bên của lò trên giá đỡ bằng sứ, nhưng thiết kế này thậm chí còn kém tiện lợi hơn về công suất cụ thể đặt trên tường và mức độ che chắn của lò sưởi so với việc xây dựng dây trên giá đỡ lò sưởi . Về vấn đề này, cần nói thêm rằng các kệ gốm thường hoạt động kém, vì trong trường hợp chúng bị vỡ, để thay thế kệ bị hư hỏng, cần phải di chuyển khối xây (Hình 4, d).

Cơm. 4. Thiết kế của lò sưởi dải: a — lò sưởi dải ngoằn ngoèo trên thành bên của móc kim loại, b — lò sưởi dải ngoằn ngoèo trong lò sưởi. c — giống nhau trong hầm, d — giống nhau trên giá gốm, e — bộ phận khung nhiệt độ cao có thể di chuyển, f — bộ phận khung nhiệt độ thấp, g — bộ gia nhiệt "sóng phẳng" trên ống gốm, h - bộ gia nhiệt dạng dải ngoằn ngoèo trên móc di động, và - ký hiệu tượng trưng về kích thước của bộ gia nhiệt hình chữ chi.

Trong hầm hoặc ở dưới cùng của lò sưởi dải, chúng có thể vừa với các kênh xây được hình thành bởi những viên đá có hình dạng đặc biệt (dầm - Hình 4, b và c). Những lò sưởi như vậy cũng có thể được chế tạo dưới dạng khung di động (Hình 4-53, e) Ngoài ra, với vòm cong, các dải băng ngoằn ngoèo có thể được treo trên các móc kim loại có thể di chuyển được.

Trong lò sưởi điện và lò đốt không khí cưỡng bức, lò sưởi băng phải được thiết kế sao cho bề mặt của lò sưởi có thể tiếp cận được để thổi bằng dòng khí. Một ví dụ về cấu trúc như vậy được hiển thị trong hình. 3, b.

Lò sưởi ngoằn ngoèo càng dày thì có thể đặt lò sưởi trong lò càng lâu, nhưng khả năng bảo vệ các vòng quay càng lớn thì bề mặt của đai càng xấu. Do đó, các kích thước được chấp nhận của máy sưởi dải ngoằn ngoèo đã được thiết lập, đảm bảo đủ độ bền và khả năng bảo vệ lẫn nhau thấp.

Với mục đích này, họ cố gắng đáp ứng các tỷ lệ sau (ký hiệu theo Hình 4, i): b / a = 5 ÷ 20, tỷ lệ phổ biến nhất giữa chiều rộng của dải và độ dày của dải là 10. bước ngoằn ngoèo h> 1.8b , bán kính dải được làm tròn để tránh gãy uốn r>

Đối với nhiệt độ lò sưởi lên tới 1000 ° C trong lò công nghiệp, băng có kích thước ít nhất 1X10 mm được sử dụng, ở nhiệt độ cao hơn, ít nhất là 2X20 mm.

Ở nhiệt độ lên tới 1000 ° C, chiều cao của hình chữ chi B trên tường có thể thay đổi từ 150 đến 400-600 mm, nhưng cứ 200 mm thì cần một hàng miếng đệm, nghĩa là ở mức 200-400 mm, một hàng miếng đệm và ở 400 —600 mm - hai vạch. Trên vòm và trong lò sưởi, để tránh bộ tản nhiệt lắng xuống, chiều cao của đường ngoằn ngoèo B phải được giới hạn ở mức 250 mm. Những khuyến nghị này có thể được mở rộng cho các hợp kim sắt-crom-nhôm.

Đối với nhiệt độ gia nhiệt từ 1000 đến 1100 ° C, kích thước giới hạn quy định có thể được dành riêng cho hợp kim Kh20N80 và Kh20N80T, đối với hợp kim sắt-crom-nhôm, kích thước B với vị trí thẳng đứng của hình chữ chi phải được giới hạn ở 250 mm và với vị trí nằm ngang 150 mm.

Ở nhiệt độ lò sưởi trên 1100 ° C, thiết kế dải sưởi duy nhất được chấp nhận cho cả mái và đáy là sóng phẳng trên ống gốm (Hình 2, g). Chiều dài của zíc zắc B trong trường hợp này có thể lấy là 75-100 mm. Đối với máy sưởi có vách ngăn, có thể sử dụng thiết kế có móc gốm, giới hạn chiều cao hình chữ chi ở mức 150mm.

Trong những năm gần đây, máy sưởi dây zigzag đã được sử dụng rộng rãi. Đối với những lò sưởi này, bước ngoằn ngoèo h được lấy bằng (5 ÷ 9) d.

Khi sử dụng hợp kim sắt-crom-nhôm trong lò có nhiệt độ hoạt động trên 1000 ° C, tất cả các bộ phận của khối xây chịu lửa có thể tiếp xúc với lò sưởi (móc và vách ngăn bằng gốm, kệ, ống, kênh, v.v.) vật liệu nhôm oxit cao với hàm lượng oxit sắt tối thiểu.

Băng zigzag thường được quấn bằng tay bằng một thiết bị đòn bẩy đơn giản. Các xoắn ốc được quấn chặt trên máy tiện trên một trục gá nhẵn, sau đó xoắn ốc thu được được kéo dài đến cao độ mong muốn.

Cơm. 5. Ổ cắm lò sưởi bịt kín: 1 — vỏ, 2, 6 — ống cách nhiệt, 3 — vòng đệm, 4 — miếng đệm amiăng, 5 — đai ốc khớp nối, 7 — ổ cắm lò sưởi.

Vì sau khi tháo xoắn ốc ra khỏi trục gá, nó sẽ bung ra một chút, làm tăng đường kính (khoảng 1-3 mm), trục gá nên được lấy với đường kính nhỏ hơn so với tính toán.Mức giảm này phụ thuộc vào độ đàn hồi của vật liệu và phải được xác định bằng thực nghiệm cho từng mẻ. Trong các nhà máy điện, lò sưởi ngoằn ngoèo được sản xuất trên các máy đặc biệt.

Đầu ra của máy sưởi lên đến nhiệt độ 1000 ° C được làm bằng thép chịu nhiệt, crôm-niken hoặc crôm, cho nhiệt độ cao hơn - bằng hợp kim 0X23Yu5A (EI-595). Với mục đích này, hãy lấy một thanh dây, một thanh có tiết diện bằng 3-4 lần tiết diện của lò sưởi, để giảm sự giải phóng nhiệt trong dây dẫn. Phần ổ cắm nằm ở vùng nhiệt độ thấp, để tiết kiệm vật liệu đắt tiền, có thể được làm bằng thép carbon thông thường. Các thiết kế dây dẫn điển hình cho bộ gia nhiệt dây và dải được thể hiện trong Hình. 5.

Trong các phần tử gia nhiệt dạng dải ngoằn ngoèo, khả năng che chắn lẫn nhau của các dải ngoằn ngoèo riêng lẻ vẫn tương đối lớn, thậm chí với bước vượt quá hai lần chiều rộng của dải. Sẽ thuận lợi hơn nếu thiết kế các thiết bị sưởi theo cách mà dải đối diện với sản phẩm với về mặt rộng, nhưng điều này đòi hỏi phải hàn rất nhiều vì mỗi lượt của dải có hai mối hàn và thiết kế lò sưởi đắt tiền và dễ bị cong vênh.

Do đó, mặc dù máy sưởi như vậy được sử dụng trong một số trường hợp, nhưng chỉ dành cho lò nhỏ. Chúng giúp tiết kiệm vật liệu đáng kể so với thiết bị sưởi dạng dải và đặc biệt là dây và cho phép bạn có được công suất bề mặt tường cụ thể cao hơn một chút với cùng mức tiêu thụ vật liệu.

Máy sưởi có vành đúc, được đúc từ nichrom và treo trên móc đặc biệt, cũng tiếp cận máy sưởi phẳng (Hình 6).Tất nhiên, các lò sưởi khác nhau chỉ có thể được chế tạo với tiết diện lớn, và do đó chúng được sử dụng trong các lò lớn hoặc yêu cầu giảm điện áp. Ưu điểm của chúng là độ tin cậy cao và tuổi thọ dài, được đo bằng hàng chục nghìn giờ. Người ta thường tin rằng các lò sưởi nichrom được tính toán và thiết kế phù hợp sẽ hoạt động từ 6000 đến 12000 giờ (dưới dòng điện).

Trong lò nung ống và lò nung ống, bộ gia nhiệt dây và dải được quấn trực tiếp trên ống hoặc ống gốm, hơn nữa, để các vòng quay của cuộn dây trong quá trình giãn nở do gia nhiệt không bị yếu đi và không di chuyển khỏi vị trí của chúng, gốm sứ được cung cấp với các kênh trong đó băng hoặc dây được đặt. Một cách khác để cố định các vòng quay của lò sưởi trên gốm là phủ lớp sau sau khi cuộn bằng một lớp đất sét chịu lửa bằng đất sét nung.

Cơm. 6. Máy sưởi mùa hè.

Cơm. 7. Lò sưởi ống que.

Trong các lò có nhiệt độ lên tới 400-500 ° C, có nhiều loại máy sưởi hơn. Ngoài lò sưởi hình xoắn ốc và dải zigzag có dây hở, giống như ở lò nhiệt độ cao hơn, còn có các thiết kế bộ phận làm nóng có thể hoán đổi cho nhau, thuận tiện ở chỗ chúng có thể được sử dụng để tạo ra bất kỳ nguồn điện nào và đồng thời khi chúng cháy hết, chẳng hạn các phần tử dễ dàng thay thế. dự phòng.

Các bộ phận gia nhiệt dạng thanh hình ống là một bộ sứ cách điện được xâu trên một thanh chịu nhiệt hoặc thép và được đặt trong một ống thép, được hàn ở một đầu và được đóng bằng một chất cách điện bằng chì ở đầu kia. Một vòng xoắn niken được quấn trên chất cách điện bằng sứ được hàn ở một đầu với dây cách điện và đầu kia với thanh trung tâm.

Đôi khi không gian giữa đường ống và lò sưởi chứa đầy cát thạch anh. Máy sưởi loại này có thể được sử dụng ở nhiệt độ lên tới 400-500 ° C và với các ống chịu lửa lên đến 1000 ° C và đặc biệt thuận tiện cho các lò lớn cần bảo vệ máy sưởi khỏi hư hỏng cơ học hoặc khỏi tác động của hơi ăn mòn ( Hình 7).

Rất đáng quan tâm là cái gọi là các bộ phận làm nóng "hình ống" (Hình 8). Chúng bao gồm một ống thép, dọc theo trục có một vòng xoắn niken, được hàn vào các bu lông đầu ra ở hai đầu của lò sưởi. Khoảng trống giữa xoắn ốc và thành ống chứa đầy pericla, magie oxit kết tinh, có khả năng cách điện tốt và đồng thời dẫn nhiệt cao. Việc sản xuất các bộ phận làm nóng được thực hiện như sau.

Một vết xoắn ốc bằng niken trên một thanh thép được gắn chặt theo trục trong ống thép đã được làm sạch đã chuẩn bị sẵn, ống được cố định thẳng đứng trên một máy rung và chứa đầy bột pericla đi qua bộ tách từ. Sau đó, thanh này được lấy ra khỏi ống và đưa qua một máy rèn, máy này sẽ rèn nó xung quanh chu vi, làm cho đường kính của nó giảm xuống và lớp periclase trở nên rất đặc.

Các chất cách điện chì kín được gắn vào các cạnh của ống, sau đó, nhờ miếng đệm periclase, nó có thể uốn cong theo bất kỳ cách nào và có hình dạng thuận tiện. Ở dạng này, các phần tử hình ống có thể được sử dụng để làm nóng không khí (máy sưởi điện), dầu, nitrat và thậm chí để nấu chảy các kim loại có nhiệt độ nóng chảy thấp như thiếc, chì, babbitt.Trong trường hợp thứ hai, để tránh sự ăn mòn nhanh chóng của thành ống kim loại, nó được đổ đầy gang trước, tạo thành một tấm lớn, bên trong có một bộ phận làm nóng hình ống.

Cơm. 8. Lò sưởi hình ống.

Việc sử dụng máy sưởi hình ống cho phòng tắm bằng muối là rất mong muốn, bởi vì so với phòng tắm có hệ thống sưởi bên ngoài, nó làm giảm mức tiêu thụ năng lượng, tăng độ an toàn của phòng tắm và tiết kiệm rất nhiều nichrom. Tuy nhiên, để chúng hoạt động tốt trong nitrat, đặc biệt là ở nhiệt độ từ 500 ° C trở lên, cần phải tạo ra một lớp vỏ kép của ống, đặt trên lò sưởi đã chuẩn bị sẵn một ống thứ hai, niken, chịu nhiệt.

Khi được sử dụng trong lò sưởi điện, chúng được làm bằng vây để tăng khả năng truyền nhiệt vào không khí.

Lò sưởi hình ống rất phổ biến để sản xuất các thiết bị sưởi ấm gia đình.

Máy sưởi hình ống hoạt động với công suất từ ​​​​vài trăm watt đến vài kilowatt.

Dữ liệu về máy sưởi ống do ngành của chúng tôi sản xuất có sẵn trong danh mục.