Установки и печи прямого нагрева

Обновлено: 20.05.2024

Печи с прямым нагревом камней для бани: особенности и преимущества

Главная особенность русской бани состоит в том, что степень влажности и жара в ней можно регулировать. Но любителям не тяжелого влажного, а легкого сухого пара с целебными свойствами важно правильно выбрать отопительное устройство. Как правило, только печь с прямым нагревом камней для бани даст возможность насладиться горячей сухой атмосферой, которой отличается, к примеру, финская сауна.

Особенности печей с прямым нагревом

Прямым называют такой способ нагрева камней, при котором между ними и огнем нет никаких прослоек. Таким образом, языки пламени передают тепло содержимому каменки напрямую. Последняя, к слову, может относиться как к закрытому, так и открытому типу. В первом случае каменка расположена внутри кожуха. Во втором — находится в верхней части печи, при этом верхний слой камней остается видимым.

Банные печи прямого нагрева с открытыми каменками часто используются в финских саунах. Такая конструкция нагревателя помогает быстро поднять температуру воздуха в парилке до очень высокого значения. А это именно то, что нужно любителям горячего сухого воздуха.

Поскольку содержимое каменки прямого нагрева «омывается» открытым пламенем, обработанная огнем суммарная площадь оказывается достаточно большой. Благодаря физическим свойствам камня тепло аккумулируется достаточно быстро. Еще одна особенность конструкции этого типа — непрерывное образование и оседание сажи. Пар из такой печи приятно пахнет дымком и воспринимается легко.

Напротив, при косвенном контакте огня с камнями часть тепла неизбежно теряется в процессе опосредованной передачи энергии нагрева.

Преимущества банной печи с прямым нагревом камней

Для каждого типа печных конструкций характерны свои плюсы и минусы. Преимущества печей с каменками прямого нагрева состоят в том, что они:

не доставляют проблем в эксплуатации, характеризуются высокой эффективностью. Печь быстро нагревается до температуры 600-800 °С, после чего растопку прекращают. К этому моменту камни приобретают малиновый оттенок.
обеспечивают качественный сухой пар — легкий и целебный. Большая площадь нагрева и высокая температура способствуют образованию мелких частиц пара, поэтому он становится сухим и горячим.
отличаются повышенной мощностью. При прямом способе нагрева, в отличие от косвенного, можно устанавливать печь в больших банных помещениях, которые она прогревает достаточно быстро.

Недостатки печей прямого нагрева

Даже самые совершенные конструкции наряду с преимуществами имеют и недостатки. Одним из минусов приборов прямого нагрева считается сравнительно короткий срок эксплуатации. Но он относится в основном к конструкциям со стенками из кирпича, которые постепенно разрушаются сильно расширившимися горячими камнями. Сквозные трещины в кладке могут появиться уже после первых топок, и постепенно масштаб таких повреждений увеличивается. Это приводит к необходимости частого ремонта и сокращает срок эксплуатации.

В отличие от кирпичных аналогов, металлические печи прямого нагрева камней не трескаются, поэтому могут использоваться более длительное время.

К минусам печей, в которых камни нагреваются прямым способом, относят также ускоренное разрушение нижнего слоя каменной закладки, который накаляется сильнее всего.

Преимущества сухого пара

Выдерживать одновременное воздействие очень высокой температуры и большого количества влаги в воздухе организм человека может с трудом. Поэтому важнейшее правило приема банных процедур гласит — чем выше температура воздуха в парной, тем ниже должна быть влажность. И наоборот.

Сухой горячий пар, который «производят» кирпичная или железная печь с прямым нагревом камней оказывает целебный эффект на организм человека:

Стимулирует обильное потоотделение. Вследствие этого поры кожи очищаются от загрязнений. Из организма вместе с потом выводятся токсины.
Улучшает кровообращение, снимает мышечные зажимы. Это помогает улучшить состояние опорно-двигательного аппарата.
Ускоряет процесс выздоровления при воспалительных заболеваниях в стадии ремиссии.
Ускоряет обменные процессы в слизистых оболочках, помогает улучшить самочувствие при легкой простуде.
Сокращает период восстановления после затяжных заболеваний.
Способствует снижению веса. Ускоряет обменные процессы, создает условия для выведения лишней жидкости из организма.

Посещение «сухой» парной противопоказано людям с высокой температурой, кожными заболеваниями, острыми воспалениями, тяжелой степенью гипертонической болезни и некоторыми другими патологиями. Поэтому перед посещением сухой бани стоит проконсультироваться с врачом.

Основные правила укладки камней в банную печь

Камни должны предназначаться именно для использования в печи прямого нагрева. Приобретать их следует в специализированных магазинах. Применение материала неизвестного происхождения может представлять опасность для тех, кто будет пользоваться парной. Это связано с тем, что непроверенные камни нередко содержат в составе радионуклиды и большое количество вредных для организма химических веществ. При нагреве такая закладка выделяет в воздух опасные для здоровья соединения, и тогда вместо ожидаемой пользы банная процедура принесет лишь вред.

Перед закладкой в предназначенную для них емкость камни следует промыть под проточной водой, тщательно счистив грязь и налет щеткой с жесткой щетиной. Важно также правильно выполнить их загрузку. В первую очередь необходимо обеспечить максимально плотное прилегание плоских граней камней к днищу. Следует обращать внимание и на уровень загрузки, который не должен превышать высоту каменки. Сверху можно положить защитную сетку. Она поможет избежать переполнения корзины и даст возможность запаривать веники, защитив при этом камни от попадания на них листьев.

Поверх каменки можно положить защитную сетку. Она поможет избежать переполнения корзины и даст возможность запаривать веники, защитив при этом камни от попадания на них листьев.

Виды печей с прямым нагревом

Чаще всего для изготовления систем с возможностью прямого нагрева каменной засыпки используют кирпич. Это печи с закрытыми каменками и большой массой внутренних термоемких частей. Они накапливают огромное количество тепловой энергии, которая не высушивает воздух, не сжигает кислород, после завершения топки остается внутри конструкции. Традиционная кирпичная печь для русской бани прямого нагрева дает возможность создавать в парной желаемый микроклимат.

В последнее время в разы большей популярностью пользуются металлические модели печей. Некоторые их модификации имеют кожух-сетку, в который закладываются камни. Они могут быстро обогревать помещение большого объема и генерировать качественный сухой пар.

Особенно надежные модели производятся из жаростойкой нержавеющей стали, содержание хрома в которой составляет не менее 17 %.

Конструктивные особенности банных печей «Сибирь»

Компания «Теплодар» с самого своего основания производит и успешно реализует классические банные печи линейки «Сибирь» с увеличенной площадью нагревательных поверхностей и каменкой, омываемой огнем с пяти сторон.

Применение специальных конструктивных решений обеспечило возможность создавать в парной при помощи печи «Сибирь» эффект классической сауны. При этом температура воздуха может достигать 100 °С, а влажность находится в пределах 5-30 %. Площадь конвекционных сечений кожуха достаточно велика, поэтому нагрев парной производится в рекордно короткие сроки — до 110 °С в течение 30 мин.

Топка таких печей изготавливается из качественной нержавеющей стали, толщина стенок достигает 4 мм. Доступ к камням улучшен за счет смещения дымохода к задней стенке печи. При этом расстояние от его патрубка до стены соответствует установленным СНиП требованиям — более 320 мм, что исключает возгорание.

В серийном производстве находятся две базовых модели. Первая предназначена для парных объемом от 10 до 20 м 3 , вторая может использоваться в помещениях большего объема — от 20 до 30 м 3 .

Конструкция печи для бани «Сибирь» от компании Теплодар.

Ассортимент

Покупателям предлагаются следующие модификации этих печей, из числа которых каждый может подобрать вариант в соответствии с индивидуальными предпочтениями к режиму парения и конструктивными особенностями помещения:

ЛРК — со встроенным регистром-теплообменником для нагрева воды в помещении, расположенном рядом с парной;
«Панорама» — с увеличенным топливным каналом и большим прозрачным экраном-дверкой, который помогает наслаждаться в комнате отдыха эффектом камина;
ЛНЗП — с конвектором из зеркальной нержавеющей стали;
ЛК — с кожухом из комбинированного материала;
с АГГ — автоматической газовой горелкой, которая приобретается отдельно.

Если вы затрудняетесь с выбором и не можете определиться, какая модификация вам подходит больше всего на основании ряда конкретных пожеланий, свяжитесь с менеджерами компании «Теплодар» любым комфортным для вас способом, и специалист предоставит вам исчерпывающую техническую консультацию.

Классические банные печи линейки «Сибирь» с увеличенной площадью нагревательных поверхностей и каменкой, омываемой огнем с пяти сторон.

Конкурентные преимущества печей «Сибирь» от компании «Теплодар»

Список неоспоримых достоинств приборов данной серии составляют:

высокая эффективность — нагрев помещения парной до 110 °С в течение всего получаса;
компактные размеры;
низкая цена;
гарантийный срок службы до 5 лет.

Каждая из модификаций базовых моделей «Сибирь» работает как мощная печь-каменка прямого нагрева.

При этом каждая из таких печей способна обеспечивать эффекты и традиционной русской бани, и сухой и легкой финской сауны. Надежность этих устройств подтверждена многолетним опытом их производства, а также высокими оценками любителей и профессионалов банного дела.

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Прямой нагрев широко применяется в США. Огненная струя, или, вернее, струя горячего газа, направлена в подводимый воздух и непосредственно нагревает его. В этом случае потери тепла меньше, чем при косвенных способах, и следовательно, этот способ более экономичен. [3]

Прямой нагрев в печах сопротивления требует больших значений тока ( сотни и тысячи ампер) при напряжениях от 5 до 25 в. Установки и печи прямого нагрева питаются переменным током от понизительных трансформаторов. [4]

Прямой нагрев битума производится горячими газами, проходящими через трубы и образующимися от сжигания жидкого или газообразного топлива. При косвенном нагреве битум нагревается с помощью теплообменников, по которым циркулирует газообразный или жидкий теплоноситель, нагреваемый электрическими нагревателями или горячими газами. [5]

Прямой нагрев жидкости может быть также осуществлен теплоизлучателями. Когда требуется не очень интенсивное нагревание ( например, при перегонке диэтилового эфира), в качестве теплоизлучателей можно применять электрические лампы накаливания. [6]

Прямой нагрев сопротивления предполагает пропускание электрического тока через нагреваемое металлическое изделие ( проволоку, ленту, трубу) с использованием понижающего трансформатора. Этот способ весьма экономичен, так как теплота выделяется непосредственно в нагреваемом объекте, а применяемое оборудование несложно. Недостатками прямого электронагрева являются наличие электрического потенциала на оборудовании и возможность обогрева только определенных типов аппаратов, так как электрическое сопротивление нагреваемого объекта должно быть выше сопротивления токоподводов для достижения высокого КПД. [7]

Прямой нагрев металлических заготовок принято называть электроконтактным нагревом. [9]

Теоретически прямой нагрев рабочих деталей машин более эффективен, чем косвенный. Последний обычно осуществляется путем сжигания газа в смеси с воздухом внутри трубы, которая раскаляется и излучает тепловую энергию с наружной поверхности на нагреваемые изделия. В своей простейшей форме газ и воздух поступают в трубу с одного конца и покидают ее с другого в виде продуктов сгорания, содержащих в себе еще достаточное количество тепловой энергии, которая из-за низкого температурного уровня не может быть использована для нагрева. При этих условиях косвенный нагрев примерно на 25 % менее эффективен, чем прямой. [11]

Катоды прямого нагрева более просты в изготовлении, но обладают рядом недостатков, из которых главным является значительная трудность сочетания требуемых условий прямого нагрева катода с рациональной формой эмиттирующей поверхности: по условиям прямого нагрева наиболее благоприятна форма катода в виде пластины постоянного поперечного сечения, а по условиям эмиссии более рациональна поверхность катода в виде вогнутого круглого зеркала. Катоды косвенного нагрева создают более равномерную плотность эмиссии и обладают большей долговечностью. [12]

От прямого нагрева в печи изделие следует экранировать стенками контейнера, крышками или листовым асбестом. Способ высокопроизводителен для мелких изделий. [13]

Системы прямого нагрева нельзя применять в сушилках для удаления горючих растворителей, поскольку опасность воспламенения в этом случае слишком высока. В тех случаях, когда прямой нагрев используется для удаления воды из горючего порошка, топливо должно сжигаться в отдельной камере, куда попадание высушиваемого материала исключено. [14]

Печи прямого нагрева применяются в штамповочно-ковоч-ном производстве, производстве карборунда, угольных электродах. [15]

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Печь прямого нагрева ( Unit Melter), которая в настоящее время начинает получать довольно широкое распространение, имеет длинный и узкий бассейн, обогреваемый рядом форсунок, установленных в боковых стенках. Отбор дымовых газов производится у ссылочной торцовой стены. [17]

Для прямого нагрева , как правило, требуются очень большие значения токов ( сотни и тысячи ампер) при напряжениях порядка 5 - 25 в, поэтому прямой напрев на постоянном токе не имеет практического применения из-за отсутствия источников питания. Установки и печи прямого нагрев а питаются переменным током от понизительных трансформаторов. [18]

Печи прямого нагрева , дающие возможность тонко регулировать температуру стекломассы по зонам и имеющие малые строительные размеры, находят все большее применение. [19]

Аппараты прямого нагрева применяют в штамповочном и кузнечном производстве для нагрева прутков, труб и деталей цилиндрической формы. [21]

Применение прямого нагрева позволяет сократить площади, занимаемые нагревательными устройствами, и улучшить условия труда. [22]

Печи прямого нагрева применяются для процесса графитизации угольных электродов, в стекловаренной промышленности, при производстве карборунда и др. Устройства прямого нагрева применяются в штамповочном и кузнечном производстве для нагрева прутков, труб и деталей цилиндрической формы. Разработан ряд конструкций установок для прямого нагрева под пластическую деформацию и термическую обработку стальных цилиндрических заготовок, прутков, труб, проволоки. [24]

Преимущества прямого нагрева изделий электрическим током состоят в быстром повышении температуры изделия, что исключает потребность в специальной тепловой изоляции; при этом происходят незначительные потери металла на окисление и равномерный нагрев изделия по всему объему. Прямой нагрев металлов электрическим током широко применяется в кузнечном производстве. Температура нагрева контролируется термопарой. [26]

Для прямого нагрева теплоизолированного трубопровода ( труба как резистор) требуется ток силой 7750 А при напряжении 23 1 В. Для косвенного нагрева ( печи из высокоомного сплава) при напряжении переменного тока 220 В сила тока нагревателей составляет 826 А. Таким образом, при косвенном нагреве требования к источникам электрического тока менее жесткие, что особенно отчетливо проявляется в случае нагрева трубопроводов большого диаметра. [27]

При прямом нагреве через слой адсорбента пропускают горячий газ При непрямом нагреве применяют обогревательные змеевики, помещаемые в слой адсорбента. [28]

При прямом нагреве ( рис. 209 6) детали 2 и 3 непосредственно включены в электрическую цепь и по ним протекает ток. Расход электроэнергии при прямом нагреве примерно в два раза меньше, чем при косвенном нагреве. [29]

При прямом нагреве в электропечах сопротивления требуется ток в сотни и тысячи ампер при нанряжении 5 - 25 В. Поэтому установки и печи прямого нагрева питаются переменным током от понизительных трансформаторов с несколькими ступенями вторичного напряжения. [30]

Печи прямого нагрева

Банными печами прямого нагрева называются такие печи, в которых огонь с дымом проходит непосредственно сквозь каменку. Когда вы пользуетесь такой каменкой, огонь должен быть в топке погашен, тогда как в обычных печах на дровах он может гореть постоянно.

Каменка в печах прямого нагрева, по сути, является нижней частью дымохода. Если все банные печки на дровах условно разделить на печки «по белому» и «по чёрному», то это будет как раз промежуточный «серый» вариант. Печи прямого нагрева появились давно, и нет свидетельств тому, какая из банных традиций, финская или русская, подарила их миру. Заимствование подобных технологий шло на протяжении многих сотен лет, а баня испокон веков была одинаково любима и славянскими, и финно-угорскими народами.

Особенности печей прямого нагрева

Печи прямого нагрева широко распространены и сегодня на русском севере. В Псковской, в Вологодской и в Архангельской глубинке мне не раз попадались подобные самодельные сварные конструкции. Нижняя часть — это кладка из кирпича с глиной, часто с плитой для нагрева баков. За плитой устанавливается железный короб с каменкой. От неё вверх продолжением идёт стальная труба, либо кирпичный дымоход. Иногда каменка соседствует со встроенным железным баком для воды. Попадались мне в деревенских банях и совсем примитивные печки, не имеющие ни дверцы топки, ни колосника с поддувалом. Лишь установленная на стопке кирпичей железная печка.

Финские печи подобного типа выпускаются в небольших количествах заводами серийно и берут своё начало от так называемой «фронтовой бочки». Во время войны с СССР 1939 года и Второй мировой войны, финские солдаты мастерили банные печи в землянках из вертикально поставленных топливных бочек. Так, печи Aito 47, 57, 68 (в зависимости от диаметра) сохранили даже внешний вид эмалированных бочек.

Печь Kastor Fero отошла от традиционной формы, сохранив при этом принцип работы. В Финляндии эти печи находятся в основном в частном пользовании и ценятся высоко настоящими гурманами и ценителями сауны.

Преимущества финских печей

Финские заводские печи имеют несколько преимуществ над русскими. Они мобильны и вертикальная конструкция выигрышна в них, поскольку огонь всегда стремиться вверх и быстрее разогревает расположенную непосредственно над ним каменку. Стены этих печей имеют изоляцию из минеральной ваты и позволяют накопить адский жар в каменке. Обычно такие печи требуют двух часов разогрева, а затем около получаса «настаивания» с закрытым дымоходом и догорающими углями.

Перед тем как париться, дымоход опять открывают и пробивают сажу и золу 2-3 порциями воды. Открыв люк каменки, парильщик обнаруживает там настоящее жерло вулкана. Достаточно 100-200 мл. воды, поддаваемой на камни, чтобы услышать хлопок горячего пара, а затем и почувствовать его всей кожей. Тепла от раскалённых камней вполне хватает, чтобы париться пару часов даже большой компанией. Хозяин самой большой модели, Aito 68, как то хвастался, что жара хватает попариться даже на следующее утро. На личном опыте я смог убедиться, что это так.

После каждой сессии, нужно закрывать люк топки, чтобы температура камней успела восстановиться

Температурный режим

Подобные температуры, 800-900 °C, безусловно, серьёзное испытание для всех материалов топки. Чугунные колосники быстрее прогорают или прогибаются под весом камней. Стальная дверца темнеет от экстремальных температур. Жаростойкость вермикулита подвергается испытанию. В такую каменку не стоит закладывать любые банные камни. Некоторые породы камней стреляют и лопаются, другие крошатся и просыпаются песком в топку или плавятся. Камни должны выдерживать мгновенные переходы температур от 900 до 300 градусов после контакта с водой и нового нагревания до малинного цвета.

Печь прямого нагрева требует от хозяев больше денежных затрат при покупке, больше времени при установке и больше хлопот при растопке и эксплуатации. Взамен она даёт большое наслаждение парильщикам . Поскольку конвекция воздуха в такой сауне отсутствует, температура воздуха редко нагревается в них выше 70 °C. Количество воды, выливаемое на камни намного меньше обычного, а пар действительно легкий и горячий. В мире массовое применение получили простые, неприхотливые нагреватели, использование которых требует минимальных затрат и усилий от пользователя. Однако те, кто испытал печи прямого нагрева, охотно признают их очевидные преимущества перед обычными печами.

Электрические печи нагрева сопротивлением

Печь сопротивления представляет собой футерованную камеру. Тепло выделяется в нагревателе, после чего отдается нагреваемому изделию.

Электрические печи сопротивления по способу превращения электрической энергии в тепловую разделяются на печи косвенного действия и установки прямого нагрева.

Классификация печей нагрева сопротивлением по технологическому назначению

По технологическому назначению печи сопротивления косвенного нагрева можно разделить на три группы:

1) термические печи для различных видов термической и термохимической обработки черных и цветных металлов, стекла, керамики, металлокерамики, пластмасс и других материалов;

2) плавильные печи для плавки легкоплавких цветных металлов и химически активных тугоплавких металлов и сплавов;

3) сушильные печи для сушки лакокрасочных покрытий, литейных форм, обмазок сварочных электродов, металлокерамических изделий, эмалей и т. п.

Классификация электрических печей нагрева сопротивления по характеру работы

Электрические печи сопротивления обычно используют для термической обработки изделий, которые должны изменять свою температуру в соответствие с заданным режимом обработки. По первому способу изделие помещается в камеру печи и изменяют температуру внутри камеры в соответствии с графиком обработки, потом изделие выпускают, загружают новое, цикл повторяется. Такой способ принят в печах периодического действия (садочные печи). Есть два вида садочных печей – камерные и шахтные.

Для печи периодического действия (садочной) характерно неизменное положение нагреваемого тела (садки) в течение всего времени пребывания в печи. Цикл работы печи включает загрузку, тепловую обработку по заданному режиму и выгрузку. Печь может работать круглосуточно (тогда циклы непрерывно следуют друг за другом) или с перерывами – в одну или две смены.

По второму способу камерные печи сопротивления создают несколько температурных зон в соответствии с требуемым графиком обработки изделия. Обрабатываемое изделие перемещается с заданной скоростью от загрузочного окна к разгрузочному. При такой организации процесса возможно движение изделий непрерывным потоком. Это печи непрерывного действия (методические).

Эти печи используют в условиях серийного производства, автоматизация технологического процесса предполагает обеспечение:

1. Автоматического перемещения изделия с заданной скоростью внутри печи.

2. Автоматическую подачу необработанных изделий и уборки обработанных.

3. Автоматическая стабилизация t° в температурных зонах печи.

Печи непрерывного действия особенно удобны для работы в поточных технологических линиях с металлообрабатывающими станками и другими агрегатами и устройствами.

Классификация электрических печей нагрева сопротивлением по температурному режиму

Печи сопротивления косвенного нагрева разделяются по температурному режиму на низко-, средне- и высокотемпературные.

У первых верхняя температурная граница лежит в пределах 600–650°С и процессы теплообмена идут с значительной или даже преобладающей ролью конвекции. Низкотемпературные печи часто называют конвекционными печами.

В средне- и высокотемпературных печах теплообмен внутри печи осуществляется в основном излучением, а доля конвективного теплообмена незначительна. Печи с преобладающим лучистым теплообменом иногда называют радиационными.

Среднетемпературные печи имеют верхнюю температурную границу 1200–1250 °С, определяемую возможностью применения для нагревательных элементов специальных сплавов сопротивления. Технологические применения этих печей весьма обширны: процессы закалки, нормализации, отжига, термохимическая обработка черных металлов, нагрев под обработку давлением черных и цветных металлов и т. п.

Названные группы печей отличаются как конструктивно, так и механизмом передачи тепла от нагревателя к изделию. Таким образом, в низкотемпературных печах основным механизмом передачи тепла является конвекция, т.е. в таких печах тепло передается потоком циркулирующего воздуха. Для интенсификации процесса теплопередачи низкотемпературные печи обычно снабжают вентилятором и нагреватель иногда размещается в отдельной камере. Эта камера связана с основной камерой каналами для циркуляции воздуха. В средне и высоко температурных печах основное тепло от нагревателя к изделию передается излучением. Т.о., в данных печах установка вентилятора не нужна, но необходимо наличие оптической связи между нагревателем и изделием, т.е. они должны быть размещены в общей камере.

Другие конструктивные отличия связаны с устройством футеровки и материалом нагревательных элементов. В низкотемпературных печах футеровка содержит только теплоизоляционный слой, а жесткость футеровки обеспечивается двумя связанными между собой внешними и внутренними каркасами.

В среднетемпературных печах в футеровке появляется огнеупорный слой, выполненный их легковеса. Этот слой имеет механическую связь с внешним каркасом печи, в связи с чем надобность во внутреннем каркасе отпадает.

В высокотемпературных печах огнеупорный слой выполнен из шамота. Между огнеупорным слоем и слоем теплоизоляции вводится дополнительный слой легковеса для снижения температуры теплоизоляции до допустимой.

В низко и средне температурных печах используются металлические нагреватели их фехраля и константана при t° до 800 °С и нихрома до 100 °С.

В высокотемпературных печах обычно используют неметаллические нагреватели (карборундовые, графитовые, угольные). Такие нагреватели могут значительно изменять свое сопротивление при нагреве и в процессе эксплуатации. Кроме того, для надежной работы такие нагреватели должны разогреваться постепенно при малой мощности (иначе они растрескаются).

Учет этих специфических особенностей приводит к необходимости применять в высокотемпературных печах те или иные средства регулирования подводимого напряжения (автотрансформатор, регулируемый трансформатор).

Для многих технологических процессов требуются вакуум или инертные газы в рабочем пространстве печи, поэтому в ряде случаев печи сопротивления выполняют вакуумными, газонаполненными или вакуумно-компрессионными.

Типы и конструкции печей сопротивления косвенного нагрева

Электрические печи сопротивления периодического действия

Электропечи сопротивления периодического действия разнообразны по конструкции, их применяют в индивидуальном или мелкосерийном производстве. Из них наиболее широко распространены колпаковые, элеваторные, камерные и шахтные печи.

Колпаковая печь – печь периодического действия с открытым снизу подъемным нагревательным колпаком и неподвижным стендом. Нагреваемые детали (садка) 5 с помощью подъемно-транспортных устройств помещаются на стенд 1. Поверх них сначала устанавливается жаропрочный колпак – муфель 3, а затем основной колпак 2 камеры печи, выполненной из металлического каркаса с огнеупорной футеровкой. Нагревательные элементы 4 расположены по боковым стенкам колпака и в кладке стенда. Питание нагревательных элементов осуществляется с помощью гибких кабелей и штепсельных разъемов.

Печи сопротивления периодического действия: а – колпаковая; б – элеваторная; в – камерная; г – шахтная; 1 – стенд; 2 – камера печи; 3 – жаропрочный муфель; 4 – нагревательные элементы; 5 – нагреваемое изделие (садка); 6 – опускающийся под; 7 – подъемное устройство; 8 – свод; 9 – механизм подъема свода

По окончании нагрева электропитание колпака отключается и он переносится на соседний стенд, где уже установлена очередная загрузка для нагрева. Остывание садки происходит на стенде под жароупорным муфелем, что обеспечивает необходимую скорость остывания.

В колпаковых печах при каждом цикле теряется лишь теплота, запасенная в муфеле и кладке стенда, что составляет 10–15 % от теплоты, запасенной в кладке колпака.

Мощность колпаковых печей достигает нескольких сотен киловатт. Благодаря тому что колпак и муфель могут быть герметизированы, нагрев и остывание садки можно проводить в защитной атмосфере.

Элеваторная электропечь – печь периодического действия с открытой снизу неподвижной камерой нагрева 2 и с опускающимся подом 6. Она представляет собой цилиндрическую или прямоугольную камеру, установленную на колоннах на высоте 3–4 м над уровнем пола цеха.

Под печи поднимается и опускается гидравлическим или электромеханическим подъемником, который установлен под камерой нагрева. Нагреваемые изделия – садку 5 нагружают на тележку, затем с помощью лебедки продвигают под печь и поднимают подъемником 7, вдвигая в камеру. По окончании технологического процесса под опускается и изделие снимается.

В низкотемпературных печах нагреватели 4 расположены на стенках. В высокотемпературных печах нагреватели расположены на стенках и в поду.

Элеваторные печи служат для отжига, эмалирования, цементации, обжига керамических изделий, спекания и металлизации деталей.

Печи комплектуются многоступенчатыми трансформаторами.

Камерная электропечь – печь периодического действия с камерой нагрева, загрузка и разгрузка садки которой производятся в горизонтальном направлении. Камерная печь состоит из прямоугольной камеры 2 с огнеупорной футеровкой и теплоизоляцией, перекрытой сводом 8 и помещенной в металлический кожух. Печь загружается и выгружается через закрываемое дверцей отверстие в передней части.

В поду камерной печи обычно имеется жароупорная плита, на которой расположены нагреватели 4. В печах до 1000 К теплообмен обеспечивается за счет излучения или вынужденной конвекции, обеспечиваемой замкнутой циркуляцией печной атмосферы.

Шахтная печь представляет собой круглую, квадратную или прямоугольную шахту. Корпус печи заглублен в землю и перекрывается сверху крышкой с затвором и электроприводом. Нагревательные элементы в ней установлены обычно по боковым стенкам.

Электропечи сопротивления непрерывного действия (методические печи)

При установившемся технологическом процессе термообработки для увеличения производительности предпочтительно применять непрерывнодействующие печи. В зависимости от требований технологического процесса в таких печах кроме нагрева изделий до заданных температур можно производить выдержку при этой температуре, а также их охлаждение. В таком случае печи выполняют состоящими из нескольких зон, протяженность которых зависит от конкретных условий проведения технологического процесса.

Часто печи непрерывного действия объединяют в один полностью механизированный и автоматизированный агрегат, состоящий из нескольких печей. В частности, такая линия может включать в себя закалочную и отпускную печи, закалочный бак, моечную машину и сушилку.

Конструкции печей непрерывного действия различаются в основном механизмами перемещения нагреваемых изделий в рабочем пространстве печи.

Конвейерная печь – печь непрерывного действия с перемещением садки на горизонтальном конвейере.

Схема конвейерной электропечи: 1 – теплоизолированный корпус; 2 – загрузочное окно; 3 – нагреваемое изделие; 4 – нагревательные элементы; 5 – конвейер

Под печи представляет собой конвейер – полотно, натянутое между двумя валами, которые приводятся в движение специальными двигателями. Нагреваемые изделия укладываются на конвейер и передвигаются на нем через рабочее пространство печи. Конвейерная лента может быть выполнена плетеной из нихромовой сетки, штампованных пластин и соединяющих их прутков, а также для тяжелых нагреваемых изделий – из штампованных или литых цепных звеньев.

Конвейер размещается целиком в камере печи и не остывает. Однако валы конвейера находятся в очень тяжелых условиях и требуют водяного охлаждения. Поэтому часто концы конвейера выносят за пределы печи. В этом случае значительно облегчаются условия работы валов, но возрастают потери теплоты в связи с остыванием конвейера у разгрузочных и загрузочных концов. Нагреватели в конвейерных печах чаще всего размещаются на своде или в поду под верхней частью ленты конвейера, реже – на боковых стенках.

Конвейерные нагревательные печи в основном применяются для нагрева сравнительно мелких деталей до температуры около 1200 К.

Схема толкательной печи: 1 – толкатель с приводным механизмом; 2 – нагреваемые изделия; 3 – теплоизолированный корпус; 4 – нагревательные элементы; 5 – подина печи; 6 – закалочная ванна

Для высоких температур (выше 1400 К) применяются печи непрерывного действия с перемещением садки путем проталкивания вдоль рабочего пространства – толкательные печи. Они применяются для нагрева как мелких, так и крупных деталей. На поду таких печей устанавливаются направляющие в виде труб, рельсов или роликового пода, изготовленных из жароупорного материала, и по ним в сварных или литых специальных поддонах перемещаются нагреваемые изделия.

Перемещение поддонов обеспечивается электромеханическими или гидравлическими толкающими устройствами. Основное преимущество таких печей перед другими типами – их относительная простота, отсутствие сложных деталей из жароупорных материалов. Их недостатки – наличие поддонов, применение которых ведет к увеличению тепловых потерь и к повышенному расходу электрической энергии, ограниченный срок службы поддонов.

Толкательные печи , предназначенные для нагрева крупных заготовок правильной формы, выполняют без поддонов. При этом нагреваемые изделия укладывают в печь вплотную непосредственно на направляющие.

Толкательные водородные печи предназначены для различных технологических процессов, требующих нагрева в водороде или диссоциированном аммиаке. Они широко применяются в электроламповом производстве, при производстве металлокерамических деталей и твердых сплавов, для обжига и спекания керамики, для отжига и пайки металлических деталей и т. д.

При использовании в качестве защитного газа водорода или диссоциированного аммиака на загрузочных и разгрузочных камерах печи предусмотрены «свечи» для контроля заполнения ее рабочим газом. Состав рабочего газа каждой печи регулируется самостоятельно и расход его контролируется с помощью расходомеров для водорода и азота. Разгрузочные камеры печей имеют предохранительные клапаны для защиты от разрушения в случае образования в них взрывоопасной смеси.

Протяжная электропечь – печь непрерывного действия для нагрева проволоки, прутков или ленты путем непрерывной протяжки через камеру нагрева. Она представляет собой муфель с нагревателями, через который пропускается нагреваемое изделие.

Протяжная электропечь: 1 – теплоизолирующий корпус; 2 – нагреватель; 3 – муфель; 4 – нагреваемое изделие

В протяжных печах применяется также смешанный способ нагрева; прямой – с помощью контактных приводных роликов и косвенный – с помощью нагревателя. Косвенный нагрев обеспечивает термообработку концов прутка в начале и в конце процесса, когда прямой нагрев не может быть осуществлен.

Электроконтактный нагрев металлических деталей

Установками прямого нагрева принято называть такие, в которых преобразование электрической энергии в тепловую происходит в нагреваемом материале или изделии при непосредственном подключении их к источнику питания электроэнергией за счет прохождения через них электрического тока по закону Джоуля–Ленца. Прямой нагрев эффективен для термообработки изделий, обладающих равномерным сечением по длине и значительным омическим сопротивлением. Прямой нагрев не имеет пределов по достижимым температурам, обладает высокой скоростью, пропорциональной вводимой мощности, и высоким КПД.

Установки контактного нагрева предназначены для деталей простой формы (валов, осей, лент), нагрева заготовок под ковку, отжига труб, проволоки, пружинной проволоки под навивку. Существуют печи прямого нагрева периодического действия для спекания прутков и штабиков из порошков редких и тугоплавких металлов при температуре до 3000 К в защитной атмосфере. Деталь (заготовку) включают в электрическую цепь и нагревают протекающим по ней электрическим током. Так как сопротивление цепи мало, то для нагрева необходим ток большой силы, который подводят к ней при помощи массивных медных или бронзовых зажимов. (контактов).

Нагревать можно постоянным или переменным током, однако практически применяется только переменный ток, так как необходимые для нагрева токи в сотни и тысячи ампер при напряжении от десятых долей вольт до 24 В могут быть наиболее просто получены лишь при помощи трансформаторов переменного тока. Трудность подвода тока к детали - один из существенных недостатков контактного нагрева деталей. Зажимы должны иметь хороший контакт с деталью. В промышленных установках прямого нагрева для этого применяют пневмо- и гидроприводы, для снижения температуры в контактах делают их водоохлаждаемыми.

Установка прямого нагрева включает в себя следующие основные узлы:

а) понижающий трансформатор, монтируемый в кожухе установки с обмоткой, охлаждаемой водой, и несколькими ступенями напряжения в диапазоне 5–25 В, обеспечивающий нагрев тел, имеющих разное сопротивление;

б) токопровод от выводов обмотки низкого напряжения трансформатора до водоохлаждаемых зажимов;

в) зажимы, обеспечивающие крепление нагреваемого изделия и необходимое давление в контактах подвода питания;

г) привод контактной системы;

д) приборы контроля и автоматического регулирования процесса нагрева.

В установках непрерывного действия для нагрева проволоки, труб, прутков применяются твердые роликовые или жидкостные кон-такты.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Читайте также: