CHƯƠNG 1: TRANG BỊ ĐIỆN CÁC THIẾT BỊ GIA NHIỆT Mã chương: MH23-01 Giới thiệu: Lò điện là thiết bị biển đổi điện năng thành nhiệt năng, dùng trong công nghiệp nấu chảy vật liệu, công nghệ nung nóng và trong công nghệ nhiệt luyện. Lò điện được sử dụng phổ én trong nhiéu ngành công nghiệp, trong ngành y tế. Mục tiêu: ~ Nắm được các đặc điểm của lò điện. - Phân tích nguyên lý làm vi „ cách thực hiện, phạm vi ứng dụng của lò điện và các phương pháp biến đổi 'n năng trong thực tế sản xuất ~ Nghiêm túc, tự giác học tập.
Nội dung chính: 1. Đặc điểm của lò điện. Các đặc điểm của lò điệ ~ Có khả năng tạo ra nhiệt độ cao do nhiệt năng được tập trung trong một thể tích nhỏ. - Do nhiệt năng tập trung, nhiệt tập trung nên lỏ có tốc độ nung nhanh và năng suất cao.
~ Đảm bảo nung đều, đễ điều chỉnh, khống chế nhiệt và chếđộ nhiệt. ~ Lò đảm bảo được độ kín, có khả năng nung trong chân không hoặc trong môi trường có khí bảo vệ, vì vậy độ cháy tiêu hao kim loại không đáng kẻ. ~ Có khả năng cơ khí hoá và tụđộng hoá ở mức cao. - Đảm bảo điều kiện vệ sinh: không có bụi, không có khỏi.
Các phương pháp biến đổi điện năng AMục tiêu: Trình bày được nguyên lý của các phương pháp biến đổi điện năng thành nhiệt năng.1 Phương pháp điện trở: Phương pháp điện trở dựa trên định luật Joule - Lence: khi cho dòng điện chạy qua dây dẫn, thì trên dây dẫn toả ra một nhiệt lượng, nhiệt lượng này được tính theo biểu thức: Q=ERtI] đ-D) Trong đó: 1: Cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn(A) R: Điện trở dây din(Q) 1; Thời gian dòng điện chạy qua dây dẫn(s) Nguyên lý làm việc của lò điện trở được biểu diễn trên hình MH21-01-01 khu hd Ld ay b Hinh MH 21-01-01: Nguyén ly kim việc của lò điện trở 4) đốt nóng trực tiếp _ b) đốt nóng gián tiếp 1. Vật liệu được nung nóng trực tiếp; 2. Đầu cấp điện 5. Vật liệu được nung nóng trực tiếp 2.2 Phương pháp cảm ứng: Phương pháp cảm ứng dựa trên định luật cảm ứng điện từ Faraday: khi cho dòng, điện đi qua cuộn cảm thì điện năng được biến thành năng lượng của từ trường, biến thiên.
Khi đặt khối kim loại vào trong từ trường biến thiên đó, trong khối kim loại sẽ xuất hiện dòng điện cảm ứng - dòng điện xoáy (dòng Foucault). Nhiệt năng của dòng điện xoáy sẽ nung nóng khối kim loại. 'Nguyên lý làm việc của lò cảm ứng được biểu diễn trên hình MH21-01-02 Hình MH21-01-02: Nguyên lý làm việc của lò cảm ứng 4) Lò cảm ứng có mạch từ. b) Lò cảm ứng không có mạch từ.
Vòng cảm ứng. Tường lò bằng vật liệu chịu nhiệt 2.3 Phương pháp hồ quang điện Phương pháp hồ quang điện dựa vào ngọn lửa hồ quang điện. Hỗ quang điện là một trong những hiện tượng phóng điện qua chất khí. Trong điều kiện bình thường thì chất khí không dẫn điện, nhưng nếu ion hoá khí và dưới tác dụng của điện trường thì khí sẽ dẫn điện.
Khi hai điện cực tiếp cận nhau thì giữa chúng sẽ xuất hiện ngọn lửa hồ quang. Người ta lợi dụng nhiệt năng của ngọn lửa hồ quang này. để gia công cho vật nung hoặc nấu chảy. Nguyên lý làm việc của hồ quang điện được biểu diễn trên hình MH21-01-03 a Hình MH21-01-03:Nguyên lý làm việc của lò quang điện 4) Lò hồ quang trực tiếp.
b) Lò hồ quang gián tiếp 1. Ngọn lửa hồ quang. Vật gia nhiệt (kim loại). Tường lò 10 CHUONG 2: LO DIEN TRO Mã chương: MH23-02 Giới thiệu: Lò điện trở thường được dùng để nung, nhiệt luyện, nấu chảy kim loại màu và hợp kim màu.
Mục tiêu: ~ Đọc, vẽ và phân tích được một số sơ đồ khống chế nhiệt độ lò điện trở điển hình, ~ Tính chọn được công suất thiết bị dùng trang bị trong lò điện. Nội dung chính: 1. Khái niệm chung và phân loại Muc tiêu: Nêu được khái niệm và phân loại được các dạng lò điện trở 1. Khái niệm chung Lò điện trở là thiết bị b: đổi điện năng thành nhiệt năng thông qua dây đốt (dây điện trở).
Từ dây đốt, qua bức xạ, đối lưu và truyền dẫn nhiệt, nhiệt năng được truyền tới vật cần gia nhiệt. Phân loại lò điện trở 1. Phân loại theo phương pháp toả nhiệt ~ Lò điện trở tác dụng trực tiếp: lò điện trở tác dụng trực tiếp là lỏ điện trở mà vật nung được nung nóng trực tiếp bằng dòng điện chạy qua_ nó. Đặc điểm của lò này là tốc độ nung nhanh, cấu trúc lò đơn giản.
Để đảm bảo nung đều thì vật nung có tiết diện như nhau theo suốt chiều dài của vật ~ Lò điện trở tác dụng gián tiếp là lò điện trở mà nhiệt năng toả ra ở dây điện trở (day dét), rdi dây đốt sẽ truyền nhiệt cho vật nung bằng bức xạ, đối lưu hoặc dẫn nhiệt 1. Phân loại theo nhiệt độ lâm việc - Ld nhiệt độ thấp: nhiệt độ làm việc của lò dưới 650°C ~ Lò nhiệt trung bình: nhiệt độ làm việc của lò từ 650C đến 1200°C ~ Lò nhiệt độ cao: nhiệt độ làm việc cua 16 trén 1200°C 1. Phân loại theo nơi dùng - La ding trong công nghiệp ~ Lò dùng trong phỏng thí nghiệm ~ L dùng trong gia đình " 1. Phân loại theo đặc tính làm việc - Lò làm việc liên tục: Lò làm việc liên tục được cấp điện liên tục và nhiệt độ giữ ổn định ở một giá trị nào sau quá trình khởi động (hình MH21-02-01a).
Khi khống chế nhiệt độ bằng cách đóng cất nguồn thì nhiệt độ sẽ dao động quanh. giá trị nhiệt độ ổn định (hình MH21-02-01b) ~ Lò làm việc gián đoạn: Lò làm việc gián đoạn thì đồ thị nhiệt độ và công suất như Hình MH2I-02-02 Hình MH21-02-01: Đồ thị nhiệt độ và công suất lò làm việc liên tục tập Hình MH21-02-02: Đồ thị nhiệt độ và công suắt lò làm việc gián đoạn 1. Phân loại theo kết cầu l có lò buồng, lò giếng, lò chụp, lò bẻ. Phân loại theo mục đích sử dụng: có lò tôi, lò ram, lỏ ủ, lò nung.
Ở Việt Nam thường dùng lò kiểu buông để nhiệt luyện (tôi, ủ, nung, thẩm than). Lò kiểu giếng đề nung, nhiệt luyện. Lò muối để nhiệt luyện dao cắt qua muối nung. Yêu cầu với vật liệu làm dây đốt Mục tiêu: Trình bày được đặc điểm của dây điện trở trong lò.
12 Trong lò điện trở, dây đốt là phần tử chính biến đổi điện năng thành nhiệt năng thông qua hiệu ứng Joule. Dây đốt cần phải làm từ các vật liệu thoả mãn các yêu cầu sau: - Chịu được nhiệt độ cao. ~ Độ bền cơ khí cao. ~ Cỏ điện trở suất lớn (vì điện trở suất nhỏ sẽ dẫn đến dây dài, khó bố trí trong lò.
hoặc tiết diện đây phải nhỏ, không bền). ~ Hệ số nhiệt điện trở nhỏ (vì điện trở sẽ ít thay đổi theo nhiệt độ, đảm bảo công. ~ Cham hoá già (tức dây đốt ít bị biến đôi theo thời gian, do đó đảm bảo tuổi thọ của lò), 3. Vật liệu làm dây điện trở' Mue tiêu: Giới thiệu các loại dây điện trở được sử dụng trên thực tế.
Dây điện trở bằng hợp kim ~ Hợp kim Crôm - Niken (Nierôm). Hợp kim này có độ bền cơ học cao vì có lớp màng Oxit Crôm (Cr;O;) bảo vệ, dẻo, dé gia công, điện trở suất lớn, hệ số nhiệt điện trở bé, sử dụng với lò có nhiệt độ làm việc dưới 1200°C - Hợp kim Crôm - Nhôm (Fexran), có các đặc điểm như hợp kim Nierôm nhưng, có nhược điểm là giòn, khó gia công, độ bền cơ học kém trong môi trường nhiệt độ cao. Dây điện trở bằng kim loại Thường dùng những kim loại có nỉ độ nóng chảy cao: Molipden (Mo), Tantan (Ta) và Wonfram (W) dùng cho các lò điện trở chân không hoặc lò điện trở có khí bảo vệ. Điện trở nung nóng bằng vật liệu kim loại - Vật liệu Cacbuarun (SiC) chịu được nhiệt độ cao tới 1450°C, thường dùng cho lò điện trở có nhiệt độ cao, dùng đề tôi dụng cụ cắt gọt.
~ Cripton là hén hgp cia graphic, cacbuarun va dat sét, chúng được chế tạo dưới dạng hạt có đường kính 2-3mm, thường dùng cho lò điện trở trong phòng thí nghiệm yêu câu nhiệt độ lên đền 1800°C. Tinh toán kích thước dây điện trở. Mue tiéu:Tinh todn được các thông số của đây điện trở theo công suất lò xác định 13 Trong mục này chí trình bày việc tính chọn dây điện trở là kim loại và hợp kim. Dây điện trở làm từ kim loại và hợp kim được chế tạo với hai tiết diện: tiết diện tròn và tiết diện chữ nhật.
~ Đối với tiết điện tròn cần tính hai thông số: đường kính dây d và chiều dài dây điện trở L. - Đối với dây điện trở tiết diện chữ nhật cần xác định các cạnh a, b (b/a =m= 5:10) và chiều dai dây đốt L. “Trong thực tế có hai loại lò: một pha và ba pha. Nếu công suất của lò lớn hon SkW phải làm lò ba pha, tránh hiện tượng lệch phụ tải cho lưới điện.
Nhưng khi tính toán chỉ cắn tính cho một pha, vị trí số điện trở của dây dẫn của ba pha phải như nhau. Việc tính toán kích thước dây điện trởđược dựa trên hai biểu thức sau: + Biểu thức phản ảnh quá trình biến đổi điện năng thành nl P=W.1) + Biểu thức phản ánh các thông sốđiện 2 ˆ =_ 10 e: 10kW] (22) Trong đó: _ P: Công suất của dây điện trở, kW. W: Cong si bề mặt riêng của dây điện trở thực, W/mÊ E: Diện tích xung quanh của dây điện trở, em? U: Điện áp giữa hai đầu dây điện trở, V. R: Điện trở của dây đốt, Q.
p: Điện trở suất của vật liệu chế tạo dây điện trở, Qmm°/m. L¿ Chiều đài của dây điện trở, m. S: Diện tích của tiết diện cắt ngang của dây điện trở, mơn?.1) có thể viết dưới dạng sau: P=W.10kW] — (23) Trong đó: C- chu vi của đây điện trở, mm.3) rút ra được: P40? L=y c ImỊ (2.4) ‘Tir biéu thite (2.2) rat ra: 14 vs US L= 5, 107 40-2 [m] (2.5) Cân bằng hai biểu thức (2.6) a) Đối với dây điện trở có tiết diện tròn C=md,S=—— “Thay vào (2.pP? ee Imm (2.8) b) Đối với dây đốt có tiết diện hình chữ nhật (m = b/a) C=(a+b).2 = 2a(m +1) ab = ma? “Thay vào biểu thức (2.6) và tìm a, ta có: ‘leanne (mm) — Œ9). Các loại lò điện trở thong dung “Mục tiêu: Phân loại giữa 2 loại lò làm việc theo cơ chế liên tục hoặc gián đoạn 'Theo chế độ nung, lò điện trở phân thành hai nhóm chính: 1.