Общая часть

При изучении этой темы следует понять принципы классификации электротермических установок (ЭТУ), обратив внимание на способы превращения электрической энергии в тепловую.

Определение электрических нагрузок, создаваемых ЭТУ, необходимо для выбора схем электроснабжения, расчета питающих линий, выбора оборудования, настройки аппаратуры защиты и автоматики и т.п. Удельное потребление электроэнергии, мощность и КПД ЭТУ любого типа могут быть определены в результате проведения теплового расчета, основанного на законах теплопередачи.

Для удобства изучения процесс распространения тепла расчленяется на три более простые явления: теплопроводность, конвекцию и лучистый теплообмен.

Необходимо рассмотреть стационарный процесс передачи тепла через плоскую однородную стенку бесконечных и конечных размеров, ознакомиться с получением формул теплопроводности для многослойной плоской и многослойной цилиндрической стенки и, анализируя эти формулы, уметь предлагать мероприятия, направленные на снижение тепловых потерь теплопроводностью.

При изучении конвективного теплообмена достаточно воспользоваться упрощенным уравнением теплопередачи при естественной и принудительной конвекции. Необходимо четко представлять влияние геометрических размеров стенок печи, физических свойств омывающей стенку среды, перепада температур, скорости движения среды и других факторов на коэффициент теплоотдачи конвекцией, а также понять, что особенно высока доля конвективного теплообмена в тепловом балансе низкотемпературных печей. Необходимо изучить мероприятия по снижению конвективного теплообмена.

При изучении теплообмена излучением рассматриваются понятия абсолютно черного и абсолютно белого тел. На основании законов Стефана-Больцмана, Планка и Вина необходимо получить практические расчетные формулы лучеиспускания «серого» тела. Примерами, в которых лучистый теплообмен доминирует над другими видами теплообмена, могут служить потери тепла через открытые дверцы и крышки высокотемпературных печей, передача тепла от нагревательных элементов в печах сопротивления косвенного действия к нагреваемым изделиям и т.п. Анализируя формулы лучеиспускания, студент должен представлять ряд мероприятий, способных снижать, а при необходимости повышать, теплообмен излучением.

Следует помнить, что от материалов, используемых в печестроении, зависят не только капитальные затраты, но также и эксплуатационные, в том числе и удельный расход электроэнергии. Поэтому необходимо ясно представлять себе требования, которые предъявляются к материалам, применяемым в печестроении, и знать названия и основные свойства наиболее широко используемых огнеупорных, теплоизоляционных и жароупорных материалов.

При изучении способов измерения и регулирования температуры в электрических печах необходимо кратко ознакомиться с различными типами приборов для измерения температуры и их устройством. Более подробно следует рассмотреть термоэлектрические пирометры и уметь определять ошибки при измерениях этими приборами. Необходимо знать характеристики наиболее распространенных термопар и компенсационных проводов. После рассмотрения различных принципов автоматического регулирования температуры следует обратить особое внимание на двух позиционное регулирование – периодическое включение и отключение части или всех нагревателей для стабилизации температуры в печи или ее изменения по определенному закону.

Вопросы для самопроверки

1. Как классифицируются ЭТУ?

2. Для каких целей необходимо проводить тепловой расчет ЭТУ?

3. Перечислите основные виды теплопередачи.

4. Приведите примеры мероприятий по снижению или увеличению теплообмена излучением.

5. Каково назначение огнеупорных, теплоизоляционных и жароупорных материалов? Приведите примеры и опишите свойства.

6. Какие типы приборов измерения температуры в ЭТУ вы знаете?

7. Опишите устройство и объясните принцип действия термоэлектрических пирометров.

8. В чем заключается сущность двухпозиционного регулирования температуры?