елate
::
0000
оо Изобретение относитс к термическому оборудованию и может быть использовано в резистивных электрических печах. Известны резистивные нагреватели электрических печей, выполненные из листовых тугоплавких металлов .или графита, представл ющие собой два коаксиальных цилиндра ij . Указанные нагреватели весьма эффективны , однако имеют значительную неравномерность пол температур вдоль оси нагревател , что приводит к весьма низкому коэффициенту испол зовани объема рабочего пространства печи, который не превышает 30%. Лучшую равномерность температурн го пол в осевом направлении имеют коаксиальные нагреватели с прорез ми . Наиболее близкими к предлагаемому вл ютс коаксиальные нагреватели снабженные поперечными прорез ми во внутреннем цилиндре нагревател , увеличивающими его омическое сопротивление и большие отверсти п концам внешнего цилиндра нагревател , которые способствуют выравниванию температуры в осевом направлении 2 . В этом нагревателе прорези во внутреннем цилиндре нарушают равномерность пол температур в радиаль ,ном и азимутальном направлени х. Отверсти по концам наружного цилин ра нагревател способствуют выравниванию пол температур в осевом на правлении только в центральной час нагревател , так как эти отверсти имеют значительную осевую прот женность и угловые размеры, что приводит к нарушению равномерности пол температур в местах их расположени В св зи с этим и в последнем чаг зевателе объем рабочего пространства нагревател используетс также дале ко не полностью, и также близок к 30-35%. Целью изобретени вл етс повышение коэффициента использовани объема нагревател путем повышени равномерности температурного пол в осевом, радиальном и азимутальном направлени х. Поставленна цель достигаетс тем, что в резистивном однофазном нагревателе, выполненном в виде коаксиально установленных внутреннего сплошного цилиндра и наружного с р дами отверстий по его концам, соединенных один с другим электрически последовательно на одном из их концов и снабженных на другом токоподводами, диаметры отверстий наружного цилиндра выполнены не пре вышающими трети разности диаметров цилиндров, а их шаг в р ду составл ет 2-3 диаметра отверстий. Кроме того, при количестве р дов отверстий более одного рассто ни между р дами составл ет 3-4 диаметра отверстий. , Наличие р дов отверстий на кон .цах наружного цилиндра нагревател приводит к выделению большего количества тепла по концам нагревател , что необходимо дл компенсации торцовых тепловых потерь и выравнивани температурного пол вдоль оси нагревател . Поскольку часто тепловые терн с торцов рабочего пространства могут быть не одинаковы (потери тепла со стороны токоподводов, как правило , больше может оказатьс необходимым иметь с одной стороны :: нагревател один-два р да отверкзтий а с другой стороны - два-три р да отверстий соответственно. Размеры отверстий и рассто ни между ними должны быть выбраны та-г КИМ образом, чтоды создаваема ими неравномерность пол температур в наружном цилиндре нагревател практически не ск.азывсшась на равномерности пол температур в рабочем пространстве , На фиг. 1 изобргокен предложенный однофазный нагреватель электрической печи сопротивлени , разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1. Нагреватель состоит из внутреннего цилиндра 1 диаметром ( наружного цилиндра 2.диаметрс 1 D/ и токоподводов 3 и 4, выполненных из листового материала. В верхней части внутренний и наружный цилиндры соединены между собой и образуют последовательную электрическую цепь. Нагреватель выполнен, например, с одним р дом отверстий 5 в верхней части и двум р дами отверстий 6 со стороны токоподводов. Отверсти име- : ют диаметр , рассто ние по радиусу между внутренним и наружным цилиндрами нагревател обозначено Е , шаг отверстий в р ду равен t , а рассто ние между р дами отверстий Ь . УГОЛ f между нормалью к плоскости наружного цилиндра и направлением на середину площадки внутреннего цилинд ра 1 между отверсти ми, используетс при определении наибольшего рассто ни между соседними отверсти ми по уравнению Ламберта. Поставленна цель может быть выполнена , если потери тепла с торцов нагревател будут компенсироватьс за счет перегрева как можно более коротких его участков. Сохранение равномерности пол температур в радиальном и азимутальном направлени х также выдвигает определенные требовани .к размерам отверстий и рассто ни м между ними с тем, чтобы удельна плотность по .тока энергии, падающей на внутренний цилиндр нагревател со стороны наруж ного цилиндра была по возможности одинаковой вдоль р дов отверстий. При этом поле температур во внутреннем цилиндре нагревател окажетс , практически равномерным в азимутально направлении, так как внутренний ци линдр нагревател за счет собственной теплопроводности дополнительно сглаживает температурное поле. При определении конкретных величи отверстий и рассто ний между ними руководствовались экспериментальными данными, изложенными в таблице. Целью которых вл лось нахождени оптимальных размеров отверстий во внешнем цилиндре нагревател , корре тирующих температурное поле в рабо .чем пространстве, которое мы ограничиваем рс1змерами садки. Дл получени общих соотношений, нез-ависимых от конкретных размеров нагревателей -нами прин то исчислени диаметра отверстий в дол х разности диаметров внешнего и внутреннего цилиндаюв. Дл шага отверстий в р ду прин то: t - шаг отверстий в р ду, h число диаметров отверстий, укладыва щихс в шаге, Дл рассто ни между р дами отверстий прин то: L - рассто ние ме ду р дами отверстий во внешнем цилиндре , К - число диаметров отверс тий, укладывающихс в одном НИИ между р дами. В качестве критери , позвол ющего считать равномерность температур ного пол удовлетворительной принимаем разность температур, равную 24 С(разброс i 1. или -1%), что позвол ет проводить в автоматическом режиме работы пайки узлов тверд мы дозированными припо ми. Эксперименты проводились на нагр вател х вакуумной и водородной элек трических однофазных печей сопротив лени полунепрерывного действи со следуотцими размерами коаксиальных цилиндров: внутренний мм} наружный 285 565 мм. Кроме того, исследовалс также коаксиальный однофазный нагреватель высокотемпературной водородной печи со следующими размерами цилиндров: внутренний 120 500 мм, наружный 150 470 мм. Результаты экспериментов предста лены в таблице, . Замеры температуры при экспериментах проводились каждый раз одновременно в трех точках - в нижней, верхней и средней точках садки, котора , в свою очередь, была заполне на детал ми, расположенными на горизонтальных полочках. Размеры садки были равны, соответственно , дл первого случа диаметр 200 мм, высота 400 мм, и дл второго случа диаметр 90 мм, высота 300 мм. Наибольша температура в первом алучае составл ла , а замеры проводились после выдержки в течение 10 мин при 800, 1000, 1200 и 1300°С. Во втором случае наибольша температура была равна 2000°С, а замеры проводились после выдержки в течение 5 мин при 200, 1600 и 2000°С. Как в первом, так и во втором случа х общий уровень температуры обеспечивалс с помощью автоматического регул тора, который управл лс внешней по отношению к садке четвертой термопарой, расположенной снаружи нагревател в средней его части по высоте. Приведены результаты испытани нагревателей с внутренними диаметром 250 NM в вакууме пор дка 5 рт.ст. Как видно из таблицы удовлетворительные характеристики нагревател по равномерности температур (разброс в пределах 12°С)достигаютс при диаметрах отверстий 12 мм и меньше при шаге в 2 и 3 диаметра. Эксперимент с отверсти ми диаметром меньше 4 мм не проводилс ввиду значительно возрастающей трудоемкости изготовлени нагревателей с большим числом отверстий малого размера . Дл компенсации потерь тепла в токоподводах пришлось в нижней части наружного нагревател сделать три р да отверстий. Совершенно аналогичные результаты получены при испытани х этих же нагревателей в печах с водородной атмосферой . Разница состо ла в том, что в нижней части нагревател пришлось сделать четыре р да отверстий. Шаг между р дами отверстий в нижней части наружного цилирдра выполн лс равным трем диаметрам отверстий так как при большого шаге, особенно при значительных диаметрах отверстий тер етс значительна высота рабочего пространства, а при меньшем шаге наблюдаетс существенный местный перегрев. При испытани х нагревател высокотемпературной водородной печи диаЧ метры отверстий .варьировались в пределах от 4-х до 15 мм, а шаг отверстий в р ду от 8 мм до 60 мм. Удовлетворительна равномерность температурного пол (разброс в пределах или 1%) обеспечивалась при диаметрах отверстий от 4-х до ЮЛ мм при шаге от 8 до 30 мм, Таким образом на основании экспериментов вы влено, что удовлетворительные результаты по равномерности температур в рабочем пространствеLtd. The invention relates to thermal equipment and can be used in resistive electric furnaces. Resistive heaters of electric furnaces, made of sheet refractory metals or graphite, are known as two coaxial cylinders ij. These heaters are very effective, however, they have significant unevenness of the temperature field along the axis of the heater, which leads to a very low utilization rate of the furnace working space, which does not exceed 30%. Coaxial heaters with slots have the best uniformity of the temperature field in the axial direction. Closest to the present invention are coaxial heaters provided with transverse slots in the inner cylinder of the heater, increasing its ohmic resistance and large openings at the ends of the outer cylinder of the heater, which help equalize the temperature in the axial direction 2. In this heater, the slits in the inner cylinder violate the uniformity of the temperature field in the radial, nominal and azimuthal directions. The holes at the ends of the outer cylinder of the heater contribute to leveling the floor of temperatures in the axial direction only in the central hour of the heater, since these holes have significant axial extension and angular dimensions, which leads to a violation of the uniform temperature of the floor at their locations. and in the last phase of the generator, the volume of the working space of the heater is also used not completely, and is also close to 30-35%. The aim of the invention is to increase the utilization rate of the heater volume by increasing the uniformity of the temperature field in the axial, radial and azimuthal directions. The goal is achieved by the fact that in a resistive single-phase heater, made in the form of a coaxially installed inner solid cylinder and an outer with a series of holes at its ends connected to one another electrically in series at one of their ends and provided with current leads on the other, the openings of the outer cylinder they are made not exceeding one third of the difference in diameter of the cylinders, and their spacing in the row is 2-3 times the diameter of the holes. In addition, when the number of rows of holes is more than one distance between rows, there are 3-4 hole diameters. The presence of a series of holes at the ends of the outer cylinder of the heater leads to the release of a greater amount of heat at the ends of the heater, which is necessary to compensate for the end heat losses and to equalize the temperature field along the axis of the heater. Since often the thermal turns from the ends of the working space may not be the same (heat loss from the current lead side, as a rule, it may be more necessary to have on the one hand :: heater one or two rows and openings and on the other side - two or three rows of holes Correspondingly, the dimensions of the holes and the distance between them must be chosen in the same way that the irregularity of the temperature field created by them in the outer cylinder of the heater is practically without reference to the uniform temperature of the floor in the working area In Fig. 1, the proposed single-phase heater of an electric resistance furnace is shown in section; Fig. 2 is section A-A in Fig. 1. The heater consists of an inner cylinder 1 with a diameter (outer cylinder 2.diameter 1 D / and current leads 3 and 4, in the upper part, the inner and outer cylinders are interconnected and form a sequential electrical circuit. The heater is made, for example, with one row of holes 5 in the upper part and two rows of holes 6 on the side of the current leads. The holes have a diameter, the radial distance between the inner and outer cylinders of the heater is indicated by E, the pitch of the holes in the row is t, and the distance between the rows of holes is b. Angle f between the normal to the plane of the outer cylinder and the direction to the middle of the area of the inner cylinder 1 between the holes is used in determining the largest distance between adjacent holes using the Lambert equation. The goal can be accomplished if the heat losses from the ends of the heater are compensated for by overheating as short sections as possible. Maintaining a uniform temperature field in the radial and azimuthal directions also imposes certain requirements on the size of the holes and the distance between them so that the specific gravity of the current flowing to the inner cylinder of the heater from the outer cylinder is as much as possible a series of holes. In this case, the temperature field in the inner cylinder of the heater will turn out to be practically uniform in the azimuthal direction, since the inner cylinder of the heater, due to its own thermal conductivity, additionally smoothes the temperature field. In determining the specific size of the holes and the distances between them, the experimental data presented in the table were guided. The purpose of which was to find the optimal size of the holes in the outer cylinder of the heater, correlating the temperature field in the working space, which we limit to the pc1 size of the charge. To obtain general ratios that are independent of the specific dimensions of the heaters, we take into account the calculation of the diameter of the holes as a function of the difference in the diameters of the external and internal cylinders. For the pitch of holes in the row is taken: t is the pitch of holes in the row, h is the number of diameters of the holes laid in the pitch. For the distance between the rows of holes is taken: L is the distance between the rows of holes in the outer cylinder, K is the number of hole diameters placed in one scientific research institute between rows. As a criterion that makes it possible to consider the uniformity of the temperature field to be satisfactory, we assume a temperature difference of 24 ° C (spread i 1. or -1%), which allows us to solder the nodes in the automatic mode of operation with metered solders. The experiments were carried out on vacuum and hydrogen electric single-phase heaters of a semi-continuous resistance with the following dimensions of coaxial cylinders: inner mm} outer 285 565 mm. In addition, a coaxial single-phase heater of a high-temperature hydrogen furnace with the following cylinder sizes was also investigated: internal 120 500 mm, external 150 470 mm. The results of the experiments are presented in the table,. During the experiments, the temperature was measured at three points each time — at the lower, upper, and middle points of the charge, which, in turn, was filled with parts located on horizontal shelves. The dimensions of the load were equal, respectively, for the first case, a diameter of 200 mm, a height of 400 mm, and for the second case a diameter of 90 mm, a height of 300 mm. The highest temperature in the first stage was measured, and the measurements were carried out after holding for 10 min at 800, 1000, 1200, and 1300 ° C. In the second case, the highest temperature was equal to 2000 ° C, and measurements were carried out after holding for 5 min at 200, 1600, and 2000 ° C. In both the first and second cases, the overall temperature level was provided by an automatic controller that controlled the fourth thermocouple external to the load, located outside the heater in its middle part in height. The results of testing heaters with an internal diameter of 250 NM in a vacuum of about 5 Hg are given. As can be seen from the table, satisfactory characteristics of the heater in terms of temperature uniformity (range within 12 ° C) are achieved with hole diameters of 12 mm and less with a step of 2 and 3 diameters. The experiment with holes with a diameter of less than 4 mm was not carried out due to the significantly increasing labor intensity in the manufacture of heaters with a large number of small holes. To compensate for the loss of heat in the current leads, it was necessary to make three rows of holes in the lower part of the external heater. Quite similar results were obtained when these heaters were tested in furnaces with a hydrogen atmosphere. The difference was that there were four rows of holes in the bottom of the heater. The pitch between the rows of holes in the lower part of the outer cylinder is made equal to three hole diameters, since with a large pitch, especially with large hole diameters, a significant working space is lost, and with a smaller pitch a significant local overheating is observed. During the tests of the high-temperature hydrogen furnace heater, the diachmeters of the holes varied from 4 to 15 mm, and the pitch of the holes in the row from 8 mm to 60 mm. Satisfactory uniformity of the temperature field (variation within or 1%) was provided with hole diameters from 4 mm to 10 mm at a pitch from 8 to 30 mm. Thus, based on experiments, it was found that satisfactory results on temperature uniformity in the working space
предложенного однофазного нагревател достигнуты,, если:The proposed single-phase heater is reached, if:
Диаметры отверстий в наружном на- гревателе не превышают одной трети равности диаметров нагревателей (4 (,); uiar отверстий находитс в пределах от двух до трех диаметров отверстий i (2 - 3) d , рассто ние между р дами отверстий находитс в пределах от трех до четырех диаметров отверстий L -f3-4)c.The diameters of the holes in the external heater do not exceed one-third of the equal diameter of the heaters (4 (,); uiar holes in the range of two to three diameters of the holes i (2 - 3) d, the distance between the rows of holes up to four hole diameters L-f3-4) c.
Испытани экспериментального образца нагревател предложенной кон струкции показали, что коэффициент использовани геометрического объема нагревател был равен 0,8 по сравнени ю с 0,3 в нагревател х известных конструкций. При этом пропорционгшьно коэффициенту использовани геометрического объема нагревател повыситс экономичность оборудовани , уменьшатс удельные затраты электроэнергии и технологических газов, возрастает производительность оборудовани .Testing of the experimental sample of the heater of the proposed design showed that the coefficient of use of the geometric volume of the heater was 0.8 compared to 0.3 in heaters of known structures. In this case, proportional to the utilization rate of the geometric volume of the heater will increase the efficiency of the equipment, reduce the unit cost of electricity and process gases, increase equipment performance.
/8,75 8/ 8.75 8
(285-250)./1/8,75(285-250) ./ 1 / 8,75
/4,375 16/ 4.375 16
(285-250)-1/4,375(285-250) -1 / 4.375
±1 +1,1± 1 +1.1
Удовлетво рительна Satisfactory
±0,85 + 0,7± 0.85 + 0.7
±1± 1
±1,25± 1.25
+0,7+0.7
Удовлетворительна Satisfactory
+ 0,55 ±4 + 3,3+ 0.55 ± 4 + 3.3
Неудовлетворительна Unsatisfactory
+ + 2,7 + 0,9 + 0,85 ±0,9+ + 2.7 + 0.9 + 0.85 ± 0.9
Удовлетворительна Satisfactory
±0,9.. ±1,1 + 1,25± 0.9 .. ± 1.1 + 1.25
1212
(285-250).1/2,91(285-250) .1 / 2.91
1818
:285-250)1/1,94: 285-250) 1 / 1.94
Продолжение таблицыTable continuation
±0,95± 0.95
Удовлетворительна Satisfactory
+0,55 + 3,9+ 0.55 + 3.9
32 +3,45 + 2,632 +3.45 + 2.6
Неудовлетворительна Unsatisfactory
+2,9 +0,7+2.9 +0.7
/2,91 24 +0,6/ 2.91 24 +0.6
Удовлетворительна Satisfactory
+0,8 ±0,73+0.8 ± 0.73
36 + 1,0536 + 1.05
+1,15 ±0,7+1.15 ± 0.7
Удовлетворительна Satisfactory
±0,76± 0.76
4848
±3,9± 3.9
±3,4± 3.4
Неудовлетворительна Unsatisfactory
±2,7± 2.7
±2,3± 2.3
1/1,94 361 / 1.94 36
±4± 4
+ 3,05+ 3.05
Неудовлетворительна Unsatisfactory
+1,6 ±1,05 ±4,5+1.6 ± 1.05 ± 4.5
70 ±3,5570 ± 3.55
Неудовлет ворительна 1римечание.Unsatisfactory note.
Продолжение таблицы Нагреватель с внутренним диаметром 250 мм, наружным нагревателемдиаметром 285 мм, рассто нием между р дами отверстий L 3d. Среда в рабочем объеме - вакуум пор дка 1СГ NM рт. ст.Table continuation A heater with an internal diameter of 250 mm, an external heater with a diameter of 285 mm, and a distance between rows of holes L 3d. The medium in the working volume is a vacuum in the order of 1 cent NM of mercury. Art.
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU823463001ASU1053331A1 (en) | 1982-07-23 | 1982-07-23 | Resistive single-heater for electric furnace |
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU823463001ASU1053331A1 (en) | 1982-07-23 | 1982-07-23 | Resistive single-heater for electric furnace |
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SU1053331A1true SU1053331A1 (en) | 1983-11-07 |
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU823463001ASU1053331A1 (en) | 1982-07-23 | 1982-07-23 | Resistive single-heater for electric furnace |
| Country | Link |
|---|---|
| SU (1) | SU1053331A1 (en) |
| Title |
|---|
| 1. Лейканд М,С, Вакуумные электрические печи. Энерги , 1968, с, 137. 2, Там же, с. 146-14,* |
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1647163B1 (en) | An electric heating element that includes a radiant tube. | |
| US4179603A (en) | Radial blade heating device | |
| SU1053331A1 (en) | Resistive single-heater for electric furnace | |
| Vachhani et al. | Novel integration of dual evaporator loop heat pipe for improved electric vehicle battery thermal regulation | |
| JPS63100735A (en) | Means and method of heating semiconductor ribbon and wafer by microwave | |
| RU2397622C2 (en) | Smelting furnace with inductor in form of one coil consisting of many conductors | |
| US4496923A (en) | Electrical device with improved heat dissipation | |
| US4101724A (en) | Furnace conversion method and apparatus | |
| US6310334B1 (en) | Surface current heating apparatus having spaced-apart hollow heat generating members with conductor extending therethrough | |
| MXPA02005561A (en) | Electrical heating elements for example made of silicon carbide. | |
| US3300746A (en) | Water cooled screen grid resistor | |
| US3540940A (en) | Thermoelectric generator | |
| RU2037221C1 (en) | Cylindrical winding | |
| RU2122262C1 (en) | Storage battery | |
| SU762215A1 (en) | Three-phase arc furnace short circuit | |
| JP2015016264A (en) | Cooking plate | |
| CN219780421U (en) | 220V barrel type electric heating module | |
| SU748104A1 (en) | Electric-resistance furnace mainly for producing silicium carbide | |
| RU2059941C1 (en) | Electric water heater | |
| SU1277436A2 (en) | Heating module | |
| SU1149446A1 (en) | Short network for three-phase six-electrode electric arc furnace with rectangular pot | |
| SU1302443A1 (en) | Ore-smelting three-phase electric-arc furnace | |
| SU1309332A1 (en) | Electric heater | |
| SU1632939A1 (en) | Single-phase installation for graphitization of carbon products | |
| JPH0915308A (en) | Resistor for load resistor |