Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Повышение энергетической эффективности высокотемпературных вакуумных печей сопротивления с экранной теплоизоляцией Митяков Филипп Евгеньевич

Повышение энергетической эффективности высокотемпературных вакуумных печей сопротивления с экранной теплоизоляцией
<
Повышение энергетической эффективности высокотемпературных вакуумных печей сопротивления с экранной теплоизоляцией Повышение энергетической эффективности высокотемпературных вакуумных печей сопротивления с экранной теплоизоляцией Повышение энергетической эффективности высокотемпературных вакуумных печей сопротивления с экранной теплоизоляцией Повышение энергетической эффективности высокотемпературных вакуумных печей сопротивления с экранной теплоизоляцией Повышение энергетической эффективности высокотемпературных вакуумных печей сопротивления с экранной теплоизоляцией Повышение энергетической эффективности высокотемпературных вакуумных печей сопротивления с экранной теплоизоляцией Повышение энергетической эффективности высокотемпературных вакуумных печей сопротивления с экранной теплоизоляцией Повышение энергетической эффективности высокотемпературных вакуумных печей сопротивления с экранной теплоизоляцией Повышение энергетической эффективности высокотемпературных вакуумных печей сопротивления с экранной теплоизоляцией Повышение энергетической эффективности высокотемпературных вакуумных печей сопротивления с экранной теплоизоляцией Повышение энергетической эффективности высокотемпературных вакуумных печей сопротивления с экранной теплоизоляцией Повышение энергетической эффективности высокотемпературных вакуумных печей сопротивления с экранной теплоизоляцией
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Митяков Филипп Евгеньевич. Повышение энергетической эффективности высокотемпературных вакуумных печей сопротивления с экранной теплоизоляцией: диссертация ... кандидата технических наук: 05.09.10 / Митяков Филипп Евгеньевич;[Место защиты: ФГБОУ ВПО "Национальный исследовательский университет "МЭИ"].- Москва, 2015.- 134 с.

Содержание к диссертации

Введение

ГЛАВА 1. Анализ состояния развития вакуумных печей сопротивления с экранной теплоизоляцией 11

1.1. Технологические процессы, реализуемые в вакуумных печах сопротивления 11

1.2. Конструкции современных печей сопротивления с экранной теплоизоляцией 17

1.3. Системы управления нагревателями с высоким значением коэффициента электрического сопротивления 26

1.4. Формулирование целей и задач исследования 29

Выводы по главе 1 31

ГЛАВА 2. Модернизация конструкций, систем электропитания и управления вакуумных печей сопроитвления 32

2.1. Постановка задачи по разработке уточненных моделей 32

2.2. Разработка уточненной модели вакуумной печи сопротивления с

экранной теплоизоляцией 35

2.3. Регулятор температуры электрической печи сопротивления с ограничением тока нагревателей 42

2.4. Регулятор температуры с переключением ступеней напряжения трансформатора 46

2.5. Регулятор температуры с адаптивной токовой отсечкой 53

2.6. Разработка модели комбинированной теплоизоляции вакуумной печи сопротивления с применением неметаллической засыпки 56

Выводы по главе 2 61

ГЛАВА 3. Исследование конструкций и систем электропитания вакуумных печей сопротивления 62

3.1. Исследование системы электропитания вакуумных печей сопротивления с переключением ступеней напряжения трансформатора 62

3.2. Исследование систем управления вакуумных печей с нагревателями из тугоплавких металлов 68

3.3. Исследование влияния превышения мощности в регуляторах мощности печей сопротивления 75

3.4. Исследование применения пористых оксидных материалов в качестве неметаллической засыпки для теплоизоляции вакуумных печей сопротивления 82 Выводы по главе 3 91

ГЛАВА 4. Реализация результатов исследования конструктивных решений и системы управления для вакуумных печей сопротивления 92

4.1. Разработка критерия оценки экономической эффективности вакуумной печи сопротивления 92

4.2. Разработка программного пакета для теплового расчета вакуумной печи сопротивления с экранной и комбинированной теплоизоляцией 107

4.3. Рекомендации по выполнению экранной теплоизоляции с неметаллической засыпкой 112

4.4. Рекомендации по реализации систем управления вакуумными печами сопротивления 114

Выводы по главе 4 116

Заключение 117

Список литературы

Конструкции современных печей сопротивления с экранной теплоизоляцией

Вакуум считается идеальной нейтральной средой. Нагрев в вакууме необходим при проведении следующих технологических процессов [16,21,52,53]: - отжига для снятия напряжений после деформации изделий различной конфигурации (трубы, профили, прутки, полосы), а также после их сварки; - отжига для фазовой перекристаллизации путем нагрева выше температур превращения и охлаждения с малой скорость, приводящей сплав к структурному равновесию (применяется для сварных и литых конструкций); - рафинирования и спекания металлов, а также оксидов, нитридов, боридов и других соединений; - сушки деталей и изделий электронной промышленности, трансформаторов, электродвигателей, изоляторов, силовых конденсаторов, химических материалов, пищевых продуктов; - закалки деталей из конструкционных сплавов легированных металлами, активно взаимодействующими с кислородом, азотом, водородом, окисью углерода СО2 и т.п.; - старения (отпуска) для придания сплаву структурного равновесия в процессе изготовления ответственных узлов газовых турбин, ядерных реакторов, самолетов, ракет; - нагрева перед прокаткой или прессованием заготовок изделий из тугоплавких и высокоактивных композиций; - пайки твердыми припоями без применения флюсов для получения надежных соединений деталей в электровакуумных приборах, при производстве газовых турбин, в атомной технике, в самолето- и ракетостроении; - исследования различных свойств материалов: физико-механических характеристик, давления насыщенного пара и скорости испарения, качества и состава газов и т.п.

Тепловые параметры вакуумных печей с экранной теплоизоляцией существенно хуже, чем у футерованных печей. Но, несмотря на повышенный расход электроэнергии, для большинства перечисленных технологических процессов, когда требуется повышенная чистота или необходима малая тепловая инерция печи, должны применяться ВПС с экранной теплоизоляцией.

Такой процесс, как вакуумное ионное азотирование, даже при температурах 600-700 С требует металлических нагревателей и экранов. Процесс спекания танталовых анодов для конденсаторов требует не просто наличия металлических нагревателей и экранов в рабочем пространстве печи, а именно выполненных из тантала для создания сверхчистового рабочего пространства, способствующего получению сверхчистых анодов с определенными параметрами токов утечки.

Для технологических процессов, требующих минимальной быстроты натекания (например, для обезгаживающего отжига деталей), нашли применение шахтные низкотемпературные электропечи с экранной теплоизоляцией, обладающие сравнительно небольшим газовыделением с внутренних поверхностей нагревательной камеры.

Широкое применение получили вакуумные печи с экранной теплоизоляции для спекания различных материалов (например, титана и циркония). Нагреватели и теплоизоляция в таких установках, как правило, выполнены из молибдена.

В процессе спекания из изделий удаляется оставшийся после дегазации водород в количестве до 0,10,01%. Кроме того, при низких температурах выделяются газы (азот, кислороды, пары воды), адсорбированные в процессе Страница прессования поверхностью порошка. Эти газы при 300-400 С и выше образуют с титаном стойкие химические сопротивления. В связи с этим температурный режим термообработки титана должен быть установлен таким образом, чтобы обеспечить небольшую скорость нагрева на этапе до 300-400 С, способствующую откачки адсорбированных газов вакуумной системой. А также быстрый нагрев может привести к неравномерной по сечению усадке, что в свою очередь вызовет образование на поверхности трещин.

В садочных футерованных электропечах, особенно крупных, может наблюдаться нестабильность свойств изделий или частей изделия вследствие нарушения равномерности температурного поля электропечи в процессе нагрева и охлаждения. Поэтому применение таких печей для спекания ответственных деталей нежелательно [12-14].

При спекании высокотемпературных материалов (ванадия, ниобия, тантала) рекомендовано использовать нагревательные элементы из вольфрама, а теплоизоляцию из комбинированного набора экранов, выполненных из вольфрама и молибдена. На рис.1.1 представлена элеваторная печь 1СЭВ-2,5.5/20Э предназначенная для реализации данных процессов термообработки. Трехфазный нагреватель из отдельных прутков навешен на массивные вольфрамовые фазные дуги, соединенные с неохлаждаемыми вольфрамовыми токоподводами. Такая конструкция в сравнении с водоохлаждаемыми токоподводами снижает до 30% потери через токоподводы и позволяет увеличить зоны равномерного нагрева по высоте до 25%.

Технологический процесс пайки в вакууме применяется обычно для деталей из материалов, нагрев которых в защитных средах недопустим или для материалов, взаимодействующих с флюсами. При пайке в вакууме качество паяного шва может быть значительно выше, чем при пайке в газах, за счет обезгаживания припоя и отсутствия окисных пленок на спаиваемых поверхностях. Преимуществом высоковакуумных печей для пайки является отсутствие окисления даже наиболее активных к кислороду компонентов основного металла и припоя. Паяные швы, полученные при пайке в высоком вакууме, отличаются прочностью, плотностью и коррозионной стойкостью. Недостатками пайке в вакууме является сложность, высокая стоимость оборудования и низкая производительность процесса [21].

Такое разнообразие технологических процессов требовало интенсивного изучения и модернизации конструкций и систем управления вакуумных печей. Свое развитие ВПС получили в СССР в 60-70-е годы XX века главным образом в связи с возникновением новых областей техники таких, как атомная и ракетная, а также в связи с бурным качественным развитием металлургии черных, цветных и редких металлов, электроники, авиации и пр. Известно, что до перестройки развитие ВПС происходило в семь раз быстрее,

Страница чем других печей сопротивления вместе взятых. В 70х годах прошлого века в СССР за 10 лет разработано около 40 типов, и ежегодно выпускалось около 200 вакуумных печей сопротивления с экранной теплоизоляцию мощностью 20000 кВт. А за последующие 10 лет (70-80е годы) было изготовлено более 9 тысяч вакуумных печей сопротивления различных типов [16,22,53].

Большой вклад в развитие ВПС в 60-70-х года 20 века внесли исследования и изучения свойств различных материалов в вакууме, проводившиеся в лаборатории Всесоюзного научно-исследовательского института электротермического оборудования (ВНИИЭТО) под руководством Мармера Э.Н.

За это время был написан ряд основополагающих трудов по изучению и проектированию вакуумных печей сопротивления, среди которых можно выделить: «Материалы вакуумных электропечей», 1959 г. Мармера Э.Н., «Вакуумные электрические печи (сопротивления и индукционные)», 1968 г. Лейканда М.С., «Вакуумные печи с экранной теплоизоляцией», 1970 г. в соавторстве Фомина В.М. и Слободского А.П., «Электропечи для термовакуумных процессов», 1977 г. в соавторстве Мармера Э.Н. и Мурованной С.Г.

Также следует отметить две работы на соискание степени кандидата технических наук: «Исследование теплообмена в вакуумных печах сопротивления с экранной теплоизоляцией», 1969 г. Слободского А.П. и «Исследование высоковакуумных электропечей с экранной теплоизоляцией, и влияние неизотермических режимов на выбор откачных систем», 1972 г. Фомина В.М.

Системы управления нагревателями с высоким значением коэффициента электрического сопротивления

Как было отмечено ранее, для всех технологических процессов, когда требуется повышенная чистота рабочего пространства печи или необходима малая тепловая инерция, неизбежно применение ВПС с экранной теплоизоляцией. Кроме того, в России наблюдается ежегодный рост стоимости электроэнергии.

В связи с этим, целью данной работы является повышение энергоэффективности вакуумных печей сопротивления с экранной теплоизоляцией.

Для достижения указанной цели в работе были поставлены и решены следующие задачи: 1. Анализ состояния развития вакуумных печей сопротивления, особенности выполнения конструкций нагревательных блоков печей, влияние технологического процесса, реализуемого в установках. 2. Разработка уточненных моделей вакуумных печей сопротивления с экранной и комбинированной теплоизоляцией под решение конкретных задач. 3. Исследование влияния числа ступеней переключения напряжения трансформатора на максимальный бросок тока в нагревателях вакуумных печей сопротивления, выполненных из тугоплавких металлов. 4. Исследование динамических характеристик вакуумных печей сопротивления при использовании различных способов ограничения тока в регуляторах температуры. 5. Исследование влияния нелинейности регулятора мощности на показатели переходных процессов в вакуумных печах сопротивления. 6. Исследование рационального выбора комплекта теплоизоляция с учетом разработанного критерия минимума экономических затрат. 7. Разработка методики теплового расчета вакуумных печей сопротивления с комбинированной теплоизоляцией.

Страница 8. Разработка программного пакета для исследования материалов, которые целесообразно применять в качестве неметаллической засыпки в комбинированной теплоизоляции вакуумной печи сопротивления.

Страница Выводы по главе 1

Анализ состояния развития вакуумных печей сопротивления определил два основных направления научных исследований: конструкция установки и система управления.

Совершенствование конструкций ВПС с экранной теплоизоляцией должны быть в первую очередь направлены на разработку нагревателей с высоким значением площади излучаемой поверхности, тепловых моделей таких нагревателей, а также на экономическо-эффективный выбор теплоизоляции и разработку комбинированной теплоизоляции с использованием современных материалов.

Совершенствование систем управления ВПС должны быть направлены на разработку регуляторов температуры, позволяющих расширить применение стандартных микропроцессорных контроллеров для осуществления электропитания нагревателей из тугоплавких металлов, а также отказаться от применения многоступенчатых трансформаторов.

Регулирование температуры ЭПС осуществляется за счет изменения мощности, потребляемой нагревателями из питающей сети, т.е. исполнительным устройством в системе автоматического управления температурным режимом печи сопротивления является регулятор мощности. В настоящее время промышленный регулятор температуры печи сопротивления [1,33,34,41,58] выполняется в виде набора следующих функциональных элементов (рис. 2.1): - задающего устройства З, служащего для ручного или автоматического ввода заданного значения регулируемой температуры; - вычислительного устройства ВУ, выполняющего функции сравнения действительного и заданного значения температуры и вырабатывающего требуемый закон регулирования; - исполнительного элемента (регулятора мощности) РМ, изменяющего вводимую в печь мощность; - датчика температуры печи ДТ. Рис.2.1. Функциональная схема системы регулирования температуры ЭПС На рис. 2.2 представлена структурная схема непрерывного регулирования температуры с ПИД-законом регулирования. Страница Рис.2.2. Структурная схема системы непрерывного регулирования температуры ЭПС с ПИД-законом регулирования Электрическая печь сопротивления с точки зрения управления представляет собой сложную систему, состоящую, в общем случае, из нагревателя, футеровки и изделия, характеризующихся различными теплотехническими параметрами и связанных друг с другом процессами теплопередачи. Это обстоятельство чрезвычайно усложняет расчет тепловых переходных процессов и анализ динамики процессов регулирования.

С повышением требований к точности и качеству регулирования температуры и возможностью реализации сложных алгоритмов управления на основе микропроцессорных средств возникает необходимость разработки уточненных моделей ЭПС и регулятора температуры, которые бы в большей степени учитывали особенности процессов теплопередачи и теплотехнические параметры отдельных элементов печи.

Такое представление ЭПС, как объекта управления позволяет решать ряд задач, при моделировании систем управления и регулятора температуры.

Страница Несмотря на то, что ЭПС, как объект управления, является неоднородным (включающим в себя как минимум 3 элемента) система управления снабжается одним регулятором мощности, одним регулирующим устройством и одним датчиком обратной связи. Это вызывает определенные проблемы при проектировании системы управления и настройки регулятора, в частности одним из до сих пор нерешенных вопросов является определение рационального места установки датчика температуры.

С учетом того, что настройка параметров регуляторов температуры ЭПС для каждой новой печи вручную трудоемкая и финансово затратная операция. Это делает целесообразным разработку уточненной модели печи, учитывающей теплотехнические параметры отдельных элементов печи и связи между ними.

Учитывая всё вышесказанное, разработка уточненных моделей ЭПС удобных для решения различных задач управления является актуалной задачей, при этом модели могут быть различными под решение конкретных задач. В данной работе была поставлена задача разработать следующие модели: - модель ВПС с экранной и комбинированной теплоиозяцией, учитывающую неоднородность печи, как объекта управления; - модель системы управления ВПС с переключением ступеней напряжения трансформатора; - модель регулятора температуры с различными способами ограничения тока (внутри регулятора, а также с дополнительной обратной связью по току).

Разработка модели комбинированной теплоизоляции вакуумной печи сопротивления с применением неметаллической засыпки

Проанализируем влияние числа ступеней переключения напряжения трансформатора на максимальный бросок тока в нагревателях вакуумных печей сопротивления, выполненных из тугоплавких металлов. В ( 2.32.4) представлены разработанные модели для различных систем управления вакуумными печами с экранной теплоизоляцией и нагревателями из тугоплавких металлов.

Исследование системы управления с переключением ступеней напряжения трансформатора (рис. 2.16) проводилось путем расчета переходных функций I(t), (t) при ступенчатых воздействиях заданного значения температуры З. Все исследования проводились применительно к нагревателям вакуумной печи СНВЭ-16/11,5. В качестве исходных данных была выбрана заданная температура нагревателя, равная З = 1460 0С. Варьируемым параметром стало изменение шага переключения ступеней напряжения (числа переключений), а также изменение значения напряжения первой ступени трансформатора.

Для наглядного восприятия, сигналы тока и температуры в модели рис. 2.16 выводились на общий виртуальный осциллограф Scope. Зависимость сопротивления в блоке Lookup Table (рис. 2.16) соответствует зависимости удельного сопротивления молибдена от температуры; номинальное напряжение исследуемой установки 17,5 В, в связи с этим в блоке ограничения Saturation2 установлено значение равное 35 В, чтобы обеспечить двукратный запас по мощности установки (данный прием считается традиционным в ЭПС).

Страница В качестве примера, на рис. 3.1 представлены переходные функции, рассчитанные для модели рис.2.8 со следующими исходными данными: напряжение первой ступени трансформатора 3,5 В; шаг переключения ступеней напряжения 4,4 В (таким образом, в установившийся режим установка выходит за три последовательных переключения на одну ступень выше).

Зависимости температуры (кривая 1) в печи и тока (кривая 2) на нагревателях от времени Как показывает анализ рис.3.1, разработанная модель регулятора температуры ВПС с использованием переключения ступеней напряжения адекватно отражает протекающие в ней процессы и может использоваться для проектирования систем управления. Переключение ступеней напряжения увеличивает время разогрева печи до заданной температуры. Однако разогрев ВПС с экранной теплоизоляцией до температуры 1150 0С за 1,5 часа (без изделия) является удовлетворительным показателем. С учетом того, что большинство технологических процессов критичны к резкому перепаду температуры (быстрому нагреву) и порой накладывают дополнительное ограничение по скорости нагрева, то можно сделать вывод: что использование предлагаемой системы ограничения тока не приводит к существенному увеличению времени разогрева печи. Более того такой

Страница способ пуска печи можно считать наиболее целесообразным с учетом снижения броска тока (до 3-кратного вместо 9-кратного, при прямом пуске печи) и, как следствия, увеличения срока службы нагревателей.

Важным элементом исследования данной системы являлось определение целесообразного числа ступеней напряжения трансформатора. Разработанная модель позволяет сравнивать качество переходных процессов в печи, при применении различных трансформаторов, и в зависимости от исходных данных и конкретного типа печи подобрать оптимальный трансформатор, увеличивая энергетическую эффективность установки.

На рис.3.2. представлены динамические характеристики тока и температуры для нагревателей вакуумной печи СНВЭ-16/11,5 с различным числом ступеней переключения напряжения трансформатора. Как показывает анализ рис.3.2а и 3.2б, при использовании трансформатора с двумя и тремя ступенями бросок тока на второй ступени значительно превышает номинальный ток. На рис.3.2е применяется трансформатор с семью ступенями напряжения. Столь большое число переключений приводит к тому, что максимальный бросок тока наблюдается уже на первой ступени, поэтому дальнейшее увеличение числа переключений не приводит к снижению броска тока.

Применение трансформатора с 46 ступенями напряжения (рис.3.2в-д) обеспечивают бросок тока в районе двух номинальных значений. Этот показатель можно считать оптимальным, причем установлено, каждое дополнительное переключение в свою очередь, увеличивает время нагрева установки. Таким образом, можно рекомендовать к применению использование трансформаторов с четырьмя ступенями напряжения. Для удобства восприятия и анализа бросков тока, максимальные значения тока на нагревателях были вынесены в табл.3.1., а также отображены на рис.3.3.

Разработка программного пакета для теплового расчета вакуумной печи сопротивления с экранной и комбинированной теплоизоляцией

Как показывает предыдущий расчет, решение задачи определения толщины засыпки эквивалентной по тепловому потоку экранной теплоизоляции не представляет собой сложной задачи. Однако, при проектировании ВПС с толщиной неметаллической засыпки отличной от эквивалентной, для определение теплового потока через комбинированную теплоизоляцию необходимо решать задачу сложного теплообмена (система уравнений 2.17).

Разработанный программный пакет Shield s Thermal Insulation ( 4.3) позволил производить тепловой расчет тепловых потерь через комбинированную теплоизоляцию в кратчайшие сроки, что позволило рассчитать большое количество различных комплектов теплоизоляции и выбрать наиболее эффективные.

Основным параметром при выборе материала засыпки является значение коэффициента теплопроводности материала при высоких температурах. Теплопроводность каждого материала зависит от его

Как следует из табл. 3.4., чем выше пористость материала, тем ниже его коэффициент теплопроводности, а, следовательно, выше теплоизоляционные свойства материала и более целесообразно его использование в качестве засыпки.

Согласно исследованиям, проведенным в [72], для вакуумных печей сопротивления с номинальными температурами 1600 0С (по критерию минимума экономических затрат, 4.2) рекомендуется устанавливать комплект из 6 экранов, выполненных из молибдена, с несущим экраном из нержавеющей стали 12Х18Н10Т. Тепловой поток через такой комплект теплоизоляции равен 9619 Вт/м2. С помощью программы STI была рассчитана толщина слоя засыпки (для материалов с различной пористостью) эквивалентная по тепловым потерям экранной теплоизоляции. Анализ результатов расчета показывает, что из печи можно убрать два молибденовых экрана и при этом тепловой поток останется неизменным. Результаты расчетов приведены в табл. 3.5.

Расстояние между экранами в ВПС, как правило, 5 мм. Толщина металлических экранов минимальна и находится в диапазоне 0,2-0,3 мм. Таким образом, расстояние между первым и четвертым экраном в классической экранной печи приблизительно 16 мм. Применение в качестве засыпки материалов с высоким процентом пористости (до 53%) практически не изменит геометрические размеры печей, сохранив значение теплового потока в печи неизменным. Экономическая целесообразность применения комбинированной теплоизоляции взамен экранной обуславливается сравнительной стоимостью двух экранов из молибдена и стоимостью рассчитанного объема неметаллической засыпки. В зависимости от рыночных цен на материалы решение может быть принято как в ту, так и в другую сторону.

Следующий этап исследований был посвящен расчету ВПС со слоем засыпки больше эквивалентной, с целью снижения мощности теплового потока в печи. Воспользовавшись функцией «Комбинированная теплоизоляция» программного пакета STI, были рассчитаны значения теплового потока в печи с увеличением слоя засыпки до 100%. В качестве материалов засыпки были выбраны высокопористые диоксид циркония и циркон. Соединение Zr02-Si02, называемое цирконом, часто встречается в виде минерала, что обуславливает его более низкую стоимость в сравнении с чистым диоксидом циркония [17]. Результаты расчетов представлены в табл.3.6, а также отображены на рис. 3.15. Как показывает рис. 3.15,

Страница увеличение толщины слоя засыпки с пористостью 53% в 2 раза приводит к значительному снижению мощности теплового потока и увеличению энергетической эффективности установки.

Страница Применение 22 мм слоя засыпки из диоксида циркония позволяет убрать из печи два молибденовых экрана, а также снизить тепловой поток в печи на 30%. Стоит отметить, что простое увеличение числа экранов в комплекте экранной теплоизоляции больше семи не позволяет значительно снижать тепловые потери в установке [16,17]. В связи с этим, применение неметаллической засыпки может считаться перспективным, с целью улучшения энергетической эффективности установок такого класса.

Влияние толщины слоя неметаллической засыпки на тепловую инерцию установки Как показывает рис. 3.15, чем больше толщина слоя неметаллической засыпки, тем значительнее снижается мощность тепловых потерь в печи. При этом необходимо отметить, что увеличивать толщину слоя засыпки до бесконечно большого значения нельзя. Во-первых, возникает физическая проблема с размещением модернизированной теплоизоляции в ограниченном объеме нагревательной камеры печи (при модернизации существующей ВПС) или увеличивает габаритные размеры установки (при разработке новой печи). Во-вторых, увеличение слоя засыпки приводит к повышению тепловой инерции печи, что сказывается на динамических характеристиках установка. Помимо этого, применение неметаллической засыпки увеличивает время, необходимое для вакуумной откачки нагревательной камеры.

Сравнительные исследования динамических характеристик вакуумных печей сопротивления с экранной и комбинированной теплоизоляциями целесообразно проводить на разработанных моделях в 2.2 и 2.6.

На рис. 3.16 представлены динамические характеристики температуры от времени в вакуумных печах сопротивления с экранной и комбинированной теплоизоляцией. Как показывает анализ характеристик, представленных на рис. 3.16 тепловая инерция печи увеличивается при применении неметаллической засыпки.

Похожие диссертации на Повышение энергетической эффективности высокотемпературных вакуумных печей сопротивления с экранной теплоизоляцией