Мармер Э.Н. - Электропечи для термовакуумных процессов (1074335), страница 15
Текст из файла (страница 15)
На примере молибдена и вольфраьи в табл. 2.5, 2.6 предстыалены скорости массоуноса Гбб) . Для использованна в вакууме нагревателей нз тугоплавкнх и, галлов в контакте с керамической футеров«он можн~ рекомендовать температуры, при которых срок службы превышаег 1000 ч (табл. 2,7), При больших сечениях нагревателей н относительно небольшой тел. лопроводностн материала в нагревателях могут возникнуть значптел,. ные механические напряжения, определяемые перепадом температур ,между поверхностью н середяной нагревателя, Особенно это относнтса к нагревателям нз графита, карбидов и других материалов ~31 .
В табл. 2.3 приведены результаты расчета максимально допустнмьж нагрузок графитовых нагревателей с различным временным сопротиалением растяжению. Серьезным вопросом, который приходится решать прн создания вакуумных печей сопротивления, является правильный выбор электрического напряжения на нагревателях. Завышение напряжения может привести к возннкиовеняю электрического разряда и выходу нагрева- тела нз строя, занижение —. к усложнению конструкции и повышению электрических потерь за счет больших токов. Электрический разряд в газе обусловлен столкновением заряженных частиц и вгабужденных атомов с молекулами газа, вследствие чего а разрядном промежутке образуются электроны и ноны.
Эффективность этого процесса зависит как от количества образовавшихся заряженных часпщ, так и от их энергии. Для постоянного разрядного промежутка при уменьшении данления снижается количество молекул н заряжелных часпщ, но одновременно возрастает длина их свободного, пути, в связи с чем приложенное электрическое попе повышает энергию заряженных частиц. Пробивные напряжения будут снижаться с уьюньшением давления до тех пор, пока в разрядном промежутке будет пах~.
дпться достаточное количеспю молекул и заряженных часпщ с высо. кнм уровнем знергяи. При дальнейшеь снижении давления пробнввс« напряжение повьлпается — кривая Пашена, Поскольку пробивное напряжение зависит кэк от давления„так и от расстояния между электре дами, с помощью этой кривой устанавливается зависимость межФ пробивным напряжением и произведением длины разрядного иром жутка на давление. Исследования влияния температуры на минимальные значения пр' бивного напряжения для электродов из различных материалов пойаэа ли, что с повышением температуры минимум снижается г3~ .
В табл. 2.9 приведены рекомендуемые напряжения питания нагрева. гелей вакуумных злектролечей сопротивления в зависимости от рабочей температуры. В высоковакуумных печах, где пробивное напрюке. п Таяла ца 2.7. Рекоееенлуемьм темлературм, С, нагреватеаей аз тутовлавквх металлов, работааацах в вакуумных аечах с ре ее кой фу еров«ой Ыагераал фуги~саки Ыолабле Вел орем Иаобай АззОз (коруня) АЪО с 12% ВЮ А1зОз с 30% 81Оз А1зОз с 55% ВЮз втоз темлмегклй, стзбмтпзл- ровю й ОО 1800-1900 ПОО-1ВОО 1500 1400 1900 чие много выше, чем минимальные значения, целесообразно пользе запоя рекомендованными значениями, поскольку имеетси вероя.
тоста кратковременного повышения давления в печи вследствие газс зыделения. Как следует из табл. 2.9, изменение состава остаточных газов зтражается на значении пробивного напряжения. уаевмва 2,8. Макеаьмлзио Лоауствмме актавиме нагрузки г Графит с времен- Стержневой нагреватель емм согфотааае" клиеатром, мм наем ле ростоке тае, МПе 20 40 40 Плоскай нагревателе толщиной, мм 1О 20 82 41 164 В2 246 123 328 164 27 54 вг 107 164 82 328 164 492 246 656 328 5 10 15 20 Табенаа 3.9. Рекомитиуемме иавражтимт анталии нагревателей, В о Остаточный тмлр тре, Ыатераал 20 1200 тбео 1аоо 2000 22ео 200 ПО 'планы солротав- 'рзфнт 'рафат 'рафит 1ольфрам 1ольфрам 4олиблен твобий Азот Аргон Гелай Азот Аргон Гелий Азот Аргон 1800 Поо 1500 1400 18ОО 230 170 120 250 170 120 240 160 200 140 ПО 100 120 ВО 220 160 165 120 120 100 200 120 130 60 120 60 60 140 95 90 80 40 1650 1400-1500 1400 1400 145О 90 60 3О 25 45 30 135 130 60 35 60 ' 45 55 30 20 15 системы металлических экранов нз сталей н сплавов на основе железа, хрома, никеля.
а также титана н его сплавов. Для среднетемпературных печей — системы металлических экраноа на основе молибдена, ниобия, а для экранов„температура на которых не превышает 1150 С, — системы экранов из титана„сталей и сплавов на основе железа„хрома 'и никеля. Кроме того, в качестве тепловой изоляции можно использовать детали из оксидов, нитридов и угле. графитовых материалов. Для высокотемпературных печей используют системы металянче. ских экранов на основе вольфрама и тантала — до 2500 'С, на более .~: низкие температуры — экраны из материалов, которые применяют а "';,,:! среднетемпературных печах. Кроме того, в высокотемпературных печах нашли применение тугоплавкие оксиды, ингриды, карбиды, тра- .'~-" фиг в виде пористых плит и гибких материалов: тканей, войлоков, ваты, а также засыпок различной грануляции из карбидов, нитридоь ~Г и оксидов.
Срок службы экранной теплоизоляции подсчитывается по ранее приведенной формуле для плоского нагревателя, исходя из предположе- .:,"" ния, что изменение толщины экрана на 20% приведет к потере проч. ',': ности и короблению. Внутренний экран воспрннимает основную тепловую нагрузку от ~: нагревателей, на него также оказывиот влияние газы и пары, выдь. ,', ляющиеся из нагреваемых материалов. Выход из строя внутренне го экрана вследствие массоуноса в зависимости от температуры и со-:,'; став» газов и паров, а также других причин меняет тепловой режим ~ печи — повышаются потери. Для компенсации потерь требуется уае- !:; личение мощности, что приводит к повышению температуры на на гревателе и снижению его срока службы. Экраны нз вольфрама и других тугоплавких металлов, как правя- ~' ло„являются тонкостенными злементамн, их срок службы существен- ',," но зависит от температуры, а при более низких температурах — от данае.," ния остаточных газов.
Скорость массоуноса будет определяться тек ", пературой, парциальным давлением активного газа и условиями подво- ': да его к материалу, учитывая, что расстояние между экранами обыч.: но небольшое (несколько миллиметров). Для толстостенных футеровок из графита, оксидной керамики, кар биде ниобия подсчет в принципе производится таким же образом. Од неко допускается уменьшение сечения таких футеровок прн работе в вакууме более чем на 20%, при этом ограничением могут слуэооз' только прочностные свойства теплоизоляции. Значения газовыделения с поверхности экранов особенно важни при расчете вакуумных систем злектропечей.
Газовыделение других видов теплоизоляции также существеня' сказывается на расчете и выборе необходимого вакуумного оборулс' ванна. тб "им образом, можно считать, что низкотемлературные вакуум„ж1ектропечи по сравнению с печами, работающими в воздушной '"",. имеют расход электроэнергии меньше примерно на ЭЗУа при ванин шамота-легковеса и меньше примерно в 2 раза при ляцни из волокнистых плит.
а Тапаппа 2.Ю. Зааисимоать тапаопроиояипстп, Вт/ (м ° С), "-; 'жпюкиастмх шют В1ВП и МКРП/340 от темпе раттрм япи различима арал а тамператгра, С 20 200 400 000 1000 1200 0,02 0,045 0,1 0,12 0,15 0,19 0,3 0,37 0,07 0,11 0,13 0„15 0,15 0,2 0,24 0,27 0„23 0,32 0,37 0,4 0,45 О„б 0,68 0,75 '--~фдя компактной футеровкн возможность использования ее в вакуум- 1..: '-лшектропечах определяется условием, при котором в каждьй времени масса выцеляюшегося нз футеровки газа Д, не долж',бревышать потока газа Д„, который может пройти через пористую футеровки и быль откачанным вакуумными насосами: ,",,ф ~ мп '1фри' экспериментальных значениях для шамота-легковеса и залавае' перепаде давлений 1,3 Па расчетное время для средней темпера- стенки толщиной 65 мм 500 'С при первоначальном обезгаживабудет составлять 10 ч, а при вторичном — 1 ч 30 мин. "йагааал ДаННЫЕ ПО ГаЭОВЫДЕЛЕННЮ И ПРОННЦаЕМОСтн ДЛЯ ДРУтнХ МатЕ- н задаваясь необходимыми значениями разности давлений и времени, можно определить параметры теплоизоляции для в вакуумных печах.
":~$."работе [711 показана возможность использования в качестве тепвысоковакуумных печей волокнистых плит. ,.";~~властно, что в вакууме коэффициент теплопроводности пористых ов уменьшается. В печах, где в качестве тепловой изоляции """'эуются такие керамические материалы, как шамоты, волокни, пднты н муллитокремнеземистые ваты, тепловые потери в вапечах существенно ниже.
' ', коэффициент теплопроводности шамота.легковеса в вакууме «ца1ь.ниже, чем в воздушной среде. Еще более резко теплопровод' ' изменяется у волокнистых плит. В табл. 2.10 представлены срав'"',ные данные для различных сред печей в диапазоне 20 — 1200 'С В высокотемпературных печах с использованием графитированног„ войлока коэффициент теплопроводностн в вакууме в 3 — 4 раза нн. же, чем в гелин при давлении 0,1 МПа, а для углеграфитовых теплоизо, ляционных плит типа УТП (КСП) ниже в 5 — 6 раз [73] . 2.4. Иняукторы и футеровка индукционных печей Индукгор.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
