Urządzenia rezystancyjne pośrednie komorowe:
A) NIEPRZELOTOWE
1. Piece komorowe-mają kształt prostopadłościenny z otworem wsadowym przeznaczonym do ładowania i wyładowania
2. Piece muflowe – element grzejny zaprasowany jest w materiale ceramicznym, lub w utwardzonej warstwie włókien mineralnych. Ściany mufli oddzielając ten element grzejny od komory, chronią go przed uszkodzeniami mechanicznymi i częściowo pod wpływami chemicznymi. Wadą tego rozwiązania jest znaczny spadek temperatury na mufli sięgając 150-200*C- zastosowanie w laboratoriach
3. Piece rurowe – mają cylindryczny kształt przestrzeni roboczej
4. Piece tyglowe – tygle wykonywane są z grafitu, węglika krzemu, żeliwa, stali mieszczone są w przestrzeni izolowanej cieplnie. Mają one zawsze symetrię kołkową co podyktowane jest względami wytrzymałościowymi.
5. Piece wannowe – piece z płaskimi wannami z ceramicznych materiałów żaroodpornych i elementami grzejnymi umieszczonymi w stropie lub jego pobliżu.
6. Piece wgłębne – mają kształt najczęściej cylindryczny z ładowaniem od góry i umieszczone są poniżej poziomu hali. Elementy grzejne umieszczone w ścianie bocznej lub w jej pobliżu do 1200*C
7. Piece dzwonowe(kołpakowe) – Składają się z kilku identycznych nieruchomych trzonów i podnoszonego kołpaka który tworzy ściany boczne i sklepienie. Kształt cylindryczny lub prostopadłościenny z elementami w ścianach bocznych. Ładowanie za pomocą dźwigów przez ustawienie wsadu na trzonie.
8. Piece elewatorowe – składa się z dwóch zasadniczych części: nieruchomej komory umieszczonej 3-4m nad poziomem zerowym hali i podnoszonego trzonu- piec ładowany od dołu . pojemność ich sięga dziesiątków ton a moc 600kW
9. Piece wsuwane – odmiana pieców komorowych. Spód pieca i jego przednia ścianka zbudowane na przesuwnej po szynach podstawie, umożliwiają to załadunek ciężkich wsadów do 100 t, ich moc to 5MW
10. Inne urządzenia – ogrzewacze wody i warniki, cieplarki, suszarki, kotły, frytkownice, parniki, prodiże –urządzenia małej mocy.
B) PRZELOTOWE – w urządzeniu przelotowym wsad w czasie nagrzewania ulega przemieszczaniu przez komorę grzejną, zazwyczaj od jednego otworu, przez jest ładowany, do drugiego otworu, przez który jest ładowany:
1. Piece taśmowe – elementy grzejne umieszczone są w stropie i spodzie komory pod górną częścią taśmy.
2. Piece rolowe – elementy grzejne umieszczone są w stropie pod rolkami a także jeśli to niezbędne na ścianach bocznych.
3. Piece wózkowe, przetokowe.
4. Piece przenośnikowe
METODA ELEKTRODOWA
Zastosowanie:
1. Nagrzewanie wody – urządzenia komorowe do nagrzewania wody nazywane są kotłami elektrodowymi wodnymi. Mają postać izolowanych cieplnie zbiorników stalowych wyposażonych w elektrody, układy regulacyjne i układy zewnętrznych i wewnętrznych obiegów wody. Kotły duże do 30kV(P=70kW), kotły małe na napięcie do kilkuset Voltów (P=20kW). Zastosowanie zakłady przemysłowe dużych wymaganiach czystości pracy i higieny (fabryki chemiczne, farmaceutyczne, browary, farbiarnie i pralnie.
2. Urządzenia do obróbki cieplnej metali- piece elektrodowe solne – przetwornikami elektrotermicznymi są róże mieszaniny roztopionych soli utworzone z: chlorków, węglanów, azotanów. Zastosowanie: odpuszczanie, azotowanie, nawęglanie, cyjanowanie, hartowanie.
3. Urządzenia do topienia szkła – metoda płomieniowa oraz oporowa pośrednia. Piec elektrodowy do topienia szkła ma kształt basenu.
NAGRZEWANIE PROMIENNIKOWE
Nagrzewanie promiennikowe jest to nagrzewanie elektryczne pośrednie oparte na zjawisku promieniowania temperaturowego i luminescencyjnego emitowanego przez specjalnie do tego celu zbudowane źródła promieniowania. Ze względu na zakres fal wyróżnia się 3 kategorie promienników podczerwieni:
- długofalowe (T<725K)
- średniofalowe (725K<=T< 1450K)
- krótkofalowe (T=>1450K).
Budowa i zastosowanie:
Promienniki elektryczne składają się z 2 podstawowych elementów: emitującego i kierującego.
Element emitujący promieniowanie może mieć charakter konstrukcyjny lub funkcjonalny. Elementem kierującym promieniowanie w żądanym kierunku jest sam element emitujący promieniowanie, lub odrębna część promiennika zwana odbłyśnikiem odbijająca i kierująca promieniowanie do określonego kąta bryłowego.
PODZIAŁ PROMIENNIKÓW Z PUNKTU WIDZENIA KONSTRUKCYJNEGO:
1. Promienniki podczerwieni o otwartych żarnikach metalowych skrętkowych – żarnik wykonany jest ze stopów rezystancyjnych umieszczony na rurze ceramicznej lub w otwartym kanale moc do 2kW, temp. żarnika do 900*C , zastosowanie – ogrzewnictwo suszenie.
2. Promienniki podczerwieni o nieosłoniętych żarnikach niemetalowych i metalowych prętowych, rurowych lub płytowych – żarnik wykonany jest ze stopów rezystancyjnych, metali wysoko topliwych i materiałów niemetalowych przeznaczonych do pracy w wysokich temperaturach > 1400 0C. Zastosowanie – piece próżniowe.
3. Promienniki podczerwieni o żarnikach w osłonach szklanych – żarnik wykonany jest z wolframu lub ze stopów rezystancyjnych, węgla, tantalu, może być wyposażony w odbłyśnik, lampy żarowe, promienniki lampowe, rurowe i płaszczyznowe. W większości pracują w gazie obojętnym.
4. Promienniki podczerwieni o ceramicznych raz metalowych płaszczach promieniujących – żarniki umieszczone lub zaprasowane są w ceramice.
5. Łukowe lampy wyładowcze – polega na wykorzystaniu promieniowania gazów i par metali zawartych w szklanych bańkach podczas wyładowania elektrycznego oraz towarzyszącego mu promieniowania nagrzewanych elektrod i bańki.
ZASTOSOWANIE:
- suszenie i wypalanie farb
- Suszenie po myciu i płukaniu
- Suszenie materiałów sypkich
- Stabilizowanie i sterylizacja wyrobów w przezroczystych opakowaniach foliowych
- Obróbka cieplna metali
- Obróbka cieplna niemetali
- Ogrzewanie promiennikowe
URZĄDZENIA REZYSTANCYJNE BEZPOŚREDNIE
a) nagrzewanie w procesach obróbki plastycznej i cieplnej metali żelaznych i nieżelaznych.
b) nagrzewanie betonu-nagrzewanie betonu stosuje się w robotach budowlanych przy temp. Niższych od -3C. Prąd do betonu doprowadzany jest za pomocą elektrod lub wykorzystuje się do tego zbrojenie. Prąd przemienny celu wyeliminowania zjawisk elektrostatycznych
c) grafityzacja – jest to proces wysokotemperaturowej obróbki cieplnej materiałów węglowych w celu nadania im struktury polikrystalicznej. grafityzacji poddaje się materiał węglowy będący wieloskładnikową mieszaniną wstępnie wypaloną w procesie nieelektrycznym. Technika grafityzacji polega na powolnym nagrzewaniu wsadu do temperatury ok. 2800C. Cały proces może w dużych piecach trwać do 100h. pojemność pieców do 200t przy mocy 20MVA i prądzie 100kA
d)Wytwarzanie karborundu – karborund wytwarza się w temp. 1900-2200. Moce urządzeń do wytwarzania karborundu sięgają 7MW, w Polsce 2,5MW. Karborund jest ciałem krystalicznym o twardości bliskiej twardości diamentu. Służy do wytwarzania elementów grzejnych do pieców rezystancyjnych pośrednich jednak przede wszystkim jako materiał.
CECHY NAGRZEWANIA METODĄ REZYSTANCYJNĄ METALI W PROCESACH OBRÓBKI CIEPLNEJ I PLASTYCZNEJ:
- bardzo duża szybkość nagrzewania
- niewielkie straty cieplne,
-wysoka sprawność elektrotermiczna
- łatwość doboru temperatury dla każdego elementu wsadu
- niskie straty metalu wskutek utleniania
- łatwość automatyzacji
- niewielka powierzchnia zajmowana przez urządzenie
- szybki rozruch
- minimalny wpływ na środowisko
URZĄDZENIA REZYSTANCYJNE POŚREDNIE BEZKOMOROWE
a) Urządzenia kondukcyjne
- nagrzewanie elementów maszyn, w szczególności wytłaczarek, pras, walców do obróbki tworzyw sztucznych i gumy.
- ogrzewanie płyt traserskich, stołów montażowych, sortowniczych i operacyjnych- wymagany jest tu znacznie bardziej równomierny układ temperatury
- ogrzewanie zapobiegające oblodzeniu- ogrzewanie ciągów komunikacyjnych, wlotów do tuneli, ważnych skrzyżowań, mostów, schodów, zwrotnic kolejowych, pasów startowych, szyb samochodowych.
- ogrzewanie fundamentów chłodni, fundamentów wielkich zbiorników do gromadzenia ciekłych gazów( metan, propan, butan, etylen)
- ogrzewanie pomieszczeń zamkniętych i obszarów przy pomocy kabli, taśm, listew, mat grzejnych, ogrzewanie podłogowe, ścienne i sufitowe
- przyrządy i urządzenia powszechnego użytku- kuchenki elektryczne, poduszki, lutownice, żelazka, prasowalnice.
- ogrzewanie rurociągów do transportu ropy, olejów napędowych, a także do transportu technologicznego w przemyśle wydobywczym i spożywczym
b) Urządzenia konwekcyjne ze swobodnym przepływem płynu stosuje się głównie w charakterze ogrzewaczy pomieszczeń zamkniętych oraz przyrządów grzejnych do nagrzewania cieczy
c) Urządzenia konwekcyjne ze wymuszonym przepływem płynu przy użyciu wentylatorów i pomp wykorzystywane są w charakterze ogrzewaczy lub nagrzewnic, także o bardzo dużej mocy sięgających kilku MW.
Czynnikiem odbierającym ciepło z elementów grzejnych są zazwyczaj: powietrze, woda oraz roztwory wodne. Stosuje się je do ogrzewania pomieszczeń oraz suszenia.
URZĄDZENIA AKUMULACYJNE
Ich cechą jest duża akumulacyjność, energia cieplna oddawana jest głównie przez konwekcję i radiację. Urządzenia akumulacyjne budowane są w dwóch wersjach z tzw. rozładowaniem statycznym oraz dynamicznym.
Rozładowanie statyczne polega na swobodnym oddawaniu ciepła przez konwekcję i radiację przez powierzchnie zewnętrzną. W ogrzewaniu z rozładowaniem statycznym, akumulujący energie rdzeń jest umieszczony w materiale termoizolacyjnym wypełniającym przestrzeń między nimi i obudową oddającą ciepło do otoczenia.
Ogrzewacze z rozładowaniem dynamicznym wyposażone są w układy wentylatorowe, umożliwiające bardzo efektywną regulację odprowadzania ciepła do ogrzewanego pomieszczenia.
LICZBY KRYTERIALNE:
Nusselta- Nu=α*lλ
Nu=C(Gr∙Pr)n dla konwekcji swobodnej ma postać
Grashoffa- Gr=g*β*l3*Δtν2
Reynoldsa – Re=v*lν
Prandtla – Pr=νa
Galileusza – Ga=g*l3ν2
Biota – Bi=α*lλ
edudako