SU1663360A1

SU1663360A1 - Screen heat insulation for cylindric electric furnaces

Info

Publication number: SU1663360A1
Application number: SU894659693A
Authority: SU
Inventors: Герман Михайлович Горчаков; Виталий Николаевич Власов
Original assignee: Предприятие П/Я М-5893
Priority date: 1989-03-09
Filing date: 1989-03-09
Publication date: 1991-07-15

Abstract

Изобретение относитс к электротермии и используетс в цилиндрических печах электросопротивлени . Цель изобретени - повышение тепловой эффективности. Теплоизол ци состоит из двух концентрично расположенных слоев экранов (Э), выполненных в виде тонких металлических листов (Л), каждый из которых расположен под углом к предыдущему со смещением так, что внутренн поверхность образует замкнутый контур. Листы наружного Э направлены противоположно сло м внутреннего Э и расположены в непрерывной последовательности касательно к наружной поверхности Л внутреннего Э и соединены с ними в местах касани . При этом длина Л внутреннего и наружного Э выбираетс из услови их равного термического расширени при рабочей температуре установившегос теплового процесса. Внешние Л наружного Э могут соедин тьс между собой цилиндрическим бандажом или Э. Использование начальной части клиновидных полостей двух слоев Э и максимальное сближение Л значительно увеличивает тепловое сопротивление путем увеличени числа отражений тепловых лучей внутри полостей Э. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.The invention relates to electrothermal and is used in cylindrical electrical resistance furnaces. The purpose of the invention is to increase thermal efficiency. Thermal insulation consists of two concentrically arranged layers of screens (E), made in the form of thin metal sheets (L), each of which is located at an angle to the previous one with an offset so that the inner surface forms a closed loop. The sheets of the outer O are directed opposite to the layers of the internal O and are arranged in continuous sequence tangentially to the outer surface L of the internal O and are connected to them at the points of contact. In this case, the length L of the inner and outer O is chosen from the condition of their equal thermal expansion at the operating temperature of the established thermal process. The outer L of the outer O can be interconnected by a cylindrical band or E. The use of the initial part of the wedge-shaped cavities of the two layers E and the closest approach of L greatly increases the thermal resistance by increasing the number of reflections of the heat rays inside the cavities E. 1 Cpf-ly, 2 silt

Description

Изобретение относитс к электротермии, в частности предназначено дл круглых печей электросопротивлени .The invention relates to electrothermal, in particular, intended for round resistivity furnaces.

Цель изобретени - повышение тепловой эффективности.The purpose of the invention is to increase thermal efficiency.

На фиг.1 изображена конструкци экранной теплоизол ции; на фиг.2 - то же, листы которой имеют вогнутость и дистан- ционирующие элементы.Figure 1 shows the structure of a screen heat insulator; figure 2 is the same, the sheets of which have concavity and spacer elements.

Теплоизол ци состоит как минимум из двух концентрично расположенных слоев лепестковых экранов 1 и 2. Каждый слой экранов содержит тонкие металлические листы 3, каждый из которых расположен под углом к предыдущему со смещением концаThermal insulation consists of at least two concentrically arranged layers of petal screens 1 and 2. Each layer of screens contains thin metal sheets 3, each of which is angled to the previous one with the end offset

листа так, что внутренн поверхность листов образует замкнутый контур. Листы во внутреннем слое направлены в противоположную сторону внешнему слою. Крепление наружных концов листов 4 наружного экрана производитс с помощью проволоки, дл чего в соответствующих местах на каждом из листов сверл тс отверсти соответствующего диаметра Сверление производитс в пакете. Могут быть применены и другие методы креплени , как например, точечна и друга сварка (если позвол ет материал лепестков). При этом наружные концы внутреннего экрана могут быть отогнуты и быть касательными наружной поверхности, обрао оsheet so that the inner surface of the sheet forms a closed loop. Sheets in the inner layer are directed in the opposite direction to the outer layer. The outer ends of the sheets 4 of the outer screen are fastened with a wire, for which holes of the appropriate diameter are drilled in the corresponding places on each of the sheets. The hole is drilled in a bag. Other fastening methods can be used, such as spot and other welding (if the petal material allows). In this case, the outer ends of the inner screen can be bent and be tangential to the outer surface,

GJ GJ О ОGj gj o o

зуемой концами лепестков внутреннего экрана , т.е. параллельно листам наружного экрана.inner ends of the petals, i.e. parallel to the outer screen sheets.

Наружные концы наружного экрана скрепл ютс между собой или несколькими цилиндрическими бандажами (полосками), или цилиндрическим экраном 5 (крепление - проволочные скобы или другой вид). Наружные концы листов наружного экрана дл удобства креплени могут быть выполнены изогнутыми.The outer ends of the outer screen are fastened together with each other either by several cylindrical bands (strips) or by a cylindrical screen 5 (the fastening is wire clips or another type). The outer ends of the sheets of the outer screen may be curved for fastening convenience.

Длина листов внутреннего И и наружного h экрана выбираетс из услови их равного термического расширени при рабочей температуре печи в установившемс тепловом процессеThe length of the sheets of the inner AND and outer h of the screen is chosen from the condition of their equal thermal expansion at the operating temperature of the furnace in the established thermal process.

iy tcpi гр1 tcp2.iy tcpi gr1 tcp2.

где - коэффициент термического расширени материалов внутреннего и наружного листов, соответственно;where is the coefficient of thermal expansion of the materials of the inner and outer sheets, respectively;

tcpi и tcp2 - средн температура листов внутреннего и наружного экрана соответственно при установившемс тепловом режиме .tcpi and tcp2 are the average temperature of the sheets of the inner and outer screens, respectively, at steady thermal conditions.

Соотношение длин листов внутреннего и наружного экранов b / itcPl . , PW. И The ratio of the lengths of sheets of indoor and outdoor screens b / itcPl. Pw. AND

Дл обеспечени более высокой тепловой эффективности листы как наружного, так и внутреннего экранов выполн ютс вогнутыми вовнутрь экрана (фиг.2), а дл обеспечени гарантированного зазора листы имеют дистанционирующие элементы 6, например, выштамповки или керамические прокладки.In order to provide higher thermal efficiency, the sheets of both the outer and the inner screens are made concave into the inside of the screen (Fig. 2), and to provide a guaranteed gap, the sheets have spacer elements 6, for example, punching or ceramic pads.

Дистанционирующие элементы в виде выштамповок наиболее просты и не ухудшают теплоизолирующих свойств теплоизол ции даже при ее минимальных наружных размерах, т.е. при плотном поджатии листов друг к другу, так как касание через выштамповки происходит только в одной точке, Поскольку экраны предназначены дл печей электросопротивлени , то керамические электроизол торы здесь не об зательны в противоположность к индукционным печам, где они необходимы, так как недопустимо электрическое касание листов .The spacer elements in the form of stampings are the simplest and do not deteriorate the heat insulating properties of the heat insulation even with its minimum external dimensions, i.e. when the sheets are pressed tightly against each other, since the touch through the punching takes place only at one point. Since the screens are designed for electrical resistance furnaces, ceramic electrical insulators are not necessary here, as opposed to induction furnaces, where they are necessary, since the electric contact of the sheets is unacceptable .

При работе печи в установившемс тепловом режиме при соблюдении услови равного термического расширени листов, наружного и внутреннего экранов, как очевидно , отсутствует деформаци листов, а следовательно, и термические напр жени , что гарантирует высокую живучесть экранов .When the furnace is operating at a steady thermal condition under the condition of equal thermal expansion of the sheets, the outer and inner screens, as is obvious, there is no deformation of the sheets, and consequently, thermal stresses, which guarantees high durability of the screens.

Данна конструкци тепловой экранной защиты обладает при этом максимальной тепловой эффективностью (термическим сопротивлением ) как при работе в вакууме, такAt the same time, this thermal shield protection design possesses maximum thermal efficiency (thermal resistance) both during operation in vacuum and in vacuum.

ив атмосфере текучих газов (гелий, водород ).and in the atmosphere of flowing gases (helium, hydrogen).

Высока эффективность работы в вакууме подтверждаетс теорией расчета листовых экранов, где основным определ ющимHigh performance in vacuum is confirmed by the theory of calculating leaf screens, where the main determinant

критерием вл етс число отражений луча внутри клиновидных полостей и степенью его ослаблени до выхода луча из полости. Из геометрических построений пон тно , что чем меньше рассто ние между лис5 тами, образующими клиновидную полость, тем больше луч будет находитьс в ней до выхода в пространство.The criterion is the number of reflections of the beam inside the wedge-shaped cavities and the degree of its attenuation before the beam leaves the cavity. From geometric constructions it is clear that the smaller the distance between the sheets that form the wedge-shaped cavity, the more the beam will be in it before entering the space.

Предлагаема конструкци благодар использованию начальной части клиновид0 ных полостей вух листовых экра нов и максимальному сближению листов между собой путем придани им вогнутости позвол ет значительно увеличить тепловое сопротивление экрана путем увеличени числа от5 ражений теплового луча внутри полостей экранов, образованных соседними листами при минимальной толщине (габаритах) и металлоемкости .The proposed design due to the use of the initial part of the wedge-shaped cavities of the vuh sheet screens and the maximal approach of the sheets to each other by giving them concavity allows to significantly increase the thermal resistance of the screen by increasing the number of reflections of the thermal beam inside the cavities of the screens formed by the adjacent sheets with the minimum thickness (dimensions) and metal consumption.

В таблице приведены показатели, ха0 рактеризующие увеличение тепловой эффективности однослойного листового экрана с вогнутыми листами при отражательной способности поверхности листов 0,1-0,25, состо щих из 50 листов в зависи5 мости от радиуса вогнутости.The table shows the indicators characterizing the increase in thermal efficiency of a single-layer sheet screen with concave sheets with a reflectivity of the surface of sheets 0.1-0.25, consisting of 50 sheets depending on the concavity radius.

Из приведенных данных видно, что эффективность листовой изол ции при радиусе вогнутости листа, близком к рздиусу рабочей зоны, увеличиваетс вдвое, а тол0 щина изол ции уменьшаетс в 3 раза. Одновременно , как показали эксперименты, значительно снижаетс дол конвективной составл ющей в общем теплообмене по сравнению с концентрическими экранами.It can be seen from the above data that the efficiency of sheet insulation with a sheet concavity radius close to that of the working area doubles, and the insulation thickness decreases 3 times. At the same time, as experiments have shown, the proportion of the convective component in the total heat exchange is significantly reduced in comparison with concentric screens.

5 Таким образом, применение данной конструкции экранов в вакуумных печах электросопротивлени взамен используемых концентрических экранов при большей или равной с ними эффективности увеличит срок5 Thus, the use of this design of screens in vacuum furnaces of electrical resistance instead of the concentric screens used at greater or equal efficiency with them will increase the period

0 службы печей в 5-10 раз. благодар высокой живучести лепестковых экранов из-за отсутстви в них температурных напр жений даже при резкой теплосмене.0 furnace service 5-10 times. due to the high survivability of petal screens due to the absence of temperature stresses in them, even with a sharp heat shift.

При использовании в печах с защитны5 ми средами и особенно с сильно текучими газами (гелий, водород) данна конструкци будет более эффективной, как указывалось выше, из-за незначительных конвективных потерь тепла, которые примерно в 10 раз меньше, чем в концентрических экранах.When used in furnaces with protective media and especially with highly flowing gases (helium, hydrogen), this construction will be more efficient, as mentioned above, due to the slight convective heat losses, which are about 10 times less than in concentric screens.

Применение данной конструкции в печах электросопротивлени даст большую экономию материалов благодар высокой жесткости конструкции и, как следствие, - снижение толщины используемого материала с 0,8-1,5 мм до 0,1-0,15 мм. К примеру, экономи молибденового проката при изготовлении одного экрана из молибдена внутренним диаметром 300 мм и высотой 60 мм сокращаетс в 8-10 раз и составл ет 10-12 кг.The use of this design in electrical resistance furnaces will give greater material savings due to the high rigidity of the structure and, as a consequence, a reduction in the thickness of the material used from 0.8-1.5 mm to 0.1-0.15 mm. For example, saving molybdenum rolled metal in the manufacture of one molybdenum screen with an inner diameter of 300 mm and a height of 60 mm is reduced by a factor of 8-10 and is 10-12 kg.

Следует также отметить, что дл изготовлени данной конструкции экранов может быть использована металлическа лента шириной 70-130 мм, и все лепестки каждого из экранов изготавливаютс фрезеровкой в пакете, размещенном между 2-х пластин, толщиной 5-6 мм. Это делает изго- товление экранов исключительно технологичным .It should also be noted that for the manufacture of this screen design, a metal tape 70-130 mm wide can be used, and all the petals of each of the screens are made by milling in a bag placed between 2 plates 5-6 mm thick. This makes the manufacture of screens extremely technological.

Кроме того, как показали эксперименты , применение экранов данной конструкции в печах с атмосферами текучих газов, в In addition, as shown by experiments, the use of screens of this design in furnaces with atmospheres of flowing gases, in

Claims

1. Screen heat insulation for cylindrical electric furnaces containing sheets, each of which is angled to the previous one with the end of the sheet displaced so that the inner surface of the sheets forms a closed loop that differs so that it is equipped with a concentric - but located the main layer of sheets with an additional layer of sheets, the outer ends of which are at an angle to the previous one with the offset of the end of the sheets, forming a closed loop, while placing the sheets of an additional layer It is directed to the opposite side of the core.

2. Heat insulation according to claim 1, characterized in that the sheets are made concave with spaced elements directed inward.

1

FIG. 2