Thiet ke thiet bi nung toi chi tiet hop kim trong 157035

Cơ sở lý thuyết

Giới thiệu khái quát về lò điện

1 Khái niệm chung về kĩ thuật điện nhiệt

Lò nung tôi là 1 thiết bị sử dụng nguồn năng lợng nhiệt để làm nóng vật nung hay thiết bị cần nung tôi Để tạo ra nguồn năng lợng nhiệt có nhiều ph- ơng pháp do quá trình biến đổi:

- Năng lợng hóa học của nhiên liệu.

- Năng lợng hóa học của kim loại lỏng.

Trong các phơng pháp trên thì việc sử dụng quá trình biến đổi điện năng thành nhiệt năng là phổ biến hơn cả do có nhiều u điểm:

- Việc lấy nguồn điện năng chỉ thông qua truyền tải bằng đờng dây có sẵn, không tốn kém trong quá trình vận chuyển khai thác nh các lò nhiên liệu.

- Đơn giản, dễ chế tạo, nhỏ gọn.

- Có khả năng tạo ra nguồn nhiệt năng lớn, hiệu suất cao.

- Dễ điều chỉnh, cơ động(tự động) trong việc khống chế nhiệt độ Có khả năng làm việc một cách liên tục.

Với các u điểm trên và với yêu cầu thiết kế cần khống chế nhiệt độ thì việc ta chọn lò điện trong đề tài này là hoàn toàn hợp lý.

Lò điện là một thiết bị điện biến điện năng thành nhiệt năng dùng trong các quá trình công nghệ khác nhau nh nung hoặc nấu luyện các vật liệu, các kim loại và các hợp kim khác nhau v.v Đặc trng của lò điện là thiết bị có môi trờng có nhiệt độ cao, quá trình nhiệt trong lò đợc khống chế bởi nhiệt độ cho phép Trong lò điện quá trình trao đổi nhiệt là quan trọng nhất Do vậy cấu trúc hợp lý, chế độ điện nhiệt và nhiệt độ phù hợp với yêu cầu công nghệ là những nhân tố chính ảnh hởng trực tiếp và quyết định tới:

- Năng suất lò và năng suất của các thiết bị vận hành trong lò.

- Giảm chi phí nguyên vật liệu, năng lợng , bảo dỡng

- Không làm ô nhiễm môi trờng.

2 ứ ng dụng của lò điện

- Lò điện đợc sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực kỹ thuật :

 Trong luyện kim và chế tạo máy, lò điện dùng để:

Sản xuất thép chất lợng cao

Sản xuất các hợp kim phe-rô

Nhiệt luyện và hoá nhiệt luyện

Nung các vật phẩm trớc khi cán, rèn dập, kéo sợi

Sản xuất đúc và kim loại bột

 Trong công nghiệp hóa học, lò điện dùng để:

Sản xuất phốt pho vàng

Sản xuất các kim loại kiềm thổ

Nung các bình phản ứng và ống dẫn

 Trong các lĩnh vực công nghiệp khác :

Trong công nghiệp nhẹ và thực phẩm, lò điện đợc dùng để sất, mạ vật phẩm và chuẩn bị thực phẩm

- Trong các lĩnh vực khác, lò điện đợc dùng để sản xuất các vật phẩm thuỷ tinh, gốm sứ, các loại vật liệu chịu lửa v.v

Lò điện không những có mặt trong các ngành công nghiệp mà ngày càng đợc dùng phổ biến trong đời sống sinh hoạt hàng ngày của con ngời một cách phong phú và đa dạng : Bếp điện, nồi nấu cơm điện, bình đun nớc điện, thiết bị nung rắn, sấy điện v.v

3 Ưu điểm của lò điện so với các lò sử dụng nhiên liệu

 Có khả năng tạo đợc nhiệt độ cao do nhiệt năng đợc tập trung trong mét thÓ tÝnh nhá.

 Do nhiệt năng tập trung nên đảm bảo tốc độ nung lớn và năng suất cao

 Đảm bảo nung đều và chính xác do dễ điều chỉnh chế độ điện và nhiệt độ

 Lò đảm bảo đợc độ kín, có khả năng nung trong chân không hoặc trong môi trờng có khí bảo vệ, do đó độ cháy hao kim loại nhỏ.

 Có khả năng cơ khí hoá và tự động hoá quá trình chất dỡ nguyên liệu và vận chuyễn vật phẩm

 Đảm bảo điều khiện lao động hợp vệ sinh, điều kiện thao tác tốt, thiết bị gọn nhẹ

4 Nhợc điểm của lò điện

 Giá thành của các thiết bị điện nhiệt của lò và liên quan đến lò thờng đắt.

 Yều cầu có trình độ cao khi sử dụng.

Các phơng pháp biến đổi điện năng thành nhiệt năng

Nguyên lý cơ bản của lò điện là biến đổi nguồn điện năng thành nhiệt năng Trên thực tế có rất nhiều phơng pháp để thực hiện qúa trình này nh ph- ơng pháp:

Dựa vào hiệu ứng Junlenxơ: Cho dòng điện chạy qua một dây dẫn điện trở

R trong thời gian τ thì cung cấp một nhiệt lợng:

I: Dòng điện chạy qua dây dẫn (A).

R: Điện trở của dây dẫn( Ω )

Hình 1-1: Nguyên lý làm việc của lò điện trở

(a)-Đốt nóng trực tiếp (b)-Đốt nóng gián tiếp

1-Vật liệu đợc nung nóng trực tiếp 4-Đầu cấp điện

2-cầu dao điện 5-Dây dẫn điện trở

3-Biến thế 6-Vật liệu đợc nung nóng

Dựa trên cơ sở định luật của Faraday: khi dòng điện xoay chiều chạy qua cuộn cảm thì điện năng đợc biến đổi thành năng lợng của từ trờng biến thiên.

Từ trờng biến thiên này tác động lên vật dẫn (vật nung) làm xuất hiện dòng điện cảm ứng trong vật dẫn-dòng điện xoáy(Fucô).

Những phần của vật dẫn có dòng điên xoáy sẽ tỏa nhiệt.

Những phần của vật dẫn không có dòng điên xoáy chạy qua sẽ nhận nhiệt bằng dẫn nhiệt hoặc đối lu từ phần kim loại nóng có dòng điện xoáy chạy qua.

4-Tờng lò bằng vật liệu

Hình 1-2: Nguyên lý làm việc của lò cảm ứng có kênh.

Dựa trên cở sở sự phóng điện qua chất khí hoặc hơi Bình thờng khí không dẫn điện, nhng nếu ion hóa chất khí và dới tác dụng của điện trờng thì khí sẽ dẫn điện Khi hai điện cực tiếp cận nhau thì giữa chúng xuất hiện ngọn lửa hồ quang Ngời ta dùng nhiệt năng của ngọn lửa hồ quang để gia nhiệt cho vật nung hoặc vật nấu chảy.

(A)-Lò hồ quang trực tiếp (B)-Hồ quang gián tiếp

3-Vật liệu gia công nhiệt(kim loại)

Hình 1-3: Nguyên lý làm việc của lò hồ quang điện

Buồng nung nóng là tụ điện Vật nung nóng đợc đặt giữa hai má tụ Tụ nối với nguồn áp siêu cao tần Dới tác dụng của điện trờng tần số siêu cao dẫn tạo ra dòng điện dịch chạy trong vật nung làm nóng vật nung Phơng pháp này thờng ứng dụng ở lò vi sóng, lò sấy điện môi.

1-Chất điện môi(Vật gia công nhiệt)

Hình 1-4: Nguyên lý nung điện môi

Dựa vào hiện tợng bức xạ cỡng bức Khi điện tử từ một mức năng lợng cao nhảy xuống mức năng lợng thấp:

E 2 →E 1 sẽ phát ra một năng lợng tỷ lệ với tần số ν và hệ số Bl¨ng:

Nguyên tắc phát nhiệt plasma là sự tỏa nhiệt trong luồng khí đợc ion hóa dới tác dụng của hồ quang điện Do khí bị ion hóa và bị nén trong thể tích không lớn, nên mật độ nhiệt rất lớn và nhiệt độ đạt rất cao 10000 ¿ 20000 °C

2-Cuộn cảm để nung nóng và khuấy trộn kim loại

3-Nồi lò bằng vật liệu chịu nóng

5-Ông bao quanh điện cực

8-Điện cực áp vào nồi lò.

Phân loại lò điện

Lò điện là lò sử dụng điện năng, điện năng đợc chuyển hóa thành nhiệt năng Căn cứ vào quá trình công nghệ, phơng pháp nung và kết cấu lò, ngời ta phân loại lò điện thành các loại sau:

1 Theo quy trình công nghệ:

 Lò điện trong luyện kim đen.

 Lò điện trong luyện kim màu.

 Lò điện trong công nghiệp hóa học.

 Lò điện trong chế tạo máy và gia công kim loại kể cả kim loại bột.

 Lò điện trong các lĩnh vực công nghiệp sản xuât khác (công nghiệp nhẹ và thực phẩm, công nghiệp sản xuất vật phẩm thủy tinh, gốm sứ, công nghiệp sản xuất vật liệu, vật liệu chịu lửa, graphit và vật phẩm các bon…ch)

 Nung quang học nung theo tần số(tần số công nghiệp, tần số trung, tÇn sè cao).

 Nung bằng tia điện tử

Có rất nhiều loại, rất phong phú và đa dạng nh: lò buồng, lò giếng, lò chụp, lò nuôi, lò băng chuyền, lò cần đẩy, lò trống, lò vòng, lò đáy bớc, lò đáy nung, lò con lăn, lò kín, lò hở…ch

Tùy theo đặc điểm về cấu tạo mà lò điện mang những tên riêng biệt nh: lò tôi bề mặt, lò điện xỉ…ch

Các thông số chủ yếu của lò điện

Lò điện cũng nh mọi thiết bị khác, chúng đợc so sánh và đợc đánh giá chất lợng làm việc thông qua các thông số kỹ thuật và kinh tế đặc trng nhất.

- Chế độ nhiệt độ của lò.

- Chế độ nhiệt của lò

- Công suất nhiệt của lò

- Các hiệu suất sử dụng nhiệt và hiệu suất sử dụng nhiên liệu của lò.

- Suất tiêu hao nhiên liệu chuẩn của lò.

1 Chế độ nhiệt độ của lò:

Nhiệt độ của lò là nhiệt độ đặc trng, mang tính quy ớc Nhiệt độ của lò không phải là nhiệt độ của nguồn nhiệt(dây đốt), cũng không phải là nhiệt độ mặt trong của tờng lò, nóc lò Nhiệt độ của lò là nhiệt độ trung bình trong không gian làm việc của lò, thờng thì nhỏ hơn nhiệt độ của nguồn nhiệt và lớn hơn nhiệt độ của tờng lò và nóc lò.

- Chế độ nhiệt độ của lò:

Nhiệt độ của lò có thể thay đổi theo không gian làm việc của lò, có thể thay đổi theo thời gian.

Sự thay đổi nhiệt độ lò theo thời gian đợc gọi là chế độ nhiệt độ của lò. Trong đó: tlò=f( τ ) Víi: τ - thêi gian

Việc lựa chọn chế độ nhiệt độ của lò thích hợp phải xuất phát từ đòi hỏi của công nghệ gia công vật liệu.

Khi nhiệt độ của lò không thay đổi theo thời gian ta gọi là chế độ nhiệt ổn định.

Nhiệt độ của lò thay đổi theo thời gian ta gọi là chế độ nhiệt không ổn định.

Các lò làm việc gián đoạn, làm việc theo chu kỳ có chế độ nhiệt độ không ổn định.

Ví dụ: Lò buồng nhiệt luyện kim loại.

Nhiệt độ lò có thể đồng nhất trong toàn bộ không gian làm việc của lò cũng có thể khác nhau giữa các vùng lò.

Ví dụ: Lò nung liên tục có chế độ nhiệt ổn định nhng nhiệt độ lò lại thay đổi theo chiều dài của lò.

Lò buồng nhiệt luyện có chế độ nhiệt không ổn định nhng nhiệt độ lại đồng nhất trong toàn bộ không gian lò.

2 Chế độ nhiệt của lò:

Lợng nhiệt cung cấp cho lò ở mỗi thời điểm đợc gọi là phụ tải nhiệt ở thời điểm đó Chế độ nhiệt của lò là sự thay đổi phủ tải nhiệt theo thời gian.

Q - phụ tải nhiệt. τ - thêi gian.

Chế độ nhiệt ổn định là chế độ nhiệt không thay đổi theo thời gian(phụ tải nhiệt không thay đổi).

Chế độ nhiệt không ổn định là chế độ nhiệt thay đổi theo thời gian(phụ tải nhiệt thay đổi).

Chế độ nhiệt và chế độ nhiệt độ thờng có quan hệ mật thiết với nhau. Ngời ta thờng dựa vào yêu cầu công nghệ để chọn chế độ nhiệt độ của lò Sau khi xác lập đợc chế độ nhiệt độ của lò, ta tiến hành tính toán việc cấp nhiệt cho lò để đảm bảo đúng chế độ nhiệt độ đã chọn.

3 Công suất nhiệt của lò:

Công suất nhiệt của lò là phụ tải nhiệt lớn nhất mà lò có thể tiếp nhận đợc trong một đơn vị thời gian Công suất nhiệt của lò thờng đợc ký hiệu bằng chữ Q hoặc P, đơn vị là [kW].

Năng suất lò là trọng lợng hoặc khối lợng của vật liệu đợc gia công nhiệt hoặc sản phẩm nấu luyện của lò tính trong một đơn vị thời gian.

Năng suất lò đợc ký hiệu bằng chữ G Đơn vị là: [t/h], [t/ngày], hoặc [kg/ngày]. Để so sánh năng suất của các lò khác nhau ngời ta còn dùng khái niệm về năng suất riêng của lò hay cờng độ đáy lò.

Cờng độ đáy lò(năng suất riêng của lò) đợc ký hiệu là “h”[ kg m 2 h ].

Ngời ta còn phân biệt cờng độ đáy lò và cờng độ đáy lò có hiệu.

Cờng độ đáy lò là năng suất riêng của lò nhng diện tích tính toán là toàn bộ diện tích thực của đáy lò.

Cờng độ đáy lò có hiệu: là năng suất riêng của lò nhng chỉ tính phần diện tích đáy lò mf vật nung chiếm chỗ.

Năng suất của lò phụ thuộc và cờng độ trao đổi nhiệt trong lò, phụ thuộc vào đặc tính công nghệ, vào chế độ và cấu trúc của lò.

5 Hiệu suất điện, hiệu suất nhiệt và hiệu suất chung:

Lò điện đợc đánh giá bằng hai thông số: hiệu suất điện và hiệu suất nhiệt.

- Hiệu suất điện trong một thời gian đợc xác định nh sau: η d =W c −W d

- Hiệu suất ở một thời điểm: η d =P c −P d

Wc - điện năng thiết bị nhận đợc từ lới điện sau một thời gian nhất định.(kWh).

Wd - tổn thất điện sau một thời gian nhất định(kWh).

Pc - công suất thiết bị yêu cầu ở một thời điểm đã cho(kW).

Pd - công suất tổn thất điện ở một thời điểm đã cho(kW).

- Hiệu suất nhiệt trong một thời gian đợc xác định bằng: η t =W c −W d −W t −W tt

- Hiệu suất ở một thời điểm đã cho đợc xác định bằng: η t =P c −P d −P t −P tt

Wh - Năng lợng hữu ích dùng trong quá trình công nghệ trong một thời gian nhất định(kWh).

Wt - năng lợng tỏa ra do các phản ứng tỏa nhiệt của quá trình công nghệ trong một thời gian nhất định(kWh).

Wtt - năng lợng tiêu hao do tổn thất nhiệt của lò trong một thời gian nhất định(kWh).

Ph, Pt, Ptt- tơng tự nh Wh, Wt, Wtt nhng ở đây là công suất ở một thời điểm đã cho(kW).

Nếu bỏ qua nhiệt thu do phản ứng tỏa nhiệt trong quá trình gia công hiệu suất chung đợc biểu thị nh sau: η c =η d η t =W h

- Hiệu suất chung ở một thời điểm đã cho: η c =η d η t =P h

6 Suất tiêu hao điện năng:

Về kỹ thuật, ngời ta còn đánh giá lò điện qua các chỉ tiêu: năng suất giờ, năng suất ngày đêm và năng suất tiêu hao điện năng.

Lò điện có thể làm việc theo chu ký hoặc liên tục, ở đây ta hiểu chu kỳ làm việc là khoảng thời gian giữa hai lần cung cấp sản phẩm nối tiếp nhau. Một chu kỳ làm việc đầy đủ bao gồm thời kỳ nghỉ, thời kỳ nung và thời kỳ giữ nhiệt. τ ck =τ ck +τ n +τ g (h)

Với chu kỳ làm việc đầy đủ thì năng suất ngày đêm có thể tính:

G$ g 0 τ ng +τ n +τ g (tấn/ngày/đêm) Trong đó: g0 - khối lợng một mẻ vật liệu(tấn).

G - năng suất ngày đêm(tấn/ngày/đêm) τ ng - thời gian nghỉ. τ n - thêi gian nung. τ g

Suất tiêu hao điện năng là năng lợng điện tiêu hao cho một đơn vị thời sản phÈm.

W - lợng tiêu hao điện năng chung trong toàn bộ chu kỳ làm việc(kWh).

Wr - suất tiêu hao điện năng. ở đây theo yêu cầu thiết kế ta sử dụng phơng pháp điện trở với u điểm cấu tạo đơn giản, rẻ tiền, dễ điều khiển và khống chế nhiệt độ.

Lò điện trở

Lò điện trở làm việc dựa trên cơ sở khi có 1 dòng điện chạy qua 1 dây dẫn hoặc vật dẫn thì ở đó sẽ tỏa ra 1 lợng nhiệt theo định luật Junlenxơ:

Q=I 2 R τ (1) Q: Nhiệt năng tỏa ra trên điện trở [J].

I : Dòng điện chạy qua dây điện trở [A].

- Theo nhiệt độ của lò:

 Lò nhiệt độ trung bình: te0 ¿ 1200 °C

 Lò dùng trong công nghiệp.

 Lò dùng trong phòng thí nghiệm.

 Lò dùng trong gia đình.

- Theo đặc tính làm việc:

 Lò làm việc liên tục.

 Lò làm việc gián đoạn.

- Theo kết cấu của lò:

- Theo mục đích sử dụng:

 Lò ủ, nung, nấu chảy…ch

 Lò điện trở nung trực tiếp.

 Lò điện trở nung gián tiếp.

- Theo quy trình công nghệ:

 Lò điện trở trong luyện kim đen.

 Lò điện trở trong luyện kim màu.

 Lò điện trở trong chế tạo máy và gia công kim loại.

3 ứng dụng của lò điện trở:

 Sản xuất thép có chất lợng cao.

 Nhiệt luyện và hóa nhiệt luyện.

 Nung các vật phẩm trớc khi rèn, dập, kéo dây, kéo sợi.

- Trong công nghiệp hóa học:

 Nung các bình phản ứng và ống dẫn

- Trong các lĩnh vực khác:

 Công nghiệp nhẹ: sấy, mạ vật phẩm…ch

 Sinh hoạt của con ngời: bếp điện, nồi cơm điện, bình đun nớc, máy sÊy…ch

Phơng án thiết kế

Một số yêu cầu cơ bản đối với cấu tạo lò điện

1 Hợp lý về yêu cầu công nghệ

Cấu tạo lò không những phù hợp với quá trình công nghệ yêu cầu mà còn phải tính đến khả năng sử dụng nó đối với quá trình công nghệ khác nếu nh không làm phức tạp quá trình gia công và làm tăng giá thành một cách rõ rệt.

2 Hiệu quả về kĩ thuật

Là khả năng biểu thị hiệu suất cực đại của kết cấu khi các thông số của nó hoàn toàn xác định (kích thớc ngoài, công suất, trọng lợng, giá thành…ch).

3 Chắc chắn khi làm việc Đây là một trong những chỉ tiêu quan trọng của chất lợng kết cấu các lò điện nói chung, của lò điện trở nói riêng Thờng khi các lò điện làm việc, một bộ phận nào đó không hoàn hảo sẽ ảnh hởng đến quá trình sản xuất chung Điều này đặc biệt quan trong đối với các lò điện làm việc liên tục trong dây truyền sản xuất tự động

Một chỉ tiêu phụ về sự chắc chắn khi làm việc của bất kì bộ phận nào đó trong lò điện là khả năng thay thế nhanh hoặc khả năng dự trữ lớn khi làm việc bình thờng Theo quan điểm chắc chắn, trong thiết bị cần chú ý đến bộ phận quan trong nhất, quyết định đến khả năng làm việc liên tục của lò, ví dụ nh : dây nung, băng tải…ch

4 Tiện ích khi sử dụng

 Số nhân viên làm việc tối thiểu.

 Không yêu cầu trình độ chuyên môn cao, không yêu cầu sức lực và sự dẻo dai của nhân viên phục vụ.

 Số lợng các thiết bị quý, hiếm bị hao mòn nhanh tối thiểu.

 Bảo quản, kiểm tra và sửa chữa tất cả các bộ phận của thiết bị dễ dàng và thuận lợi.

 Theo quan điểm an toàn lao động, điều kiện làm việc phải hợp vệ sinh, an toàn tuyệt đối.

5 Đơn giản trong chế tạo và giá thành hợp lý

Kỹ thuật và kinh tế luôn là bài toán kinh điển cho ngành chế tạo Tuy nhiên nhà chế tạo luôn mong muốn:

 Tiêu hao vật liệu ít nhất, đặc biệt là các vật liệu quý hiếm (các kim loại màu, các hợp kim có hàm lợng Niken cao…ch)

 Công nghệ chế tạo đơn giản nghĩa là khả năng cung ứng nhân công, vật liệu, thiết bị…chcủa nhà máy nhiều nhất có thể.

 Các loại vật liệu và thiết bị yêu cầu để chế tạo phải ít nhất.

 Sử dụng đến mức tối đa các kết cấu giống nhau, cùng loại để dễ dàng và thuận tiện trong quá trình lắp ráp và lắp lẫn.

 Chọn hợp lý các dạng gia công để phù hợp với điều kiện chế tạo.

Hình dáng và kết cấu luôn phản ánh trình độ của ngời thiết kế cũng nh công nghệ chế tạo và luôn đợc khách hàng quan tâm.

 Mỗi kết cấu của thiết bị, vật phẩm, các khâu các chi tiết phải có hình dáng và tỷ lệ phù hợp, dễ coi.

 Việc gia công lần cuối cũng nh sơn có vai trò đặc biệt quan trọng đối với hình dáng bề ngoài của lò điện trở.

Kết cấu của lò điện trở

Lò điện trở thông thờng gồm ba phần chính sau:

Vỏ lò điện trở là 1 khung cứng, vững, chủ yếu để chịu tải trọng trong quá trình làm việc của lò Mặt khác, nó cũng dùng để giữ lớp cách nhiệt rời và đảm bảo sự kín hoàn toàn hoặc tơng đối của lò. Đối với các lò làm việc với khí bảo vệ, cấn thiết vỏ lò phải hoàn toàn kín, còn đối với các lò điện trở bình thờng, sự kín của vỏ lò chỉ cần giảm tổng thất nhiệt và tránh sự lùa của không khí lạnh vào lò, đặc biệt theo chiều cao lò.

Trong những trờng hợp riêng, lò điện trở có thể làm vỏ lò không bọc kín.

Có 2 dạng: vỏ lò tròn và vỏ lò hình chữ nhật Vỏ lò tròn chịu lực tác dụng bên trong tốt hơn vỏ lò hình chữ nhật khi cùng 1 lợng kim loại để chế tạo. Khi kết cấu vỏ lò tròn ngời ta dùng thép tấm dày:

- 14 -20 mm: đờng kính: 4500 – 6500 mm Để tăng độ cứng, vững cho vỏ lò tròn, ngời ta dùng các vòng đệm tăng c- ờng bằng các loại thép hình.

Thờng gồm 2 phần: vật liệu chịu nhiệt và cách nhiệt

Phần vật liệu chịu nhiệt có thể xây bằng gạch tiêu chuẩn, gạch hình theo hình dáng và kích thớc của buồng lò Cũng có khi ngời ta đầm bằng các loại bột chịu lửa và các chất dính dết gọi là khối đầm.

Phần vật liệu chịu lửa cần đảm bảo các yêu cầu sau :

- Chịu đợc nhiệt độ làm việc cực đại của lò.

- Có độ bền nhiệt đủ lớn khi làm việc.

- Có đủ độ bền cơ học khi xếp vật nung và đặt thiết bị vận chuyển trong điều kiện làm việc.

- Đảm bảo khả năng gắn dây nung bền và chắc chắn.

- Có đủ độ bền hoá học khi làm việc, chịu đợc tác dụng của khí quyển lò và ảnh hởng của vật nung.

- Đảm bảo khả năng tích nhiệt cực tiểu Điều này đặc biệt quan trọng đối với lò làm việc chu kỳ. Đặc trng chủ yếu nhất của gạch chịu lửa là khi làm việc ở nhiệt độ cao vẫn giữ nguyên đợc tính chất vật lý và hình dạng ban đầu Nhờ đó mà các thể xây bên, các cấu kiện cơ khí lò ít bị ảnh hởng Khi chọn gạch hay vật liệu xây các bộ phận lò cần căn cứ vào điều kiện làm việc của thể xây để chọn loại vật liệu thích hợp nhằm đảm bảo thể xây bền, không lãng phí vật liệu Độ bền của thể xây phụ thuộc vào nhiệm vụ của lò nh: nấu chảy, nung hay sấy vật liệu, Phụ thuộc vào chế độ làm việc ổn định hay không ổn định, vào tính chất của môi trờng và nhiệt độ làm việc của lò ở những lò thể xây tiếp xúc với môi trờng kiềm hay axit thì cần chọn loại gạch cũng có các tính chất tơng ứng Thí dụ :lò luyện thép, xỉ có tính axit thì thể xây của bể luyện phải dùng gạch đinat

Trong nhiều trờng hợp, ngay trong một lò thể xây chịu tác dụng của nhiều yếu tố nh: Nhiệt độ cao, môi trờng tải trọng thì cần phân tích mức độ gây tác hại của từng yếu tố để quyết định chọn loại gạch cho phù hợp.

Trong các thể xây tạo bởi nhiều lớp mà các lớp đó lại dùng gạch khác nhau thì không đợc xây cạnh nhau các loại gạch có thành phần hóa học khác nhau Vì ở nhiệt độ cao giữa chúng có thể xảy ra phản ứng hóa học làm hỏng gạch và ảnh hởng đến độ bền vững của thể xây.

Khi xây dựng lò thì hình dạng kích thớc của gạch xây là những yếu tố gây ảnh hởng đến tiến độ thi công, đến kinh tế của cả công trình

Vì vậy khi xây lò nên dùng gạch có kích thớc chuẩn đợc chế tạo hàng loạt và dễ kiếm Không nên dùng gạch có kích thớc, hình dạng phức tạp ở những chỗ không cần thiết Ngay cả những khu vực của thể xây cần gạch có hình dạng phức tạp cũng nên cố gắng đa về những loại gạch chuẩn, hoặc có phải chế tạo cũng dễ dàng hơn.

Nhìn chung có nhiều yếu tố tác dụng đến thể xây lò, song tác nhân quan trọng nhất vẫn là nhiệt độ Vì vậy cần chọn loại gạch chịu lửa có nhiệt độ làm việc cho phép lớn hơn nhiệt độ lò.

Bảng 2-1: Nhiệt độ cho phép của một số gạch chịu nhiệt:

Tên vật liệu Nhiệt độ làm việc cho phép

Lò làm việc liên tục Lò làm việc chu kỳ

Từ yêu cầu làm việc của lò là làm việc theo chu kì và nhiệt độ làm việc là

1000 0 C nên ta chọn loại gạch Samot loại C có nhiệt độ làm việc cho phép là :1250 0 C.

Vật liệu cách nhiệt thờng nằm giữa vỏ lò và phần vật liệu chịu lửa Mục đích chủ yếu là giảm tổn thất nhiệt Riêng đối với đáy, phần cách nhiệt đòi hỏi phải có độ bền cơ học nhất định còn các phần khác nói chung không yêu cÇu

Yêu cầu cơ bản của phần cách nhiệt:

- Hệ số dẫn nhiệt cực tiểu

- Khả năng tích nhiệt cực tiểu

- ổn định về tính chất lý, nhiệt trong điều kiện làm việc xác định.

Từ yêu cầu trên ta chọn vật liệu cách nhiệt là gạch Điatomit có nhiệt độ làm việc cho phép là 850 0 C

3.1 Yêu cầu vật liệu làm điện trở nung

Các điện trở nung cũng nh các vật nh các vật liệu chịu nóng khác, làm việc trong điều kiện nhiệt độ cao, đối với chúng phải có những yêu cầu đặc biệt Nhng riêng với điện trở nung, các yêu cầu đó cao hơn nh:

 Khả năng chịu nóng tốt, không bị oxy hóa dới tác dụng của oxi ở nhiệt độ cao.

 Bền nóng cao, bền cơ học tốt So với các vật liệu xây dựng thì dây điện trở không yêu cầu độ bền cơ học cao nhng dây điện trở không đợc biển dạng. Chúng có thể tự bền vững dới tác dụng của tải trọng bản thân dây điện trở.

 Điện trở suất lớn: Điện trở suất lớn có u việt tạo cho dây điện trở có cấu trúc gọn khi cùng đáp ứng cùng một công suất yêu cầu, dễ dàng bố trí dây quấn trong lò.

 Hệ số nhiệt điện trở nhỏ: Hầu hết các vật liệu chế tạo dây điện trở đều có hệ số nhiệt điện trở nhỏ và dơng (nhiệt độ càng cao điện trở càng lớn).

 Các tính chất điện phải cố định.

 Các kích thớc cũng phải giữ cố định.

 Dễ gia công, kéo dây, dễ hàn Riêng đối với vật liệu phi kim cần ép khuôn đợc.

Trong thực tế rất khó có vật liệu mà thỏa mãn các yêu cầu trên, mà nếu có thì giá thành cũng rất đắt Thông thờng ngời ta sử dụng một số vật liệu sau để làm dây đốt: Hợp kim Ni-Crom, thép chịu nóng, hợp kim sắt, crom, nhôm, các bô rôm, graphip…ch

3.2.1 Phân loại theo kết cấu

Có hai kiểu dây đốt phổ biến là:

 Dây đốt hở : không có vỏ bọc ngoài , u điểm tỏa nhiệt dễ, dễ bố trí, rẻ tiền, dễ sửa chữa.

Tính toán dây đốt cho lò điện

1 Chọn vật liệu làm dây đốt

- Dây đốt phải chịu đợc nhiệt độ làm việc theo thời gian đã tính toán.

- Dây đốt phải chịu đợc trọng lợng bản thân.

- Dây đốt phải có ρ t lớn khi đó điện trở lớn, tiết kiệm đợc khối lợng dây đốt.

- Dây đốt phải có hệ số nhiệt điện trở: α , β nhỏ để điện trở ít thay đổi.

- Dễ chế tạo, cấu tạo đồng đều, ít biến đổi về kích thớc hình học.

Hình 2-1:Sơ đồ mạch điện.

Mỗi nhánh là 1 dây điện trở R Tổng số nhánh là 3x1 Ta chỉ cần tính cho

Chọn hiệu suất thiết bị η %, hệ số dự trữ kz=1,2 Thay vào công thức (2-2) Ta đợc P1n,5 kW. Điện áp U"0V, hệ số công suất cos ϕ =1 vì dây đốt điện trở thay vào công thức (2-1) ta đợc IV.82(A).

Theo yêu cầu chế tạo về vật liệu và yêu cầu về nhiệt độ làm việc ta chọn loại dây đốt Cr20Ni80-Ni:

Trọng lợng riêng x10 kg/m 3 ρ 20 10 −6 Ω.m α.10 −6 ° C −1 tlvmax °C

2.4 Chọn nhiệt độ làm việc của dây đốt : t lvtb