Электротермик ускуналар назарияси ва ҳисоблаш асослари. Электротермик ускуналарнинг иссиқлиқ ҳисоби

Электротермик ускуналар назарияси ва ҳисоблаш асослари. Электротермик ускуналарнинг иссиқлиқ ҳисоби Электротермияда маълум бир термин ва таърифлар системаси вужудга келган. У электротермия халқ хўжалигининг бошқа сохаларига нисбатан саноатда илгарироқ қўлланила бошлаганини ўзида акс этади. Лекин, унинг асосий принциплари ва қуйида келтириладиган тушунчалари электротермик ускуналар қўлланиладиган бошқа сохалар учун хам асослидир. Электр қизитиш - электр энергиясини иссиқликка айлантириб фойдаланиш жараёни. Электротермик жараён - ишлов бериладиган объектга электр қизитиш ёрдамида, иссиқлик таъсирини кўрсатиш технологик жараёнидир. Загрузка сифатида электротермик ускунада иссиқлик ёрдамида ишлов бериладиган объект тушунилади. Электротермик ускуна (ЭТУ) - электротермик жараённи амалга оширувчи технологик ускуна ва қурилмалар мажмуи. Электр печ –ёпиқ ишчи кенглик (ишчи камера)да электротермик жараён амалга ошириладиган электротермик ускуна қисми, қишлоқ хўжалиги ишлаб чиқаришида бу категорияга хақиқий электр печ (қизитгич, қуритгич, иситгич ва хоказо)дан ташқари электр сув қизитгичлар, электр қозонлар, электрокалорифер ва бошқа ускуналар хам киради. Электротермик қурилма -электр энергиясини иссиқликка айлантиршига мўлжалланган ишчи камерали ускуна. Электротермик асбоб -электротермик жараён амалга оширилишини таъминловчи электротермик ва технологик ускуналарнинг, бинолар ва коммуникациялар билан биргаликдаги мажмуи. Электротермик ускуналарни классификациялаш асосида электр қизитиш усули-электр энергиясини иссиқликка айлантириш усули ётади. Қуйидаги электр қизитиш усуллари мавжуд: Қаршилик ёрдамида қизитиш - электр қизитгич ёки загрузкани электр қаршилиги хисобига қизитиш. Ёйли қизитиш - загрузкани электр ёйи ёрдамида қизитиш. Индукцион қизитиш - электр ўтказувчи загрузкани электромагнит индукцияси хисобига қизитиш (электр ўтказувчи загрузка сифўтида юқори электронли ўтказувчан материаллар, яъни металлар кўзда тутилади). Диэлектрик қизитиш - электр ўтказмайдиган загрузкани қутбланишдаги силжиш токлари хисобига, шунингдек ионли ўтказувчанликка эга бўлган, 2-тур ўтказгичларини қизитиш. Электрон-нурли қизитиш - вакуумда загрузкани бир нуқтага йиғилган электрон нури билан қизитиш. Лазерли қизитиш - электр Ионли қизитиш - вакуумда электр разрядлари томонидан хосил қилинадиган ионлар оқимида қизитиш. Плазмали қизитиш - плазмани хосил қилувчи стабиллашган юқори хароратли ионлашган газ билан қизитиш. Плазма-ёйли қизитишда жисмлар, газлар ёйли мухит орқали ўтказилганда хосил бўладиган плазма ёлқинида қизитилади ва плазмағиндукцион қизитишда эса плазма хосил қилиш учун юқори частотали магнит майдонларидан фойдаланилади. Инфрақизил нурли қизитиш - нур таратгичнинг спектрал характеристикалари қизитиладиган загрузканинг нур ютиш характеристикаларига мос келганда инфракизил нурлар ёрдамида электр қизитиш. Электр қизитиш усулларининг хар бири бевосита ва билвосита бўлиши мумкин. Бевосита электр қизитишда иссиқлик электр занжирига уланган загрузкада ажралади, билвоситада иссиқлик электр қизитгичда ажра Қизитиш усули бўйича электртермик ускуналарнинг классификацияси Электротермик ускунанинг тури Қишлоқ хўжалиги ва ремонт ишлаб чиқариши, машинасозликда асосий қўлланиш сохалари Ускуналарга мисоллар 1 2 3 Қаршилик электр печлари (элекғтротермик қуғрилма) Хавони, сувни, тупроқни қизитиш, қ.х. материаллари ва озуқаларга иссиқлик ёрдамида ишлов бериш ва қуритиш, овқат тайёрлаш, металларни қизитиш, эритиш ва пайвандлаш Электрокалорифер қурилмалар,иситгич печлар,электр сув қизитгич ва қозонлар, донни, пичанни қуритувчи ва актив шамоллатувчи ускуналар, маиший электр қизитиш ускуналари. Ремонт ишлаб чиқаришидаги қаршилик электр печлари: қизитгич, эритгич, тузли, ишқорли ва ёғли ванналар Электр ёйли печлар Металларни электр пайвандлаш, кесиш, эритиб қуйиш, юзаларни металл билан қоплаш Пайвандлаш т Лазер электр печлари Металлар юзасини тоблаш, кесиш пайвандлаш, юзани қоплаш, уруғликларга экиш олдидан ишлов бериш, селекция ишлари Машинасозлик ва таъмирлашда лазер технологияси ускуналари, уруғликларга экиш олдидан ишлов бериш ускуналари, тухумларга инкубация олдидан ишлов бериш Ионли электр печлар. Металларга иссиқликғкимёвий ишлов бериш Металларни ион ғ плазмали азотлаш, цементациялаш, юзаларни қоплаш ускуналари Плазмали электр печлар (электротермик қурилмалар) Металлар ва қотишмаларни эритиш, кесиш, иссиқлик ёрдамида ишлов бериш ёйли ва юқори частотали плазматронлар Инфрақизил нурли қизитиш электр печлари (электротермик қурилма) Фермаларни маълум бир жойда иситиш, материалларни қуритиш, уруғлик, озуқаларга ишлов бериш Фермаларда ИФК нурли қизитиш ускуналари, қуритгичлар, пастеризат Бошқа классификацияловчи белгилар қуйидагича: • технологик бажарилиши (электр сув иситгичлар, электрокалориферлар, иситиш печлари ва хоказо); • қизитиш принципи (бевосита, билвосита); • конструктив бажарилиши (даврий ва узлуксиз ишловчи); • ток тури (ўзгармас, ўзгарувчан) ёки частотаси (паст саноат частотали, ўрта, юқори ва хоказо); • ишчи харорат (паст, ўрта, юқори хароратли ускуналар); • иссиқлик узатиш усули (кондуктив, конвектив, нур ва аралаш қизитиш ускуналари); • унумдорлик ёки сиғим; • электр қуввати; • таъминловчи кучланиш (паст ва юқори волтли ускуналар) Электротермик ускуналар саноат ва қишлоқ хужалик корхоналари талаби, режаларини хисобга олувчи махсус классификатор таркибига киради. Саноатда электротермик ускуналар тасдиқланган ўлчов қаторлари ва стандартларга мос равишда ишла Хисоблашда қизитиш учун технологик шартлар: ускунанинг вазифаси, унумдорлиги (сиғими), харорат режими, қизитиш тезлиги (вақти), эксплуатация шароити, техника хавфсизлиги қоидалари, атрофғмухит хусусиятлари, автоматлаштириш талаблари ва қувватни созлаш меъёри кабилар дастлабки талаблар бўлиб хизмат қилади. Мақсаддан келиб чиқиб конструктив (лойихалаш), синов ва ускунани танлаш бўйича хисоблар бажарилиши мумкин. Конструктив хисоблар ускунани лойихалашда бажарилади, хисоблашнинг мақсади ғ ускунани тайёрлаш мумкин бўлган иссиқлик, электр ва ўлчов параметрларини аниқлашдан иборат. Ускунани танлаш бўйича хисоблар фойдаланувчи томонидан бажарилади. Хисоб натижалари асосида каталогларда келтирилган паспорт кўрсаткичлари асосида ускуна танланади ва харид қилиш учун талабнома расмийлаштирилади. Сино Конструктив ва синов хисоблари бир хил хисобий нисбатлар асосида бажарилади. Конструктив хисоб иссиқлик, электр, механик ва гидравлик хисоблардан иборат. Факатгина иссиқлик ва электр хисобларини кўриб чиқамиз. Электротермик ускуналарнинг иссиқлик хисоби иссиқлик қуввати, конструкциянинг алохида элементлари харорати, иссиқлик ФИКи, иссиқлик изоляцияси ва хоказоларни аниқлашдан иборат. Бу умумий иссиқлик параметрлари, вазифаси, тузилиши ва электр қизитиш усулидан қатъий назар барча ускуналар учун тегишлидир. Электр қизитгич ускуналар иссиқлик хисобининг асосий масаласи ғунинг термик қаршилиги ва солиштирма юза қувватини аниқлашдир. Иссиқлик хисоби электротермик жараённинг иссиқлик баланси тенгламасини иссиқлик узатишнинг асосий қонунлари асосида ечишдан иборатдир. Электр хисоби - таъминловчи Электротермик ускуналарда иссиқлик ўтказувчанлик, конвекция ва нур таратиш йўли билан узатилади. Иссиқлик ўтказувчанлик - нотекис қизиган жисмда ёки бирғбирига тегиб турган жисмларда иссиқлик узатиш жараёни. Иссиқлик ўтказувчанлик қаттиқ монолит жисмлар ичида ёки суюқлик ва газларнинг жуда юпқа харакатланмайдиган қатламларида аниқ намоён бўлади. Жисм қисмларида, жисмлар системаси ва хоказоларда, яъни харорат майдонида харорат фарқи бўлсагина иссиқлик узатилади. Иссиқлик майдони - жисм барча нукталари ёки жисмлар системасидаги харорат оний қийматлари йиғиндиси. Умумий холатда харорат майдони қуйидаги аналитик ифодага эга t = f ( x, у, z,  ) . К о н в е к ц и я –оқаётган суюқлик ёки газ томонидан бир хароратли сохадан иккинчи хароратли сохага иссиқликни ташиш жараёни. Конвекция доимо иссиқл Нур таратиш - электромагнит тўлқинлар воситасида бир жисмдан иккинчисига ажратиб турувчи жисм (тўлқинлар ўтказиб юбориладиган) орқали иссиқлик узатиш жараёни. Кўпинча нур таратиш ва конвекция бирлигидаги мураккаб иссиқлик алмашиш жараёни кузатилади. Харорат ошиб борган сари конвекцияга нисбатан нур таратиш йўли билан иссиқлик узатиш интенсивлиги ошади ва юза харорати 500 0 С дан юқори бўлганда бу янада сезиларли бўлади. Мутлақ қора жисм юзасидан ажраладиган нур оқими зичлиги Стефан-Больцман (нур таратишнинг асосий) қонуни ёрдамида аниқланади: Е=G T 4 = 5,67 (T/100) 4 , бунда G-5,67  10 -8 Вт/(м 2  К -4 ) га тенг былган Стефан- Больцман доимийси; Т-нур таратгич юза щарорати, К. 4.2-расм. Бир жинсли жисмнинг қизиш (1) ва совуш (2) чизиқлари: 1-t = t бош е -  /т +t бел (1-е -  /т ) 2-t = t бел е -  /т +t о (1-е -  /т ) Ускунанинг иссиқлик қуввати электротермик жараённинг энергетик баланси асосида аниқланади. Материалларни қизитиш, буғлатиш ёки эритишда баланснинг умумий кўриниши қуйидагича бунда Q ист -манбадан истеъмол қилинадиган энергия; Q фой - фойдаланилган энергия; -ташқи муҳит, конструкцияни қизитишга ва ҳоказолар учун иссиқлик исрофи йиғиндиси; - ускунанинг электр элементларидаги энергия исрофи. Фойдаланилган энергия (Q фой ) материалнинг энтальпиясини ўзгартиришга сарфланади ва қизитиш усулига боғлиқ эмас: Q фой = m(h 2 -h 1 ), (4.32) бунда m-қизитиладиган материал массаси, кг; h 1 ва h 2 - материалнинг бошланғич ва охирги энтальпияси, Ж/кг.э м фой ист Q Q Q Q      м Q  э Q  4.3-расм.Электротермик ускунанинг энергетик диаграммаси ЕК-электротермик ускуна (печь); G- таъминлаш манбаси.