Раздел 2. Электротермические процессы и установки Электрические плавильные и термические установки Общая часть

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.