2343

1 TS Nguy n Bê À N NG - 2007 Các ký hi u s d ng đ gi i thích ho t đ ng s đ : 1- A(x) = 1: ph n t A dòng th x có n (n u cu n dây) ho c đóng l i (n u ti p m) 2- A(x) = 0: ph n t A dòng th x m t n (n u cu n dây) ho c m (n u ti p m) 3- A(x,y): ph n t A gi a hai dòng x y ho c hai m x,y 4- A(đl): ph n t A m ch đ ng l c Ch ng TRANG B I N CÁC THI T B GIA NHI T Lò n thi t b bi n đ i n n ng thành nhi t n ng, dùng công nghi p n u ch y v t li u, cơng ngh nung nóng cơng ngh nhi t luy n Lò n đ c s d ng ph bi n nhi u ngành công nghiêp, ngành y t v.v… 1.1 c m c a lị n - Có kh n ng t o nhi t đ cao nhi t n ng đ c t p trung m t th tích nh - Do nhi t n ng t p trung, nhi t t p trung nên lị có t c đ nung nhanh n ng su t cao - m b o nung đ u, d u ch nh, kh ng ch nhi t ch đ nhi t - Lò đ m b o đ c đ kín, có kh n ng nung chân khơng ho c mơi tr ng có khí b o v , v y đ cháy tiêu hao kim lo i không đáng k - Có kh n ng c khí hố t đ ng hoá m c cao - m b o u ki n v sinh: khơng có b i, khơng có khói 2.1 Các ph ng pháp bi n đ i n n ng 1) Ph ng pháp n tr : Ph ng pháp n tr d a đ nh lu t Joule Lence: cho dịng n ch y qua dây d n, dây d n to m t nhi t l ng, nhi t l ng đ c tính theo bi u th c: a) b) Hình 1.1 Nguyên lý làm vi c c a lò n tr a) đ t nóng tr c ti p b) đ t nóng gián ti p V t li u đ c nung nóng tr c ti p; C u dao; Bi n áp; u c p n Dây đ t (dây n tr ); V t li u đ c nung nóng tr c ti p Q = I2Rt [J] (1-1) Trong đó: I - c ng đ dịng n ch y qua dây d n, A; R- n tr dây d n, ; t - th i gian dòng n ch y qua dây d n, s Nguyên lý làm vi c c a lò n tr đ c bi u di n hình 1.1 2) Ph ng pháp c m ng Ph ng pháp c m ng d a đ nh lu t c m ng n t Faraday: cho dòng n qua cu n c m n n ng đ c bi n thành n ng l ng c a t tr ng bi n thiên Khi đ t kh i kim lo i vào t tr ng bi n thiên đó, kh i kim lo i s xu t hi n dòng n c m ng - dịng n xốy (dịng Foucault) Nhi t n ng c a dòng n xốy s nung nóng kh i kim lo i Ngun lý làm vi c c a lò c m ng đ c bi u di n hình 1.2 Hình 1.2 Nguyên lý làm vi c c a lò c m ng a) lị c m ng có m ch t b) lị c m ng khơng có m ch t vòng c m ng, m ch t ; n i lò; t ng lò b ng v t li u ch u nhi t Hình 1.3 Nguyên lý làm vi c c a lò quang n b) lò h quang tr c ti p b) lò h quang gián ti p n c c, ng n l a h quang; v t gia nhi t (kim lo i); t ng lò 3) Ph ng pháp h quang n Ph ng pháp h quang n d a vào ng n l a h quang n H quang n m t nh ng hi n t ng phóng n qua ch t khí Trong u ki n bình th ng ch t khí khơng d n n, nh ng n u ion hố khí d i tác d ng c a n tr ng khí s d n n Khi hai n c c ti p c n gi a chúng s xu t hi n ng n l a h quang Ng i ta l i d ng nhi t n ng c a ng n l a h quang đ gia công cho v t nung ho c n u ch y Nguyên lý làm vi c c a h quang n đ c bi u di n hình 1.3 Ch ng LỊ I N TR 2.1 Khái ni m chung phân lo i Lò n tr thi t b bi n đ i n n ng thành nhi t n ng thông qua dây đ t (dây n tr ) T dây đ t, qua b c x , đ i l u truy n d n nhi t, nhi t n ng đ c truy n t i v t c n gia nhi t Lò n tr th ng đ c dùng đ nung, nhi t luy n, n u ch y kim lo i màu h p kim màu… Phân lo i lò n tr có nhi u cách: Phân lo i theo ph ng pháp to nhi t - Lò n tr tác d ng tr c ti p: lò n tr tác d ng tr c ti p lò n tr mà v t nung đ c nung nóng tr c ti p b ng dịng n ch y qua c m c a lò t c đ nung nhanh, c u trúc lò đ n gi n đ mb o nung đ u v t nung có ti t di n nh theo su t chi u dài c a v t - Lò n tr tác d ng gián ti p lò n tr mà nhi t n ng to dây n tr (dây đ t), r i dây đ t s truy n nhi t cho v t nung b ng b c x , đ i l u ho c d n nhi t Phân lo i theo nhi t đ làm vi c - Lò nhi t đ th p: nhi t đ làm vi c c a lị d i 6500C - Lị nhi t trung bình: nhi t đ làm vi c c a lò t 6500C đ n 12000C - Lò nhi t đ cao: nhi t đ làm vi c c a lò 12000C Phân lo i theo n i dùng - Lị dùng cơng nghi p - Lị dùng phịng thí nghi m - Lị dùng gia đình 4.Phân lo i theo đ c tính làm vi c - Lò làm vi c liên t c - Lò làm vi c gián đo n Lò làm vi c liên t c đ c c p n liên t c nhi t đ gi n đ nh m t giá tr sau trình kh i đ ng (hình 2.1a) Khi kh ng ch nhi t đ b ng cách đóng c t ngu n nhi t đ s dao đ ng quanh giá tr nhi t đ n đ nh (hình 2.1b) Lị làm vi c gián đo n đ th nhi t đ cơng su t nh hình 2.2 P P P P P mt P a) Hình 2.1 t mt th nhi t b) công su t lị làm vi c liên t c t mt Hình 2.2 th nhi t cơng su t lị làm vi c gián o n t Phân lo i theo k t c u lị, có lị bu ng, lò gi ng, lò ch p, lò b … Phân lo i theo m c đích s d ng: có lị tơi, lị ram, lị , lị nung … Vi t Nam th ng dùng lò ki u bu ng đ nhi t luy n (tôi, , nung, th m than); lò ki u gi ng đ nung, nhi t luy n; lò mu i đ nhi t luy n dao c t qua mu i nung… 2.2 Yêu c u đ i v i v t li u làm dây đ t Trong lò n tr , dây đ t ph n t bi n đ i n n ng thành nhi t n ng thông qua hi u ng Joule Dây đ t c n ph i làm t v t li u tho mãn yêu c u sau: - ch i đ c nhi t đ cao; - đ b n c khí cao; - có n tr su t l n (vì n tr su t nh s d n đ n dây dài, khó b trí lị ho c ti t di n dây ph i nh , không b n); - h s nhi t n tr nh (vì n tr s thay đ i theo nhi t đ , đ m b o cơng su t lị); - ch m hố già (t c dây đ t b bi n đ i theo th i gian, đ m b o tu i th c a lò) 2.3 V t li u làm dây n tr 1) Dây n tr b ng h p kim + H p kim Crôm - Niken (Nicrôm) H p kim có đ b n c h c cao có l p màng Oxit Crơm (Cr2O3) b o v , d o, d gia công, n tr su t l n, h s nhi t n tr bé, s d ng v i lị có nhi t đ làm vi c d i 12000C + H p kim Crơm - Nhơm (Fexran), có đ c m nh h p kim Nicrơm nh ng có nh c m giịn, khó gia cơng, đ b n c h c môi tr ng nhi t đ ca 2) Dây n tr b ng kim lo i Th ng dùng nh ng kim lo i có nhi t đ nóng ch y cao: Molipden (Mo), Tantan (Ta) Wonfram (W) dùng cho lị n tr chân khơng ho c lị n tr có khí b o v 3) i n tr nung nóng b ng v t li u kim lo i + V t li u Cacbuarun (SiC) ch i đ c nhi t đ cao t i 14500C, th ng dùng cho lò n tr có nhi t đ cao, dùng đ tơi d ng c c t g t + Cripton h n h p c a graphic, cacbuarun đ t sét, chúng đ c ch t o d i d ng h t có đ ng kính 2-3mm, th ng dùng cho lị n tr phịng thí nghi m yêu c u nhi t đ lên đ n 18000C B ng 2.1 c tính k thu t v t li u ch t o dây n tr kim lo i h p kim B ng 2.2 c tính k thu t c a nung cacbuarun (Nga ch t o) B ng 2.1 c tính k thu t v t li u ch t o dây n tr kim lo i h p kim V t li u làm dây n tr -X20H80 Nicrôm -X20H80T -X15H60 Thép - X2 H p kim - X13 H p kim - OX17 H p kim - OX25 - 595(OX23 5A) - 626(OX27 5A) Vonfram, W Milipden, Mo Platin, Pt S t, Fe Niken, Ni SiC (cacbuarun) Grafit Cacbon (than) Kh i l ng riêng 200C, g/cm3 i n tr su t 00C, , mm2 /m H s nhi t n tr 103 Nhi t đ ch y l ng, C 8,40 1,100 0,035 1400 8,20 1,270 0,022 1400 8,30 1,100 0,100 1400 7,85 0,900 0,350 1400 7,20 1,260 0,150 1450 7,10 1,300 0,060 1450 7,00 1,400 0,050 1450 7,30 1,350 0,050 1525 7,20 1,420 0,022 1525 19,34 0,050 4,300 3410 10,20 0,052 5,100 2625 21,46 0,098 8,950 1755 7,88 0,090 11,30 1535 8,90 0,065 13,40 1452 Nh ng v t li u phi kim lo i (**) 800 ÷ Thay 2,30 đ i 900 theo 1,60 ÷ nhi t 1,60 đ (h s nhi t 600 ÷ n tr 2000 âm) 10 ÷ 60 - Nhi t đ làm vi c c c đai, C Nhi t đ làm vi c t, 0C Làm Làm vi c vi c liên gián t c đo n 1150 1200 1050 1100 900 1050 1200 1250 1300 3000* 2200* 1400 400 1000 1050 1000 1050 1000 950 900 850 800 750 650 1500 1250 1200 1050 1000 1150 1100 2000 (2800)* 2000 (2500)* 1,00 ÷ graphit, cacbon đ t sét 1,25 Ghi chú: * Trong chân không ho c mơi tr ng khí b o v ** Kh i l ng riêng thay b ng kh i l ng đ ng 1= 0(1 + t) Cripton (h n h p c a B ng 2.2 c tính k thu t c a nung cacbuarun (Nga ch t o) Ki u c, mm ng kính hai đ u Di n tích b m t làm vi c, cm2 i n tr c a toàn tr ng thái nóng, 406 1120 1220 711 640 25 25 - 236 236 314 564 314 0,77 ÷ 1,75 1,1 ÷ 1,55 1,2 ÷ 1,80 1,2 ÷ 2,8 1,1 ÷ 2,0 270 270 320 420 300 350 400 480 500 450 750 800 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 18 23 25,1 37,8 37,8 37,8 45,2 45,2 45,2 45,2 50,2 62,5 94,2 132,0 1,0 ÷ 2,0 1,5 ÷ 3,0 1,5 ÷ 3,0 1,5 ÷ 3,0 1,8 ÷ 3,6 1,8 ÷ 3,6 1,8 ÷ 3,6 1,8 ÷ 3,6 2,0 ÷ 4,0 2,5 ÷ 5,0 1,5 ÷ 3,0 1,75 ÷ 3,5 Kích th Chi u dài tồn Thanh nung cơng nghi p KHC – 25x300 KHC – 25x300 KHC – 25x400 KHC – 25x560 KHMB – 25x400 Dùng phịng thí nghi m KHM – 8x100 KHM – 8x150 KHM – 8x150 KHM – 8x150 KHM – 8x180 KHM – 8x180 KHM – 8x180 KHM – 8x180 KHM – 8x200 KHM – 8x250 KHM – 12x250 KHM – 14x300 Cơng nghi p phịng thí nghi m KH – 12x200 280 75,4 KH – 12x230 320 86,5 KH – 16x320 280 115 Ghi ch ú: Sai s n tr không l n h n 4% Hai ch s vi t mác nung: ch s th nh t đ làm vi c, ch s th hai chi u dài ph n làm vi c 4,4 ÷ 9,0 4,5 ÷ 9,0 4,5 ÷ 9,0 ng kính ph n 2.4.Tính tốn kích th c dây n tr Trong m c ch trình bày vi c tính ch n dây n tr kim lo i h p kim Dây n tr làm t kim lo i h p kim đ c ch t o v i hai ti t di n: ti t di n tròn ti t di n ch nh t i v i ti t di n trịn c n tính hai thơng s : đ ng kính dây d chi u dài dây n tr L 10 i v i dây n tr ti t di n ch nh t c n xác đ nh c nh a, b (b/a = m = 5:10) chi u dài dây đ t L Trong th c t có hai lo i lò: m t pha ba pha N u cơng su t c a lị l n h n 5kW ph i làm lò ba pha, tránh hi n t ng l ch ph t i cho l i n Nh ng tính tốn ch c n tính cho m t pha, v trí s n tr c a dây d n c a ba pha ph i nh Vi c tính tốn kích th c dây n tr đ c d a hai bi u th c sau: + Bi u th c ph n ánh trình bi n đ i n n ng thành nhi t n ng P = W.F.10-3 [kW] (2.1) + Bi u th c ph n ánh thông s n P= U2 U2 10 = 10 R ρ [kW] P.10 −2 Wd C [m] (2.4) [m] (2.5) [mm3] (2.6) [mm] (2.7) (2.2) Trong đó: P - cơng su t c a dây n tr , kW W - công su t b m t riêng c a dây n tr th c, W/cm2; F - di n tích xung quanh c a dây n tr , cm2; U - n áp gi a hai đ u dây n tr , V; R - n tr c a dây đ t, ; - n tr su t c a v t li u ch t o dây n tr , mm2/m; L - chi u dài c a dây n tr , m; S - di n tích c a ti t di n c t ngang c a dây n tr , mm2 Bi u th c (2.1) có th vi t d i d ng sau: P = W.C.L.10-2 [kW] (2.3) Trong đó: C - chu vi c a dây n tr , mm T (2-3) rút đ c: L= T bi u th c (2.2) rút ra: L= U S 10 −3 P.ρ Cân b ng hai bi u th c (2.4) (2.5) ta có: C.S = a) P ρ 10 U W i v i dây n tr có ti t di n trịn C = d, S= πd Thay vào (2.6) tìm d, ta có: d =3 4.10 5.ρ P π U W