Elektrinių krosnių kaitinimo elementų konstrukcijos

Daugumos pramoninių krosnių kaitinimo elementai yra juostiniai arba vieliniai. 1 parodytas įprasto nichrominio vielinio šildytuvo įtaisas, jo tvirtinimui ant stogo, ant sienų ir krosnies židinio pritaikytos konstrukcijos bei laidų konstrukcija. Paprastai pramoninių krosnių šildytuvų gamybai naudojama nuo 3 iki 7 mm skersmens viela. Tačiau krosnims, kurių darbinė temperatūra yra 1000 ° C ir aukštesnė, nereikėtų imti vielos, kurios skersmuo mažesnis nei 5 mm.

Santykiai tarp spiralės žingsnio h ir jos skersmens D bei vielos skersmens d (1 pav., k) parenkami taip, kad palengvintų šildytuvų išdėstymą krosnyje, užtikrintų pakankamą jų standumą. ir tuo pačiu metu šilumos perdavimas iš jų gaminiams yra pernelyg sudėtingas.

Kuo didesnis spiralės skersmuo ir kuo storesnis jos žingsnis, tuo lengviau į krosnį įdėti šildytuvus, tačiau didėjant skersmeniui, spiralės stiprumas mažėja ir didėja jos posūkių polinkis gulėti vienas ant kito. .Kita vertus, didėjant apvijos tankiui, didėja jos posūkių dalies, nukreiptos į gaminius, ekranavimo efektas ir dėl to pablogėja jos paviršiaus naudojimas.

Praktika nustatė gana apibrėžtus rekomenduojamus laido skersmens, žingsnio ir spiralės skersmens santykius laidams nuo 3 iki 7 mm skersmens. Šie santykiai yra tokie: h> 2d ir D = (6 ÷ 8) d nichromui ir ne tokiems tvirtiems geležies-chromo-aliuminio lydiniams D = (4 ÷ 6) d.

Ryžiai. 1. Laidiniai šildytuvai: a — zigzaginis vielinis šildytuvas ant metalinių kabliukų šoninėje sienelėje: b — zigzaginis vielinis šildytuvas židinyje, c — toks pat skliaute, d — toks pat ant keraminių lentynų, e — vielos spiralė ant išsikišusių plytų ant šoninės sienelės c sujungiant su kabliukais, f – vielos spiralė arkiniuose akmenyse ir židinio šachtose, g – vielos spiralė ant keraminių lentynų, h – vielos spiralė ant keraminio vamzdžio ir – vielinio šildytuvo išleidimo anga, k – simbolinis šildytuvo matmenys su viela

Plonesniems laidams spiralės ir vielos skersmenų santykis, taip pat spiralės žingsnis paprastai imamas didesnis. Šie santykiai taikomi spiralėms, išdėstytoms ant lentynų (kad spiralės neišsipūstų, jas kas 300 - 500 mm pririšti prie mūro įtaisytų kabliukų) ir sienų bei skliautų pamušalo kanaluose, taip pat skliautiniuose akmenys.

Tačiau pastaruoju metu vis labiau paplito spiraliniai keraminių vamzdžių šildytuvai (2 pav.).Spinduliuotės ir galios pasiskirstymo ant krosnies sienelių požiūriu tokie šildytuvai beveik prilygsta laisvai spinduliuojančioms spiralėms, ir atvirkščiai – yra daug efektyvesni nei spiralės kanaluose ar lentynose.

Kita vertus, su jais kiekvienas posūkis remiasi į vamzdžio paviršių ir net jei kaitinant jis kažkiek susmunka (įgauna ovalumą), tai nesumažina jo savybių. Kadangi toks šildytuvas yra mažiau apkrautas nei kiti, o jame atskiri posūkiai negali gulėti vienas ant kito, prireikus jis gali padidinti spiralės skersmens ir vielos skersmens santykį iki 10, o geležies-chromo-aliuminio lydiniams - iki 8.

Ryžiai. 2. Spiralinių šildytuvų su viela ant keraminių vamzdžių konstrukcijos: a — lankiniai šildytuvai, b — vamzdžiai ant šoninių sienelių, tvirtinami ant karščiui atsparių pakabų, c — vienodi keraminių stulpų grioveliuose, d — vamzdžiai židinyje.

Ši konstrukcija ypač palanki pastariesiems, nes leidžia medžiagai laisvai plėstis. Be to, kaip 2 pav., sukurti šildytuvų su viela ant keraminių vamzdžių konstrukcijos, skirtos jų montavimui ne tik ant krosnies sienelių, bet ir stoge bei židinyje, o pastaraisiais atvejais šildytuvai gali būti pagaminti iš judančių rėmų, tokius rėmus galima lengvai įstatyti į krosnį ir pakeisti kūrenant. atsarginė nestabdant krosnies.

Taigi, spiralinių šildytuvų su viela ant keraminių vamzdžių konstrukcija yra universali tiek medžiagų panaudojimo, tiek šildytuvų išdėstymo krosnies kameroje požiūriu.Tokių šildytuvų spiralės vidinio skersmens ir išorinio vamzdžio skersmens santykis gali būti maždaug 1,1-1,2, atstumas tarp vamzdžių ašių yra 1,5-2 kartus didesnis už spiralės skersmenį.

Elektriniuose šildytuvuose ir krosnyse su priverstine oro cirkuliacija spiralinių šildytuvų naudojimas ant keraminių vamzdžių yra mažiau pageidautinas, nes tai sumažina šildytuvo šilumos perdavimo koeficientą, spiralių naudojimas lentynose arba pamušalo kanaluose yra visiškai nepriimtinas. dėl tos pačios priežasties (išskyrus atvejus, kai dujų srautas gali būti nukreiptas išilgai spiralės, jos ašies kryptimi).

Tokiose krosnyse geriau naudoti konstrukcijas su laisvai pučiamomis spiralėmis, tam tikrais intervalais suspaustas tarp izoliatorių arba pririštas prie pastarųjų (3 pav.). Jei tokiose konstrukcijose (esant aukštesnei temperatūrai) naudojami spiraliniai keraminių vamzdžių šildytuvai, tada spiralės skersmens ir vamzdžio skersmens santykį reikia padidinti iki 1,5.

Ryžiai. 3. Elektrinių šildytuvų (a) laidinių ir (b) juostinių kaitinimo elementų konstrukcijos.

Juostiniai šildytuvai gaminami įvairaus dydžio zigzagų pavidalu ir tvirtinami ant metalinių (karščiui atsparaus plieno arba nichromo) arba keraminių kabliukų (4 pav.). Metaliniai kabliukai įkomponuojami į sienų mūrą (siūlėse tarp plytų arba specialių plytų kanaluose), keraminiai kabliukai yra specialių akmenų, suguldytų į mūrą, ataugos.

Apatinėms dalims zigzagai vingiuojant neužsidaro, tarp jų dedami tarpikliai, kurie yra šamotinės arba aliuminio keramikos įvorės, dedamos ant karščiui atsparių arba į mūrą įkomponuotų nichrominių kaiščių.Įvorės prie kaiščių tvirtinamos nichrominiais kaiščiais. Naudojant keraminius kabliukus, separatoriai taip pat gaminami tik iš keramikos (4 pav., a).

Fig. 4, h parodyta nuimamų keraminių kabliukų ir tarpiklių konstrukcija. Šis dizainas yra labai naudingas, nes jis leidžia lengvai pakeisti kabliukus pažeidus.

Zigzaginiai šildytuvai taip pat gali būti montuojami ant krosnies šoninių sienelių ant keraminių stelažų, tačiau ši konstrukcija yra dar mažiau patogi, atsižvelgiant į specifinę ant sienos galią ir šildytuvų ekranavimo laipsnį, nei su vielos konstrukcija ant stovo. šildytuvai. Prie to reikia pridurti, kad keraminės lentynos dažniausiai prastai veikia, nes joms lūžus, norint pakeisti pažeistą lentyną, reikia perkelti mūrą (4 pav., d).

Ryžiai. 4. Juostinių šildytuvų konstrukcijos: a — juostiniai zigzaginiai šildytuvai ant metalinių kabliukų šoninės sienelės, b — juostiniai zigzaginiai šildytuvai židinyje. c – vienodas skliaute, d – tas pats ant keraminių lentynų, e – kilnojamas aukštos temperatūros rėmo elementas, f – žemos temperatūros rėmo elementas, g – "plokščios bangos" šildytuvas ant keraminių vamzdžių, h – zigzago juostos šildytuvas ant kilnojamų kabliukų, ir — simbolinis žymėjimas ant juostos zigzago šildytuvo matmenų.

Juostinių šildytuvų skliaute arba apačioje jie gali tilpti į mūrinius kanalus, suformuotus specialios formos akmenimis (sijos — 4 pav., b ir c). Tokie šildytuvai gali būti pagaminti ir kaip kilnojami rėmai (4-53 pav., e) Be to, su arkiniu skliautu, juostos zigzagai gali būti pakabinti ant kilnojamų metalinių kabliukų.

Elektriniuose šildytuvuose ir priverstinio oro krosnyse juostiniai šildytuvai turi būti suprojektuoti taip, kad šildytuvo paviršius būtų kuo geriau prieinamas pūsti dujų srove. Tokios konstrukcijos pavyzdys parodytas fig. 3, b.

Kuo storesni zigzaginiai šildytuvai, tuo ilgiau krosnelę galima dėti į orkaitę, tačiau kuo didesnė posūkių apsauga, tuo prastesnis diržo paviršius. Todėl buvo nustatyti priimtini juostinių zigzago šildytuvų matmenys, užtikrinantys pakankamą jų tvirtumą ir mažą abipusę apsaugą.

Šiuo tikslu jie stengiasi patenkinti šiuos santykius (žymėjimai pagal 4 pav., i): b / a = 5 ÷ 20, dažniausias juostos pločio ir storio santykis yra 10. zigzago žingsnis h> 1.8b , juostos spindulys yra suapvalintas, kad būtų išvengta lenkimo lūžio r>

Pramoninėse krosnyse iki 1000 ° C šildytuvo temperatūrai naudojama juosta, kurios matmenys ne mažesni kaip 1x10 mm, aukštesnėje temperatūroje - ne mažiau kaip 2x20 mm.

Esant temperatūrai iki 1000 ° C, zigzago B aukštis ant sienos gali svyruoti nuo 150 iki 400-600 mm, tačiau kas 200 mm reikia tarpiklių eilės, tai yra, esant 200-400 mm, viena eilė tarpikliai, o 400–600 mm - dvi linijos. Ant arkos ir židinio, kad šildytuvai nenusėstų, zigzago B aukštis turi būti apribotas iki 250 mm. Šios rekomendacijos gali būti taikomos geležies, chromo ir aliuminio lydiniams.

Kai šildytuvo temperatūra yra nuo 1000 iki 1100 °C, nurodyti ribiniai matmenys gali būti skirti Kh20N80 ir Kh20N80T lydiniams, geležies-chromo-aliuminio lydiniams B matmuo su vertikalia zigzago padėtimi turėtų būti apribotas iki 250 mm, ir su horizontalia padėtimi 150 mm.

Kai šildytuvo temperatūra viršija 1100 ° C, vienintelė priimtina juostinių šildytuvų konstrukcija tiek stogui, tiek dugnui yra plokščia banga ant keraminių vamzdžių (2 pav., g). Šiuo atveju zigzago B ilgis gali būti 75–100 mm. Šoniniams šildytuvams galima naudoti konstrukciją su keraminiais kabliukais, ribojant zigzago aukštį iki 150 mm.

Pastaraisiais metais plačiai naudojami zigzago vieliniai šildytuvai. Šių šildytuvų zigzago žingsnis h yra lygus (5 ÷ 9) d.

Naudojant geležies-chromo-aliuminio lydinius krosnyse, kurių darbinė temperatūra aukštesnė nei 1000 ° C, turi būti pagamintos visos ugniai atsparaus mūro dalys, kurios gali liestis su šildytuvais (keraminiai kabliukai ir pertvaros, lentynos, vamzdžiai, kanalai ir kt.). didelio oksido aliuminio medžiagų, turinčių minimalų geležies oksidų kiekį.

Juostos zigzagai dažniausiai vyniojami rankomis, naudojant paprastą svirties įtaisą. Tekinimo staklėmis ant lygaus įtvaro sandariai suvyniojamos spiralės, tada gauta spiralė ištempiama iki norimo žingsnio.

Ryžiai. 5. Sandarus šildytuvo išėjimas: 1 — korpusas, 2, 6 — izoliacinės movos, 3 — tarpiklis, 4 — asbesto tarpiklis, 5 — jungiamoji veržlė, 7 — šildytuvo išėjimas.

Kadangi nuėmus spiralę nuo įtvaro, ji šiek tiek išsivynioja, padidindama skersmenį (apie 1-3 mm), įtvaras turėtų būti paimtas mažesniu skersmeniu nei skaičiavimai.Šis sumažinimas priklauso nuo medžiagos elastingumo ir turi būti nustatytas eksperimentiškai kiekvienai partijai. Elektrinėse zigzaginiai šildytuvai gaminami specialiose mašinose.

Šildytuvų išleidimo angos iki 1000 ° C temperatūros yra pagamintos iš karščiui atsparaus plieno, chromo-nikelio arba chromo, aukštesnei temperatūrai - iš lydinio 0X23Yu5A (EI-595). Tam tikslui paimkite vielos strypą, strypą, kurio skerspjūvis lygus 3-4 šildytuvo skerspjūviui, kad sumažintumėte šilumos išsiskyrimą laiduose. Žemos temperatūros zonoje esanti išleidimo angos dalis, siekiant sutaupyti brangių medžiagų, gali būti pagaminta iš paprasto anglinio plieno. Tipiškos laidų ir juostelių šildytuvų konstrukcijos parodytos Fig. 5.

Zigzago juostos kaitinimo elementuose atskirų zigzagų abipusis ekranavimas vis dar yra gana didelis, net jei žingsnis viršija du kartus juostos plotį. Būtų naudingiau šildytuvus suprojektuoti taip, kad juostelė būtų nukreipta į gaminį plačiojoje pusėje, tačiau tam reikia daug suvirinti, nes kiekviename juostos posūkyje yra dvi suvirinimo siūlės, o šildytuvo konstrukcija yra brangi ir linkusi deformuotis.

Todėl, nors tokie šildytuvai naudojami kai kuriais atvejais, tačiau tik mažoms krosnims. Jie leidžia žymiai sutaupyti medžiagų, palyginti su juostiniais ir ypač vieliniais šildytuvais, ir leidžia gauti šiek tiek didesnę savitąją sienos paviršiaus galią sunaudojant tą pačią medžiagą.

Prie plokščių šildytuvų taip pat priartėja ir šildytuvai su liejiniais ratlankiais, išlieti iš nichromo ir pakabinti ant specialių kabliukų (6 pav.).Įvairūs šildytuvai, žinoma, gali būti pagaminti tik didelio skerspjūvio, todėl jie naudojami didelėse krosnyse arba reikalauja mažesnės įtampos. Jų pranašumas – didelis patikimumas ir ilgas tarnavimo laikas, matuojamas dešimtimis tūkstančių valandų. Paprastai manoma, kad tinkamai apskaičiuoti ir suprojektuoti nichrominiai šildytuvai turėtų veikti nuo 6000 iki 12000 valandų (pagal srovę).

Mufelinėse ir vamzdinėse krosnyse vieliniai ir juostiniai šildytuvai vyniojami tiesiai ant keraminio mufelio ar vamzdžio, be to, kad ritės posūkiai besiplečiant nuo kaitinimo nesusilpnėtų ir nepajudėtų iš savo vietos, keramika tiekiama su kanalais. kurioje juosta ar viela paklota. Kitas būdas pritvirtinti šildytuvo posūkius ant keramikos – pastarąją po apvyniojimo padengti ugniai atsparaus molio su šamotu sluoksniu.

Ryžiai. 6. Vasariniai šildytuvai.

Ryžiai. 7. Strypo vamzdžių šildytuvai.

Krosnyse iki 400-500 ° C temperatūros yra daug daugiau šildytuvų tipų. Be spiralinių ir juostinių zigzaginių šildytuvų su atviru laidu, kaip ir aukštesnės temperatūros krosnyse, yra keičiamų kaitinimo elementų konstrukcijų, patogių tuo, kad jais galima gaminti bet kokią galią ir tuo pačiu metu, kai jie perdega, pvz. elementai lengvai pakeičiami. atsarginis.

Vamzdiniai strypiniai kaitinimo elementai – tai porcelianinių izoliatorių rinkinys, suvertas ant karščiui atsparaus arba plieninio strypo ir dedamas į plieninį vamzdelį, suvirinamas iš vieno galo, o kitame uždaromas švino izoliatoriumi. Ant porcelianinių izoliatorių, viename gale privirintų prie izoliatoriaus vielos, o kitame – prie centrinio strypo, vyniojama nichromo spiralė.

Kartais tarpas tarp vamzdžio ir šildytuvo užpildomas kvarciniu smėliu. Šio tipo šildytuvai gali būti naudojami iki 400-500 ° C ir su ugniai atspariais vamzdžiais iki 1000 ° C ir yra ypač patogūs didelėms krosnims, kuriose būtina apsaugoti šildytuvą nuo mechaninių pažeidimų arba nuo korozinių garų poveikio ( 7 pav.).

Didelio susidomėjimo kelia vadinamieji „vamzdiniai“ kaitinimo elementai (8 pav.). Jie susideda iš plieninio vamzdžio, kurio ašyje yra nichromo spiralė, privirinta prie išvesties varžtų šildytuvo galuose. Tarpas tarp spiralės ir vamzdžio sienelių užpildytas periklaze, kristaliniu magnio oksidu, kuris pasižymi gera elektros izoliacija ir tuo pačiu dideliu šilumos laidumu. Šildymo elementų gamyba atliekama taip.

Ant plieninio strypo suvyniota nichromo spiralė buvo sumontuota griežtai ašine kryptimi į paruoštą išvalytą plieninį vamzdelį, vamzdelis vertikaliai pritvirtintas ant vibruojančios mašinos ir pripildytas per magnetinį separatorių perleistais periklazės milteliais. Tada strypas išimamas iš vamzdžio ir praleidžiamas per kalimo mašiną, kuri kala jį per perimetrą, todėl jo skersmuo sumažėja, o periklazė labai sutankinama.

Ant vamzdžio kraštų tvirtinami sandarūs švino izoliatoriai, po kurių periklazės tarpiklio dėka jį galima bet kokiu būdu sulenkti ir suteikti jam patogią formą. Šioje formoje vamzdiniai elementai gali būti naudojami šildyti orą (elektriniai šildytuvai), alyvą, nitratus ir net lydyti mažai tirpstančius metalus, tokius kaip alavas, švinas, babbitas.Pastaruoju atveju, siekiant išvengti greitos metalinio vamzdžio sienelės korozijos, ji iš anksto užpildoma ketaus, kuri suformuoja masyvią plokštę, kurios viduje yra vamzdinis kaitinimo elementas.

Ryžiai. 8. Vamzdiniai šildytuvai.

Labai pageidautina naudoti vamzdinius šildytuvus vonioms su salietra, nes, palyginti su voniomis su išoriniu šildymu, tai sumažina energijos sąnaudas, padidina vonių saugumą ir labai sutaupo nichromo. Tačiau norint, kad jie tinkamai veiktų nitratuose, ypač esant 500 ° C ir aukštesnei temperatūrai, būtina pagaminti dvigubą vamzdžio apvalkalą, ant paruošto šildytuvo uždedant antrą vamzdelį, nikelį, atsparų karščiui.

Kai naudojami elektriniuose šildytuvuose, jie yra su pelekais, kad padidintų šilumos perdavimą į orą.

Vamzdiniai šildytuvai yra labai plačiai paplitę buitinių šildymo prietaisų gamybai.

Vamzdiniai šildytuvai veikia nuo kelių šimtų vatų iki kelių kilovatų.

Duomenys apie mūsų pramonės gaminamus vamzdinius šildytuvus pateikiami kataloguose.