1tom330

13. ELEKTROTERMIA

w gazoszczelną muflę, przedsionki i wannę hartowniczą. Ich moce są o 50 •*- 70% wyższe od podanych na rys. 13.15.

Urządzenia przelotowe buduje się z następującymi rodzajami pieców: taśmowymi przepychowymi, wózkowymi, rolkowymi, kroczącymi, przewlokowymi, karuzelowymi’ wibracyjnymi, ślimakowymi. Długości komór pieców przelotowych zawierają się w przedziale od ok. jednego do kilkudziesięciu metrów, ich moce od kilku kilowatów do kilku megawatów. Temperatury pracy mieszczą się w przedziale 150-^1500‘ C. Urządzenia te mają od jednej do kilkunastu stref grzejnych. W piecach wielostrefowych można realizować złożone procesy nagrzewania i chłodzenia wsadu.

Wytyczne doboru i eksploatacji urządzeń rezystancyjnych komorowych

Urządzenia te są stosowane w wielu dziedzinach z uwagi na łatwość kontrolowania procesów nagrzewania i chłodzenia wsadu oraz możliwości precyzyjnej kontroli składu chemicznego atmosfery technologicznej.

Powszechnie używa się ich do obróbki cieplnej metali, w szczególności stopów żelaza (procesy hartowania, odpuszczania, odprężania, wyżarzania normalizującego, nawęg-lania, azotowania) oraz wyżarzania rekrystalizacyjnego metali kolorowych. Są one stosowane do nagrzewania wsadów przed obróbką plastyczną, jak również do topienia aluminium i cynku.

Z innych zastosowań wymienić należy lutowanie miedzią, wypalanie lub spiekanie materiałów ceramicznych, proszkowych, ferromagnetycznych, jak również wypalanie w technologiach emaliowania.

W suszarnictwie używa się suszarek nieprzelotowych i przelotowych w procesach obróbki lakierów, drewna, owoców, ziarna, itp. Szerokie zastosowanie znajdują urządzenia specjalizowane, jak np. cieplarki, warniki, kotły, autoklawy.

Dobór właściwego typu urządzenia rezystancyjnego, jak również sposób jego eksploatacji — poza aspektem technologicznym — wymaga uwzględnienia wielkości produkcji, żądanej wydajności, cyklu eksploatacji, pewności pracy, kosztów eksploatacji, wymaganego poziomu automatyzacji procesu, wreszcie bezpieczeństwa i ergonomii pracy. Przy doborze urządzenia należy zadbać o:

—    dobór temperatury znamionowej (nic powinna nadmiernie przekraczać najwyższej przewidywanej temperatury eksploatacji),

—    dobrą izolację cieplną urządzeń przeznaczonych do pracy ciągłej,

—    dobór właściwego rodzaju pieca (np. przy trójzmianowej produkcji masowej powinno się stosować urządzenia przelotowe, a przy krótkotrwałych procesach cyklicznych piece o niewielkiej akumulacyjności).

Przy eksploatacji urządzenia należy przestrzegać następujących zasad:

—    wsad składający się z wiciu elementów o niewielkich rozmiarach należy ładować do komory w sposób umożliwiający równomierne i szybkie nagrzanie w całej objętości;

—    w przypadku ładowania wsadu do komory roboczej w stanie gorącym (np. piece emalierskie) otwór załadowczy powinien być otwarty jak najkrócej (celowa automatyzacja załadunku);

—    w przypadku eksploatacji okresowej (np. jedno- lub dwuzmianowej) należy wyłączyć piec na okres postoju lub obniżyć jego temperaturę postojową o kilkaset stopni.

Konstrukcja urządzeń rezystancyjnych pośrednich bezkomorowych

Są to urządzenia, w których ciepło wydzielające się w elementach grzejnych jest przekazywane do ośrodków' nagrzewanych nie umieszczonych w komorach. W zależności od sposobu przepływu ciepła od elementu grzejnego do ośrodka nagrzewanego (wsadu) wyróżnia się następujące trzy kategorie urządzeń:

1. Urządzenia kondukcyjne, w których dominującym sposobem przepływu ciepła jest kondukcja. Są one stosowane do:

—    nagrzewania części maszyn np. form do tworzyw, wtryskarek, walców do tworzyw sztucznych, gumy;

—    ogrzew ania ciągów komunikacyjnych np. odcinków jezdni i schodów, pochylni, pasów startowych (w polskich warunkach stosuje się moce jednostkowe ok. 250 W/m²);

-    ogrzewania rurociągów, zbiorników paliw, rynien i spustów dachowych. Przy ogrzewaniu rurociągów gęstość liniowa mocy w zależności od jakości izolacji cieplnej — 6 -f-15 W/m (przy średnicy rurociągu ok. 40 mm) oraz 15 -MO W/m (przy średnicy ok. 200 mm);

-    ogrzewania wnętrz (ogrzewanie sufitowe, podłogowe, ścienne realizowane z zastosowaniem kabli lub tapet 2rzejnvch o gęstościach powierzchniowych mocv ok. 120 W/m²);

— przyrządów i narzędzi grzejnych powszechnego użytku (kuchenki, pledy, lutownice, żelazka, itp.) [13.11],

2.    Urządzenia konwekcyjne, w których dominującym sposobem przekazywania ciepła jest unoszenie swobodne lub wymuszone. Są to głównie nagrzewnice przepływowe gazów i cieczy. Stosuje się w nich wyłącznie elementy grzejne metalowe w postaci skrętek, taśm, elementów rurkowych.

3.    Urządzenia akumulacyjne, których cechą znamienną jest duża akumulacyjność, umożliwiająca magazynowanie energii w> okresie poza szczytem energetycznym i oddawanie ciepła w okresie szczytu dobowego. Urządzenia te są stosowane głównie w ogrzewnictwie. Ciepło wydzielające się w metalowych elementach grzejnych jest magazynowane w masywnym rdzeniu (na ogół z magnezytu), którego temperatura sięga 620“C, moce urządzeń akumulacyjnych do ogrzewania mieszkań zawierają się w przedziale od kilku do kilkunastu kilowatów.

13.5. Nagrzewanie promiennikowe

13.5.1.    Istota metody

Nagrzewanie promiennikowe jest to nagrzewanie elektryczne pośrednie oparte na zjawisku promieniowania temperaturowego i luminescencyjnego emitowanego przez specjalnie do tego celu zbudowane źródła promieniowania.

13.5.2.    Promienniki podczerwieni i nadfioletu

Techniczne źródła promieniowania — promienniki — składają się z dwu podstawowych elementów: emitującego i kierującego promieniowanie. Element emitujący ma charakter konstrukcyjny (część promiennika) lub funkcjonalny (np. plazma luku elektrycznego). Elementem kierującym jest sam element emitujący lub odrębna część promiennika zwana odbłyśnikiem.

Ze względu na zakres fal wyróżnia się trzy kategorie promienników podczerwieni:

—    długofalowe (ż_max > 4 pm), co odpowiada T < 725 K,

—    - średniofalowe (2 pm <    4 pm), 725 K < T< 1-450 K,

—    krótkofalowe (ż_max^ 2 pm), 1450 K.

Z punktu widzenia konstrukcyjnego promienniki podczerwieni dzieli się na następujące rodzaje:

1.    Promienniki o otwartych żarnikach metalowych skrętkowych, w których skrętka, wykonana z drutu, umieszczona na rurze ceramicznej lub w otwartym kanale emituje wraz z ceramiką wsporczą promieniowanie ukierunkow-ane przez odbłyśnik. Moce takich promienników nie przekraczają 2 kW, temperatury żarnika 900⁼C. Zastosowanie — głównie ogrzewnictwo, rzadziej suszenie.

2.    Promienniki o nieosłoniętych żarnikach niemetalowych i metalowych prętowych, rurowych oraz płytowych mają żarniki ze stopów rezystancyjnych, metali wysokolopliwych i materiałów niemetalowych przeznaczonych do pracy w temperaturach >1400°C. Zastosowanie — głównie w' piecach próżniowych.

3.    Promienniki o żarnikach w osłonach szklanych. Żarnik jest skrętką wykonaną na ogól z wolframu lub ze stopów rezystancyjnych, umieszczoną wewnątrz, osłony szklanej, w' której jest próżnia, gaz obojętny, powietrze lub specjalna atmosfera. Układ żarnik