Основные виды пирометаллургических процессов

ВВЕДЕНИЕ

 

Теплотехника – это наука, которая, занимается исследованием методов использования химической энергии топлива, изучением законов преобразования этой энергии в тепловую и механическую, анализов веществ, участвующих в этих преобразованиях (топливо, продукты сгорания, вода, пар и др.)

В настоящее время работа металлургических и машиностроительных заводов невозможна без использования печных агрегатов.

Выплавка чугуна из стали, цветных металлов, нагрев металла перед прокаткой и ковкой – все эти операции выполняются в металлургических печах.

Металлургические печи – это тепловые устройства, предназначенные для осуществления таких технологических процессов, которые требуют разогревания металла до той или иной температуры.

Основные элементы печи:

- собственно печь – рабочее пространство печи;

- устройство для сжигания топлива (горелки, форсунки) или устройства для превращения электрической энергии в тепло;

- соединительные части - дымоходы, трубопроводы;

- вспомогательные устройства – воздухо- и газонагреватели, вентиляторы, устройства для загрузки, выгрузки материала;

- контрольно измерительная аппаратура.

 

Краткий исторический обзор развития печной техники. Первые шахтные печи – относятся к IIX-Xвв. (высотой до 3 м), в них выплавлялась медь и производилась железная крица.

Первые доменные печи, выплавляющие чугун, были построены в середине XIV в и в 1701 г. в России. В конце XVIII в. Россия обладала самыми крупными доменными печами (высота до 13м, диаметр до 4 м). Производство чугуна было настолько значительно, что его продавали в другие страны (Англия, Швеция). Однако в XIX в Россия уступала в развитии  печной техники Германии, США.

После 1917 г. были реконструированы и расширены старые заводы и построены новые мощные предприятия цветной и черной металлургии.

Основные виды пирометаллургических процессов

 

Все используемые при производстве цветных металлов процессы подразделяются на две группы:

- гидрометаллургические;

- пирометаллургические.

Мировое производство металлов осуществляется, в основном, пирометаллургическим способом, то есть переработкой рудного сырья и полуфабрикатов (концентратов) в различных металлургических печах при температурах до 2000° и более с  полным или частичным расплавлением материала.

Гидрометаллургические процессы -  это  процессы (металлургические), проводимые в водных средах при температурах до 300°.

 

Пирометаллургические процессы по характеру протекания физико-химических превращений можно разделить на три группы:

- обжиг;

- плавка;

- дистилляция.

Обжиг - это металлургический процесс, проводимый при высоких температурах (500° - 1200°С) с целью изменения минералогического и химического состава, перерабатываемого сырья. Эти процессы являются твёрдофазовыми.

В цветной металлургии применяются следующие виды обжига:

 - кальцинирующий;

 -  окислительный;

 -  восстановительный;

- хлорирующий.

Плавка - это пирометаллургический процесс, проводимый при температурах, обеспечивающих полное расплавление перерабатываемого материала.

Существует две разновидности плавки:

1. Рудная	2. Рафинировочная
а) восстановительная; б) плавка на штейн; в) электротермическая (электролиз); г) металлотермическая; д) реакционная.	- проводится с целью отчистки металлов от примесей.

 

Дистилляция - это процесс испарения вещества при температуре несколько выше точки его кипения, позволяющий возвонкой разделить компоненты обрабатываемого материала, в зависимости от их летучести.

 

РАЗДЕЛ 1   ИСТОЧНИКИ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ

 

Таблица 1-Классификация топлива

Агрегатное  состояние	Происхождение
	естественное	искусственное
Твёрдое	Дрова, торф, горючие сланцы, каменный уголь	Кокс,  угольная пыль, древесный уголь
Жидкое	Нефть	Бензин, керосин, мазут, каменноугольная смола
Газообразное	Природный газ	Генераторный газ, коксовый газ, доменный газ

 

Топливо обычно имеет органическое происхождение, поэтому основными его составляющими являются углерод и водород, которые находятся в топливе в виде различных соединений.

В состав топлива обычно входят   кислород, азот, сера. Кроме того, в топливе всегда участвуют зола (А) и вода (W).

 

Химический состав топлива: C H O N S A W.

 

C - наиболее важная составляющая часть топлива.

Основное количество тепла выделяется при сгорании углерода:

C + O₂ = CO₂↑.

Углерод   в топливе содержится в количестве 80 – 90 %.

H – важная часть топлива, но присутствует в меньшем количестве.

Теплота сгорания его больше (выше) чем у углерода.

О – содержится в твердом и жидком топливе в связанном состоянии (0,5 – 2%)

N – содержится в топливе в незначительном количестве. При горении он не окисляется, а переходит в дымовые газы в виде свободного азота.

S – в топливе находится в виде органических соединений (сульфидов, сульфатов). При горении серы  выделяется значительное тепло. Содержание серы  в топливе нежелательно вследствие загрязнения атмосферы и изделий сернистыми продуктами.

А – твердый, негорючий остаток, получаемый после полного сжигания топлива. Является баластом, снижает его ценность и качество.

W – является баластом топлива, снижающим качество топлива, поэтому в ряде случаев топливо сушат. Различают внешнюю влагу, которую удаляют при сушке без подогрева (воздушная сушка), и внутреннюю влагу (гигроскопическая), удаляемую при нагреве до 100°. Незначительное количество влаги в топливе полезно – это ускоряет процесс горения.

Технический анализ

При приеме топлива обычно производится его технический анализ на содержание влаги, золы и летучих соединений, а также оценка внешнего вида твердого остатка после проводимой в процессе анализа сухой перегонки топлива.

Сухой перегонкой называется нагрев топлива без доступа воздуха, в результате которого топливо разлагается на летучие и твердый остаток – кокс.

Химический анализ

Химический анализ топлива можно выполнять как по элементарному составу (1),так и путем определения содержания в топливе определенных химических соединений (2).

(1) – для твердого и жидкого топлива.

(2) – для газообразного топлива.

Метод

Элементарным анализом находят содержание основных элементов (C, H, N, S; W, A) в процентах, причём кислород определяют по разности вычитанием из 100% всех основных компонентов:

O = 100 – (C +H + N + S + W + A).

На практике обычно пользуются другим выражением:

C + H +О + N + S + W + A = 100%.

C + H + O + N – органическая масса топлива «О».

C + H + O + N + S – горючая масса топлива «Г».

C + H + O + N + S + A – сухая масса топлива «С».

C + H + O + N + S + A + W – рабочая масса топлива «Р».

Для пересчета состава топлива из одной массы в другую будем пользоваться таблицей 2.

Таблица 2

Заданная масса	Масса топлива, в которую пересчитывают
	органическая	горючая	сухая	рабочая
Органическая	1
Горючая		1
Сухая			1
Рабочая				1

 

Задача.

Определить состав рабочего топлива по заданному его элементарному составу.

Дано: С^о = 80%; О^о = 9%; Н^о = 8%; N^o = 3%; S^c = 1,5%; A^c = 10%; W^P = 2%.

Найти: рабочую массу топлива (р.м.т.).

Решение:

Так как нужно определить состав рабочего топлива  → определим содержание S и A в  р.т.:

Þ

Þ

Проверка:

С + H + O + N + S + A + W =100%;

69,384 + 6,9384 + 7,8057 + 2,6019 + 1,47 + 9,8 + 2 = 100(%).

Ответ: рабочая масса топлива =100%.

 

Задача 2.

Дано: С^г = 89%; О^г = 2%; Н^г = 4%; N^г = 2%; S^г = 3%; A^c = 10%; W^P = 12%.

Найти: р.м.т.

Решение:

Так как нужно определить состав р.т. → определим содержание S и A в р.т:

Þ

Þ

Проверка:

С + H + O + N + S + A + W =100%;

70,488 + 3,168 + 1,584 + 1,584 + 2,376 + 8,8 + 12 = 100%.

Ответ: рабочая масса топлива =100%.

 

Метод

Второй метод анализа предназначен  для газообразного топлива.

Газообразное топливо состоит из смеси газообразных соединений: CO₂; H₂; CH₄; C₂H₄; C_mH_n; H₂S; CO; H₂O; N₂ и других.

 

Содержание перечисленных составляющих в объемных долях процента определяются специальным газовым анализом:

 

N₂ = 100 – (CO₂ + CO + H₂ + C_mH_n + …).

 

Для пересчета рабочего топлива следует содержание влаги (г/см³) пересчитать на объем при нормальных условиях, приходящихся на 100 м³ сухого газа по формуле:

 

 0, 1242 ∙W, (м³).

 

Если состав сухого газа:

 

CO^c₂ + CO^c + H^c₂ + CH^c₄ + C_mH_n^c + N^c₂ + O^c₂ = 100%  ,

 

то состав влажного газа (р.м.т.) в объемных процентах определяется по формулам:

;

 

;

.

 

Задача 1.

Дано: .

Найти: р.м.т.

Решение:

Проверка:

.

81,45 + 1,81 + 2,715 + 2,2625 + 2,2625 + 9,554 = 100,054» 100%.

Ответ: рабочая масса топлива 100%.

 

Задача 2.

Дано: .

Найти: р.м.т.

Решение:

Проверка:

77,3177 + 2,72886 + 3,63848 + 2,27405 + 5,00291 + 9,04176 = 100,004» 100%.

Ответ: рабочая масса топлива 100%.

Тема 1.2 Методы определения теплоты сгорания

 

Теплота сгорания топлива – это количество тепла, выделяющееся при сжигании одной единицы топлива. [кДж/кг] – твердое, жидкое топливо; [кДж/м³] – газообразное топливо.

Различают высшую и низшую теплоты сгорания топлива:

  , .

- пар конденсируется в жидкость с выделением теплоты парообразования.

- влага остается в виде пара. Низшая теплота сгорания больше соответствует действительному положению, так как практически при сжигании топлива пары воды в газообразном состоянии уносятся с продуктами сгорания.

Для нагрева 1кг воды требуется 2516 кДж.

Разность между и  сгорания на 1кг рабочего топлива составляет:

 

 -  = 2516(.

 

Если W₁ и H выражены в процентах, то уравнение принимает вид:

 

 -  = 25,16(

 

При расчете теплоты сгорания топлива наилучшие результаты дает формула Д.И.Менделеева, принятая для всех видов твердого и жидкого топлива:

 

 =

 

Теплоту сгорания газа можно определить по следующей формуле:

 

=

 

Для сравнения различных видов топлива введено понятие условного топлива.

Условное топливо – топливо, теплота сгорания которого 29,3МДж/кг (это теплота сгорания донецкого каменного угля).

Тепловой эквивалент топлива – это величина, полученная в результате деления низшей теплоты сгорания топлива на теплоту сгорания условного топлива.

 

Твердое топливо

 

Естественное топливо - это древесное топливо и все виды ископаемого твердого топлива.

- торф;

- бурый уголь;

- каменный уголь;

- антрацит;

- горючие сланцы.

Древесное топливо

В настоящее время в промышленности не используется.

Ископаемое топливо

Ископаемое топливо образовалось из продуктов разложения растительных остатков и различается по химическому составу (он определяется степенью минерализации исходного материала).

Чем «старше» топливо, тем больше в нем С, меньше О₂  меньше выход летучих и ниже гигроскопичность.

Торф

(самое молодое ископаемое топливо)

Важность свежедобытого торфа очень велика, 80 – 90%. Зональность торфа 3 – 14%, содержит S незначительно (не более 2%) торф используется как сырье для газификации и как топливо на мелких предприятиях.

Бурый уголь

Важность свежедобытых углей также велика (до 60%). Зональность в пределах 0,5 – 50 % от сухой массы, содержание S до 5%. Обладают механической прочностью.

Бурые угли используются как местное топливо на электростанциях и сырьё для газификации.

Каменный уголь

- представляет собой продукт дальнейшей минерализации органических остатков.

Каменный уголь обладает большой прочностью и плотностью, небольшой важностью и малым выходом летучих. Спекаемость углей обусловлена присутствием органических соединений, которые при нагреве разлагаются с образованием газов и плавких смолообразующих веществ – битумов.

Зональность в среднем составляет 10 – 12%. Содержание S лежит в пределах 0,6 – 3%. Каменный уголь является самым ценным видом естественного твердого топлива, т.к. из него получают кокс.

Антрациты

(самое древнее топливо)

- имеют наибольшую степень минерализации. Для них характерна блестящая черная поверхность кусков. Трудно воспламеняются и горят без пламени (малая термостойкость)

Используются для газификации и в котельных установках. В некоторых случаях ими заменяют металлургический кокс.

Горючие сланцы

- содержат Н₂  в горючей массе (до 90%) и А (≈60%), высокий выход летучих (до 81%), является ценным сырьём для химической промышленности.

 

Искусственное топливо

- кокс, угольная пыль, древесный уголь

Сортировка угля по крупности кусков имеет большое значение при сжигании кускового топлива и его газификации.

Обогащение – это отделение от угля минеральных примесей.

Брикетирование – применяется для топливной мелочи. Производится с применением связующих веществ в количестве 6 – 9%.

Пылеприготовление – измельчение угля до пылеобразного состояния, обеспечивающее полное сгорание топлива с получением высоких температур.

Для получения пыли, уголь дробят и размалывают на шаровых мельницах с одновременной сушкой воздухом температурой 250 – 350⁰С. процесс в мельнице отлаживают так, чтобы температура на выходе не превышала 70 – 100⁰С во избежание самовозгорания. Поэтому приготовленную пыль в смеси с воздухом должна быть использована по мере получения. Пыль подают к бункерам, затем пыль поступает к горелкам на сжигание.

Коксование – основной метод физико-химической переработки твердого топлива.

Получаемый металлургический кокс обладает большой механической прочностью и большой прочностью на истирание. Коксование осуществляется в специальных печах. При коксовании измельченный каменный уголь нагревают до температуры 900 -1100⁰С без доступа воздуха. Выход кокса зависит от содержание летучих и обычно составляет 70 – 80%.

При коксовании уголь претерпевает изменения:

а) – при нагреве до 100-150⁰С происходит испарение гигроскопической влаги топлива;

б) – при нагреве до 200⁰С выделяется углекислота, адсорбированная углем, и начинается процесс взаимодействия элементов, входящих в состав угля (C, H, O) с образованием H₂O и CO₂; при дальнейшем нагреве начинается выделение смолы;

в) – при температуре 400 -500⁰С уголь переходит в пластическое состояние, смола также выделяется, увеличивается выход газов, в составе которых содержится Н₂, СН₄, тяжелые углеводороды, N₂;

г) – при температуре выше 500⁰С пластинная масса снова отвердевает, выделение смолы прекращается, выделяющиеся газы содержат Н₂, СН_4, N_2;

д) – при температуре 1100⁰С процесс выделения летучих заканчивается, полученный пористый остаток – кокс – при повторном нагреве в пластичное состояние не переходит.

 

Сжигание твердого топлива

 

Кусковое топливо для нагрева в металлургических печах не применяется, т.к. оно используется для нагрева печей небольшой мощности.

Широко используется пылевидное топливо. Пылевидное топливо обычно сжигается в рабочем пространстве печи, когда нежелательна высокая температура, сжигание производится в специальной камере. Пылевоздушная смесь вдувается через горелку в камеру или рабочее пространство печи с таким расчетом, чтобы горение частицы полностью закончилось во взвешенном состоянии. Скорость пылевоздушного потока на выходе из горелки должна быть больше скорости воспламенения во избежание втягивания пламени в горелку. Часто она равна 15-20 м/с. Скорость воспламенения угольной пыли 1-13 м/с. Для аэрирования пыли достаточно небольшого количества воздуха (25-50% от общего количества), остальной воздух, подогретый до температуры 300 - 400⁰С для ускорения воспламенения, со скоростью не менее 30 м/с.

Простейшая горелка применяется при очень тонком помоле (размер частицы ≈ 50мкм) и топлива с высоким выходом летучих (35%).

Ещё существует вихревая горелка конструкции Гинцветмета. Эта горелка даёт более короткий факел и повышает производительность.

Жидкое топливо

 

Естественное топливо

Нефть – единственное естественное жидкое топливо органического происхождения.

Она образовалась в местах скопления растительных и животных остатков. Нефть представляет собой смесь различных углеводородов с небольшой примесью кислородных, азотистых и сернистых органических соединений.

Себестоимость добычи нефти ниже себестоимости добычи каменного угля в несколько раз.

Искусственное топливо

- бензин, керосин, мазут, солярка, каменноугольная смола.

Крекинг-процесс – переработка мазута под давлением с нагревом до 700⁰С.

Этот процесс позволяет увеличить выдох наиболее ценных светлых фракций нефти до 40-70%. Остаток (керосин, мазут) используется как топливо.

Мазут – является распространенным топливом для металлургических печей. Состав мазута близок к составу сырой нефти, однако W мазута может колебаться в широких пределах:

W^p = 0,5 – 10%

 = 36000 – 40800кДж/кг

По содержанию S мазуты подразделяются на 3 группы:

- малосернистые (S^r ≤ 0,5%)

- сернистые (S^r = 0,5 – 1,0%)

- высокосернистые (S^r ≥ 1%)

Присутствие серы ухудшает качество нагреваемого металла, применение сернистых и высокосернистых мазутов ограничено. Эксплуатационными характеристиками мазута является вязкость и температуры вспышки и застывания.

Вязкость – или внутреннее трение, измеряется вискозиметрами.

Зависит от состава мазута и температуры. Для облегчения транспортировки по трубам и лучшего распыления мазута его подогревают до 70 - 80ºС

Температура вспышки нефтяного топлива – это температура, при которой пары его с воздухом дают вспышку по соприкосновении с пламенем.

Эта температура значительно ниже температуры воспламенения.

Температура застывания – температура, при которой нефтяное топливо теряет свою подвижность и переходит в твердое состояние.

Температура застывания тем выше, чем больше в топливе парафина, и лежит в пределах 5-36ºС.

 

Сжигание жидкого топлива

Сжигание жидкого топлива происходит в распыленном состоянии, виде мелких капель. Распыление осуществляется с помощью форсунок, в которых для распыления топлива используется подаваемый под давлением воздух и водяной пар.

По характеру распыления форсунки делятся на две группы:

1. Форсунки низкого давления – работают при малых скоростях распыления (70 – 75 м/с) и большом его объеме.

2. Форсунки высокого давления, в которых в качестве распылителя используется водяной пар под избыточным давлением 600 – 2500кПа или компрессорный воздух под избыточным давлением 600 – 800 кПа.

Наиболее распространенной форсункой высокого давления является форсунка В. Г. Шухова. В этой форсунке скорость истечения распылителя не превышает скорости звука, т.е. 330 м/с. Форсунки Шухова характеризуются узким и длинным факелом, что ограничивает их применение в печах длинною более 4-5 м.

Большей производительностью обладают форсунки Днепровского металлургического института. Скорость истечения распылителя в данном случае превышает скорость звука, достигая 750 – 1000 м/с. Это обеспечивает хорошее распыление.

 

Газообразное топливо

 

Естественное топливо

Природный газ – добывается на многих газовых месторождениях, а также при добыче нефти, как сопутствующий.

Состав природного газа различный для различных месторождений, однако всегда в его составе преобладает СН₄ (более 90%).

Происхождение природного газа в настоящее время рассматривается как результат бактериального разложения органических остатков в толще осадочных пород.

Искусственное топливо

Коксовый и доменный газы – является побочным продуктом соответствующих процессов и как топливо используется у мест их получения.

Генераторный газ – получается в результате превращения горючей массы твердого топлива в газообразном состоянии под воздействием О₂. Процесс газификации происходит в специальных установках – газогенераторах.

Воздушный газ – получают при дутье воздухом. Процесс газификации в конечном итоге представляет реакцию:

2С + О₂ + 3,76N₂ = 2CO + 3,76 N₂ + 246450кДж

Теплота сгорания воздушного газа невелика

 = 4,39МДж/м³

Водяной газ – получается при пропускании водяного пара через раскаленный кокс.

Водяной пар взаимодействует с углеродом кокса по реакции:

H₂O + C = CO + H₂ – 118827 кДж

Над слоем топлива получается газ состоящий из 50% окиси С и 50% H₂, теплота сгорания которого 11,7 МДж/ м³.

Смешанный газ – имеющий наибольшее применение получается при одновременном введении под колоски воздуха и водяного пара.

Теплота сжигания смешенного газа выше, чем теплота сгорания воздушного газа, поскольку в нем меньше содержание N₂, т.к. часть необходимого для горения О₂ поступает с водяным паром.

 

Сжигание газообразного топлива

 

Для сжигания газообразного топлива используют горелки. Они делятся на три типа:

1) Горелки с полным предварительным смешением;

2) Горелки с частичным предварительным смешением;

3) Горелки с внешним смешением.

 

Горелки с полным предварительным смешением

В горелках такого типа смешение газа с воздухом обеспечивается до выхода его в печь при малом коэффициенте избытка воздуха. Эти горелки также называют беспламенными. Такие горелки с успехом используются для сжигания малокалорийного топлива.

Горелки с частичным предварительным смешением

В горелках этого типа процесс перемешивания газа с воздухом осуществляется в рабочем пространстве печи. Эти горелки также называют пламенными. Распространены два типа пламенных горелок:

- «труба в трубе»

- турбулентные.

Горелки типа «труба в трубе» могут работать на всех видах газообразного топлива при небольших давлениях газа. Они могут работать при подогретом газе и воздухе. В таких горелках смешение газа с воздухом недостаточное, и факел получается длинным.

Турбулентные горелки отличаются от других тем, что воздух поступает тангенциально по отношению к газовой струе. Турбулентные горелки широко применяются в нагревательных и термических печах.

 

Тема 1.4   ГОРЕНИЕ ТОПЛИВА И ЕГО РАСЧЁТ

 

Горение – это процесс взаимодействия с окислителем, сопровождающийся  выделением тепла.

Процесс горения состоит из двух стадий:

1. Смешение топлива с воздухом;

2. Горение топлива в воздушной смеси.

Любое горение начинается с воспламенения; температура воспламенения зависит от состава топлива. Инертные примеси повышают температуру воспламенения (W, A, CO_2, N₂)

Температура воспламенения – это температура, при которой образуется смесь, способная гореть при соприкосновении с открытым пламенем.

Температура воспламенения:

 для газообразного топлива:

tº_воспл. = 500 - 600ºС;

для твердого топлива:

tº_воспл. = 700ºС;

для жидкого топлива:

tº_воспл. = 500 - 700ºС

(при температуре выше точки кипения).

Различают калориметрическую, теоретическую и действительную температуры.

Калориметрическая температура – это температура, которую бы имели дымовые газы при полном сгорании топлива и отсутствии теплообмена с окружающей средой.

Теоретическая температура – это температура, учитывающая потери тепла, связанные с диссоциацией молекул CO₂ и Н₂О при температуре сгорания.

Действительная температура – всегда ниже теоретической, т.к. тепло от дымовых газов переходит к стенкам топки и различным конструкциям печи.

Различают гомогенное и гетерогенное горение.

Гомогенное горение – это горение, когда топливо и воздух находятся в одном агрегатном состоянии.

Гетерогенное горение – это горение, когда топливо и воздух находятся в разных агрегатных состояниях.

При сжигании твердого и жидкого топлива протекают следующие реакции горения:

C + O₂ = CO₂ + 34070кДж/кг;

H₂ + ½O₂ = H₂O + 14311кДж/кг

и т.д.

 

Температура горения – это температура, которую приобретают продукты горения, в результате передачи им тепла, образующегося в результате сгорания топлива.

 

Тема 1.3. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ НАГРЕВ ПЕЧЕЙ

Электрические печи широко применяются во многих отраслях промышленности, особенно в металлургии и машиностроении.

Электрический нагрев используется для:

- расплавления металла и сплавов;

      - восстановления металла из руд;

- для нагрева  различных  изделий  и заготовок с целью термической обработки или последующей пластической деформации (ковка, прокат).

Основные преимущества

(по сравнению с топливным нагревом)

1) получение неограниченно высокой температуры в объеме печи (в топливных 2000°С – предел);

2) легкость регулирования теплового режима (в том числе и автоматически);

3) минимальный угар дорогих легирующих элементов;

4) проведение процессов нагрева в любой среде и в вакууме;

5) более высокий КПД печей из-за отсутствия дымовых газов и потерь тепла с ними;

6) лучшие условия труда.

Недостатки электрического нагрева:

1) более высокая стоимость электрической энергии по сравнению с топливом;

2) менее надежный, долговечный и менее ремонтопригодный.

Классификация методов преобразования электрической энергии в тепловую:

1) по способу теплогенерации, то есть по способу преобразования электрической энергии в тепловую:

a) нагрев проводящего тела при прохождении через него электрического тока (индукционные, печи сопротивления);

b) нагрев газовой среды в электрической дуге и у ее электродов (плазменные и дуговые печи);

c) нагрев тела при бомбардировке его потоком электронов с большой скоростью (электроннолучевые печи).

2) по способу передачи тепловой энергии нагреваемому металлу:

а) печи прямого нагрева (преобразование электрической энергии в тепловую происходит в нагреваемом теле);

b) печи косвенного нагрева (преобразование электрической энергии в тепловую происходит вне нагреваемого тела);

с) печи смешанного нагрева.

 

Тема 1.3.1. ПРЯМОЙ И КОСВЕННЫЙ НАГРЕВ В ПЕЧАХ СОПРОТИВЛЕНИЯ

Печи сопротивления – это печи, в которых используется нагрев проводников при прохождении через них электрического тока, который определяется по закону Джоуля – Ленца:

 

 

 

где Q – количество тепла, выделяющееся в проводнике, Дж;

  I – сила тока, А;

  R – сопротивление проводника, Ом;

  t - время, сек.

Рассмотрим печи сопротивления прямого и косвенного нагрева.

ПЕЧИ ПРЯМОГО НАГРЕВА:

~220/380

а –

а

контактный нагрев;

1 – нагреваемый материал;

2 – выключатель или магнитный пускатель;

2

3 – печной трансформатор;

4 – контактные устройства.

1

3

4

Прямой нагрев самый эффективный нагрев, так как достигается большая скорость нагрева, а быстрый нагрев уменьшает тепловые потери в окружающую среду, увеличивая КПД печей, поэтому их делают без футеровки. Для плавки эти печи не пригодны. Применяются для нагрева изделий с постоянным по длине сечением (трубы, проволока, прутки и др.).

 

 

ПЕЧИ КОСВЕННОГО НАГРЕВА:

	~220\380