עיצובים של גופי חימום לתנורים חשמליים

גופי החימום של רוב התנורים התעשייתיים הם רצועה או חוט. 1 מציג את המכשיר של מחמם תיל ניכרום קונבנציונלי, את הקונסטרוקציות שאומצו לקיבועו על הגג, על הקירות ובאח הכבשן, ועיצוב החוטים. בדרך כלל, לייצור תנורי חימום לתנורים תעשייתיים, נעשה שימוש בחוט בקוטר של 3 עד 7 מ"מ. עם זאת, עבור תנורים עם טמפרטורת הפעלה של 1000 מעלות צלזיוס ומעלה, אין לקחת חוט בקוטר של פחות מ-5 מ"מ.

היחסים בין הגובה h של הספירלה לקוטר D שלה לקוטר החוט d (איור 1, k) נבחרים באופן שיקל על מיקום המחממים בכבשן, כדי להבטיח קשיחות מספקת שלהם. ובמקביל לא להעביר חום מהם למוצרים מסובך יתר על המידה.

ככל שקוטר הספירלה גדול יותר וגובהה עבה יותר, כך קל יותר להציב תנורי חימום בכבשן, אך ככל שהקוטר גדל, עוצמת הספירלה פוחתת והנטייה של הפניות שלה לשכב זה על גבי זה. .מצד שני, ככל שצפיפות הפיתול גדלה, השפעת המיגון של החלק של הסיבובים שלו הפונה אל המוצרים על השאר גדלה, ולכן השימוש במשטח שלו מתדרדר.

התרגול קבע יחסים ברורים למדי, מומלצים בין קוטר החוט, הגובה והקוטר הספירלי עבור חוטים בקוטר של 3 עד 7 מ"מ. יחסים אלה הם כדלקמן: h> 2d ו-D = (6 ÷ 8) d עבור nichrome ועבור סגסוגות ברזל-כרום-אלומיניום פחות חזקות D = (4 ÷ 6) ד.

אורז. 1. מחממי תיל: א - מחמם תיל מזוגזג על ווי מתכת בדופן הצד: ב - מחמם תיל מזוגזג באח, ג - אותו דבר בקמרון, ד - אותו דבר על מדפי קרמיקה, ה - ספירלת תיל על לבנים בולטות על הקיר הצדדי c על ידי חיבור לווים, f - סליל תיל באבנים מקושתות ובפירי אח, g - סליל תיל על מדפי קרמיקה, h - סליל תיל על צינור קרמי, ו - יציאת מחמם תיל, k - ייעוד סמלי של מידות התנור עם חוט

עבור חוטים דקים יותר, היחס בין הקטרים ​​של הסליל והחוט, כמו גם גובה הסליל, נלקחים בדרך כלל גדולים יותר. יחסים אלו חלים על ספירלות המונחות על מדפים (כדי שהספירלות לא יתנפחו, יש לקשור אותן כל 300 — 500 מ"מ לווים המוטמעים בבנייה) ובתעלות ריפוד הקירות והקמרונות, וכן בקמרון. אבנים.

אולם לאחרונה, מחממי ספירלה המבוססים על צינורות קרמיקה הפכו נפוצים יותר (איור 2).מנקודת מבט של חלוקת קרינה וכוח על קירות הכבשן, תנורי חימום כאלה כמעט שווים לספירלות מקרינות חופשיות, ולהפך, הם הרבה יותר יעילים מספירלות בתעלות או במדפים.

מצד שני, אצלם כל עיקול מונח על פני הצינור, וגם אם הוא צונח במידה מסוימת (מקבל סגלגלות) בחימום, זה לא מפחית ממאפייניו. מכיוון שתנור כזה, אם כן, פחות טעון מאחרים, ובו פניות בודדות אינן יכולות לשכב זה על גבי זה, אזי במידת הצורך הוא יכול להביא את היחס בין קוטר הספירלה לקוטר החוט עד ל 10 , ולסגסוגות ברזל-כרום-אלומיניום - עד 8.

אורז. 2. עיצובים של מחממי ספירלה עם חוט על צינורות קרמיים: א - מחממי קשת, ב - צינורות על הקירות הצדדיים, קיבוע על מתלים עמידים בחום, ג - אותו הדבר בחריצים של עמודי קרמיקה, ד - צינורות במוקד.

עיצוב זה נוח במיוחד עבור האחרון שכן הוא מאפשר לחומר להתרחב בחופשיות. בנוסף, כמו איור 2, פותחו עיצובים של תנורי חימום עם חוט על צינורות קרמיקה להתקנתם לא רק על קירות הכבשן, אלא גם בגג ובאח, ובמקרים האחרונים ניתן להשתמש בתנורים. עשוי בצורה של מסגרות מטלטלות, מסגרות כאלה ניתן להכניס בקלות לתוך הכבשן ולהחליף אותם במהלך הירי. חילוף מבלי לעצור את התנור.

לפיכך, העיצוב של מחממי ספירלה עם חוט על צינורות קרמיקה הוא תכליתי הן מבחינת השימוש בחומרים והן מבחינת מיקום המחממים בתא התנור.היחס בין הקוטר הפנימי של הספירלה לקוטר החיצוני של הצינור עבור מחממים כאלה יכול להיחשב כ-1.1-1.2, המרחק בין צירי הצינורות פי 1.5-2 מקוטר הספירלה.

עבור תנורים חשמליים ותנורים עם זרימת אוויר מאולצת, השימוש בתנורי חימום ספירליים על צינורות קרמיקה פחות רצוי, מכיוון שהדבר מפחית את מקדם העברת החום של המחמם, השימוש בספירלות על המדפים או בתעלות הבטנה אינו מקובל לחלוטין עבור אותה סיבה (למעט מקרים בהם ניתן לכוון את זרימת הגז לאורך הספירלה, בכיוון הציר שלה).

בתנורים כאלה, עדיף להשתמש במבנים עם ספירלות מפוצצות בחופשיות, מהודקים בין מבודדים במרווחים מסוימים או קשורים לזה האחרון (איור 3). אם משתמשים בתנורי חימום ספירליים של צינורות קרמיקה במבנים כאלה (בטמפרטורות גבוהות יותר), אז יש להגדיל את היחס בין קוטר הספירלה לקוטר הצינור ל-1.5.

אורז. 3. עיצובים של (א) תיל ו-(ב) גופי חימום פס של תנורי חימום חשמליים.

מחממי קלטת עשויים בצורה של זיגזגים בגדלים שונים והם מותקנים על מתכת (פלדה עמידה בחום או nichrome) או ווים קרמיים (איור 4). ווי מתכת מוטמעים בבנייה של הקירות (בתפרים בין לבנים או בתעלות של לבנים מיוחדות), ווי קרמיקה הם פועל יוצא של אבנים מיוחדות המונחות בבנייה.

לחלקים התחתונים, הזיגזגים אינם נסגרים בעת עיוות, מניחים ביניהם מרווחים שהם תותבי חרס או אלומיניום קרמיקה המונחים על סיכות עמידות חום או ניקרום המוטבעות בבנייה.התותבים מחוברים לפינים עם פינים ניכרום. עם ווים קרמיים, גם המפרידים עשויים מקרמיקה בלבד (איור 4, א).

באיור. 4, h מציג את העיצוב של ווים קרמיים נשלפים ומרווחים. עיצוב זה שימושי מאוד מכיוון שהוא מאפשר לך להחליף בקלות את הווים במקרה של נזק.

ניתן להרכיב מחממי זיגזג גם בקירות הצדדיים של התנור על מדפי קרמיקה, אבל עיצוב זה אפילו פחות נוח מבחינת ההספק הספציפי המוצב על הקיר ומידת המיגון של המחממים מאשר הבנייה של חוט על מתלה מחממים . לכך יש להוסיף כי מדפי קרמיקה בדרך כלל מתפקדים בצורה גרועה בפעולה, שכן במקרה של שבירתם, על מנת להחליף את המדף הפגוע, יש צורך להזיז את הבנייה (איור 4, ד).

אורז. 4. עיצובים של מחממי פס: א - מחממי פס זיגזג בדופן הצד של ווי מתכת, ב - מחמם פס זיגזג באח. ג - אותו דבר בקמרון, d - אותו דבר על מדפי קרמיקה, ה - אלמנט מסגרת בטמפרטורה גבוהה מזיז, f - אלמנט מסגרת בטמפרטורה נמוכה, g - מחמם "גל שטוח" על צינורות קרמיים, h - מחמם רצועות זיגזג על ווים זזים, וכן - ייעוד סמלי על מידות תנור זיגזג הלהקה.

בקמרון או בתחתית מחממי הפס, הם יכולים להשתלב בתעלות הבנייה שנוצרות על ידי אבנים בעלות צורה מיוחדת (קורות - איור 4, ב ו-ג). תנורי חימום כאלה יכולים להתבצע גם כמסגרות מטלטלות (איור 4-53, ה). בנוסף, עם קמרון מקושת, ניתן לתלות את הזיגזגים של הקלטת על ווי מתכת נעים.

בתנורי חימום חשמליים ובתנורי אוויר כפוי, יש לתכנן את מחממי הלהקה כך שפני החימום יהיו נגישים ככל האפשר לנשיפה עם זרם גז. דוגמה לבנייה כזו מוצגת באיור. 3, ב.

ככל שתנורי החימום הזיגזגים עבים יותר, ניתן להכניס את המחמם לתנור לזמן ארוך יותר, אך ככל שההגנה על הסיבובים גדולה יותר כך פני החגורה גרועים יותר. לכן, נקבעו הממדים המקובלים של מחממי רצועת זיגזג, המבטיחים את חוזקם מספיק והגנה הדדית נמוכה.

לשם כך מנסים לעמוד ביחסים הבאים (סימונים לפי איור 4, i): b/a = 5 ÷ 20, היחס הנפוץ ביותר בין רוחב הרצועה לעוביה הוא 10. שלב זיגזג h> 1.8b , רדיוס הרצועה מעוגל כדי למנוע שבר כיפוף r>

עבור טמפרטורות חימום של עד 1000 מעלות צלזיוס בתנורים תעשייתיים, נעשה שימוש בסרט במידות של לפחות 1X10 מ"מ, בטמפרטורות גבוהות יותר, לפחות 2X20 מ"מ.

בטמפרטורות של עד 1000 מעלות צלזיוס, גובה הזיגזג B על הקיר יכול לנוע בין 150 ל-400-600 מ"מ, אך עבור כל 200 מ"מ יש צורך בשורה של מרווחים, כלומר ב-200-400 מ"מ, שורה אחת של מרווחים, וב-400 —600 מ"מ - שני קווים. בקשת ובאח, כדי למנוע שקיעת תנורי החימום, יש להגביל את גובה הזיגזג B ל-250 מ"מ. ניתן להרחיב המלצות אלו לסגסוגות ברזל-כרום-אלומיניום.

עבור טמפרטורות חימום מ-1000 עד 1100 מעלות צלזיוס, ניתן לשמור את מידות הגבול שצוינו עבור סגסוגת Kh20N80 ו-Kh20N80T, עבור סגסוגות ברזל-כרום-אלומיניום, יש להגביל את הממד B עם המיקום האנכי של הזיגזג ל-250 מ"מ, וכן עם מיקום אופקי 150 מ"מ.

בטמפרטורות מחמם מעל 1100 מעלות צלזיוס, העיצוב המקובל היחיד של מחממי רצועה הן לגג והן לתחתית הוא גל שטוח על צינורות קרמיקה (איור 2, גרם). אורך הזיגזג B במקרה זה יכול להיחשב 75-100 מ"מ. עבור מחממי דופן, ניתן להשתמש בעיצוב עם ווי קרמיקה, המגביל את גובה הזיגזג ל-150 מ"מ.

בשנים האחרונות נעשה שימוש נרחב במחממי חוטי זיגזג. עבור תנורים אלה, צעד הזיגזג h ננקט שווה ל- (5 ÷ 9) d.

בעת שימוש בסגסוגות ברזל-כרום-אלומיניום בתנורים עם טמפרטורת עבודה מעל 1000 מעלות צלזיוס, יש ליצור את כל חלקי הבנייה העקשנית שעלולים לבוא במגע עם המחממים (ווים ומפרידים קרמיים, מדפים, צינורות, תעלות וכו'). של חומרי אלומיניום בעלי תחמוצת גבוהה עם תכולה מינימלית של תחמוצות ברזל.

זיגזגים של קלטת מפותלים בדרך כלל ביד באמצעות מכשיר מנוף פשוט. ספירלות מפותלות על מחרטה על ציר חלק בחוזקה, ואז הספירלה המתקבלת נמתחת לגובה הרצוי.

אורז. 5. מוצא מחמם אטום: 1 - דיור, 2, 6 - שרוולים מבודדים, 3 - טבעת מרווח, 4 - אטם אסבסט, 5 - אום צימוד, 7 - יציאת מחמם.

מכיוון שלאחר הוצאת הספירלה מהדופן, היא מתגלגלת מעט, ומגדילה את הקוטר שלה (בערך 1-3 מ"מ), יש לקחת את הספירלה בקוטר קטן יותר מהחישובים.הפחתה זו תלויה בגמישות החומר ויש לקבוע אותה בניסוי עבור כל אצווה. בתחנות כוח מיוצרים מחממי זיגזג במכונות מיוחדות.

שקעים של תנורי חימום עד טמפרטורה של 1000 מעלות צלזיוס עשויים מפלדה עמידה בחום, כרום-ניקל או כרום, לטמפרטורות גבוהות יותר - מסגסוגת 0X23Yu5A (EI-595). לשם כך, קחו מוט תיל, מוט בעל חתך שווה ל-3-4 פעמים חתך הרוחב של המחמם, כדי להפחית את שחרור החום בחוטים. החלק של השקע הממוקם באזור הטמפרטורה הנמוכה, על מנת לחסוך בחומרים יקרים, יכול להיות עשוי מפלדת פחמן רגילה. עיצובי עופרת אופייניים למחממי חוט ורצועות מוצגים באיור. 5.

בגופי חימום רצועת זיגזג, המיגון ההדדי של הזיגזגים הבודדים עדיין גדול יחסית, גם בפסיעה העולה על פי שניים מרוחב הרצועה.כדאי יותר לעצב את המחממים כך שהרצועה פונה למוצר עם בצד הרחב, אבל זה דורש הרבה ריתוך מכיוון שלכל סיבוב של הרצועה יש שני ריתוכים ועיצוב המחמם יקר ונוטה להתעוות.

לכן, למרות תנורים כאלה משמשים במקרים מסוימים, אבל רק עבור תנורים קטנים. הם מספקים חיסכון משמעותי בחומרים בהשוואה למחממי פס ובעיקר תיל ומאפשרים לקבל הספק משטח קיר ספציפי מעט גבוה יותר עבור אותה צריכת חומר.

תנורי חימום עם חישוקים יצוקים, יצוקים מניכרום ותלויים על ווים מיוחדים, מתקרבים גם לתנורי חימום שטוחים (איור 6).המחממים השונים, כמובן, יכולים להתבצע רק עם חתכים גדולים, ולכן הם משמשים בתנורים גדולים או דורשים מתח מופחת. היתרון שלהם הוא אמינות גבוהה וחיי שירות ארוכים, הנמדדים בעשרות אלפי שעות. הוא האמין בדרך כלל כי מחממי nichrome מחושבים ומתוכננים כהלכה צריכים לפעול בין 6000 ל 12000 שעות (תחת זרם).

בתנורי מופלה וצינורות, מחממי תיל ורצועות מלופפים ישירות על מופלה או צינור קרמי, יתרה מכך, כדי שסיבובי הסליל בזמן ההתפשטות מהחימום לא ייחלשו ולא יזוזו ממקומם, קרמיקה מסופקת עם תעלות. שבו מונח הקלטת או החוט. דרך נוספת לתקן את הסיבובים של המחמם על הקרמיקה היא לצפות את האחרון לאחר סלילה בשכבה של חימר עקשן עם חימר.

אורז. 6. מחממי קיץ.

אורז. 7. מחממי צינור מוט.

בתנורים עד טמפרטורות של 400-500 מעלות צלזיוס, ישנם סוגים רבים נוספים של תנורי חימום. בנוסף לתנורי חימום ספירליים ורצועות זיגזג עם חוט פתוח, כמו בתנורים בטמפרטורה גבוהה יותר, ישנם עיצובים של גופי חימום מתחלפים, נוחים בכך שניתן להשתמש בהם להפקת כל כוח ובו זמנית כאשר הם נשרפים, כגון אלמנטים מוחלפים בקלות. נוֹסָף.

גופי חימום מוט צינורי הם סט של מבודדי חרסינה הנמתחים על מוט עמיד בחום או פלדה וממוקמים בצינור פלדה, מרותך בקצה אחד וסגור עם מבודד עופרת בקצה השני. ספירלת ניקרום כרוכה על מבודדי חרסינה המרותכים בקצה אחד לחוט המבודד ובקצה השני למוט המרכזי.

לפעמים החלל בין הצינור למחמם מלא בחול קוורץ. תנורי חימום מסוג זה יכולים לשמש עד 400-500 מעלות צלזיוס ועם צינורות עקשן עד 1000 מעלות צלזיוס והם נוחים במיוחד עבור תנורים גדולים בהם יש צורך להגן על המחמם מפני נזק מכני או מפני פעולת אדים קורוזיביים ( איור 7).

עניין רב הם מה שנקרא "צינורית" גופי חימום (איור 8). הם מורכבים מצינור פלדה, שלאורך צירו ממוקמת ספירלת ניקרום, מרותך לברגי הפלט בקצוות המחמם. החלל בין הספירלה לדפנות הצינור מלא בפריקלאז, תחמוצת מגנזיום גבישית, בעלת בידוד חשמלי טוב ויחד עם זאת מוליכות תרמית גבוהה. ייצור גופי חימום מתבצע כדלקמן.

פצע ספירלה ניכרום על מוט פלדה הותקן באופן צירי בצינור הפלדה המנוקה שהוכן, הצינור היה מקובע אנכית על מכונה רוטטת ומלא באבקת פריקלאז שעברה דרך המפריד המגנטי. לאחר מכן מוציאים את המוט מהצינור ומעבירים אותו דרך מכונת פרזול, אשר מפטיש אותו סביב היקפו, מה שגורם לקוטר שלו לרדת ולפריקלאז להידחס מאוד.

מבודדי עופרת אטומים מחוברים לקצוות הצינור, ולאחר מכן, הודות לאטם הפריקלאז, ניתן לכופף אותו בכל דרך ולתת לו צורה נוחה. בצורה זו, האלמנטים הצינוריים יכולים לשמש לחימום אוויר (תנורי חימום חשמליים), שמן, חנקות ואפילו להמסת מתכות נמסות כמו פח, עופרת, בביט.במקרה האחרון, על מנת למנוע קורוזיה מהירה של דופן צינור המתכת, הוא מלא מראש בברזל יצוק, היוצר צלחת מסיבית, שבתוכה יש גוף חימום צינורי.

אורז. 8. תנורי חימום צינוריים.

רצוי מאוד השימוש בתנורי חימום צינוריים לאמבטיות עם מלח, כי בהשוואה לאמבטיות עם חימום חיצוני, הוא מפחית את הפחתת צריכת האנרגיה, מגביר את בטיחות האמבטיות וחיסכון עצום בניכרום. עם זאת, עבור פעולתם המשביעת רצון בחנקות, במיוחד בטמפרטורות של 500 מעלות צלזיוס ומעלה, יש צורך לעשות מעיל כפול של הצינור, הנחת על המחמם המוכן צינור שני, ניקל, עמיד בפני חום.

כאשר משתמשים בהם בתנורי חימום חשמליים, הם מצוידים בסנפירים כדי להגביר את העברת החום לאוויר.

תנורי חימום צינוריים נפוצים מאוד לייצור מכשירי חימום ביתיים.

מחממי צינור פועלים בהספק מכמה מאות וואט ועד כמה קילוואט.

נתונים על מחממי צינור המיוצרים על ידי התעשייה שלנו זמינים בקטלוגים.