Дипломная работа: Электрический расчет и автоматизация электротермической установки

сталь

7000 C

Воздух, газы,

смеси газов

Нагрев в спокойном воздухе 2.2 Углеродистая сталь до 450 °C 11000 T то же то же 5.0 Нержавеющая сталь до 750 °C 11000 O то же Нагрев в движущемся воздухе со скоростью не менее 5 м/c 5.5

Углеродистая

сталь

до 450 °C

11000 K то же то же 6.5 Нержавеющая сталь до 750 °C 11000 И Жиры, масла Нагрев в ваннах и др. емкостях 3.0 Углеродистая сталь до 300 °C 7000

В качестве нагревательных сопротивления ПЭН используют металлическую фольгу, уложенную в виде ткани; полупроводниковые и композиционные материалы. Для ПЭН более перспективны композиционные материалы, состоящие из двух и более компонентов. В композиционных ПЭН нагревательные сопротивления изготовляют из графитизированного или металлического материала в виде токопроводящей ткани. Наиболее распространена углеграфитовая ткань УТТ-2 с допустимой температурой на поверхности до 463 К.

Таблица 3. Коэффициент монтажа К_м для электронагревателей сопротивления (в спокойном воздухе).

Конструктивное выполнение нагревателя	Км
Проволока натянутая горизонтально	1
Проволока на огнестойком каркасе	0.7
Проволочная спираль в воздухе	0.8…0.9
Проволочная спираль на огнеупорном держателе	0.6…0.7
Нагревательный элемент между двумя слоями огнеупорной изоляции	0.5…0.6
Нагревательное сопротивление с герметизированным исполнением (достаточно мощным слоем электрической изоляции, например ТЭНы)	0.3…0.4

Таблица 4. Коэффициент среды К_с для различных условий.

Условия работы нагревателя	Кс
В спокойном воздухе	1
В воздушном потоке, скорость которого 1…3…5…10 м/с	1.1…1.8…2.1…3.1
В спокойной воде	2.5
В потоке жидкости	3…3.5

2. Материалы для электрических нагревателей и требования, предъявляемые к ним

Нагревательное сопротивление-резистивное тело, наиболее ответственный элемент электрического нагревателя, от которого зависит надежность и долговечность его работы в заданном технологическом режиме. Поэтому к материалам для нагревательных элементов предьявляются особые требования, основанные на следующих: достаточные жаростойкость и жаропрочность ( не должны окислятся и терять механических свойств при высоких температурах); большое удельное электрическое сопротивление (должны обеспечивать возможность включения на сетевое напряжение при небольшой длинне нагревателя) и малый температурный коэффициент сопротивления ( должны незначительно изменять сопротивление при изменении температуры ); стабильность размеров и электрических свойств .

В зависимости от температурного режима и технологических условий нагреваемой cреды для изготовления электрических нагревателей используют металлические и неметаллические материалы. Для низко- и средне-температурных установок широко применяют специальные сплавы: хромоникелевые и железохромоникелевые. Наиболее распространены нихромы. В низкотемпературных установках ( до 620 К) электрические нагреватели выполняют из дешевого и доступного материала — углеродистой стали. Неметаллические нагреватели используют нагреваватели используют в высокотемпературных установок. В ЭТУ с рабочей температурой до 1570 К применяют стержневые цилиндрические нагреватели из карборунда, а с температурой до 1870 К — из дисилицида молибдена. В высокотемпературных вакуумных печах с температурой нагрева до 3270 К используют графитовые нагреватели в виде стержней, трубок, пластин и другой формы.

Электрические нагреватели из карборунда, дисилицида и графита обладают высоким сопротивлением и переменными температурным коэффициентом сопротивления. Питание на эти нагреватели подается от понижающего трансформаторов с регулируемым вторичным напряжением.

В качестве электроизоляционного наполнителя ТЭНов используется периклаз (плавленый оксид магния, который получают в дуговых электропечах, плавкой магнийсодержащих веществ). К данному наполнителю предъявляются следующие требования:

- низкая удельная электропроводимость;

- высокая электрическая прочность;

- химическая нейтральность;

- достаточно высокий коэффициент теплопроводности;

- низкая влагопоглащаемость;

- достаточная сыпучесть.

В качестве оболочек ТЭНов используют тонкостенные металлические трубы ( латунные, алюминиевые, стальные)

Латунь - до 250 °C;

Алюминий - до 350 °C;

Углеродистая сталь - до 450 °C;

Нержавеющая сталь - до 750 °C;

Основным требованием предъявляемым к оболочке является механическая прочность, для защиты нагревательного элемента от механических повреждений.

Для повышения долговечности нагревателей применяют защитные покрытия (хромникелевые и др.). Такие покрития увеличивают ресурс нагревателей в несколько раз при работе в водных растворах.

Для герметизации ТЭНов прииеняют:

- кремнийорганические лаки и эмали;