SU684520A1 - Способ регулировани температуры рабочей поверхности окисного нагревательного элемента - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к области элек тротермии и может быть использовано дл  регулировани  теь.тературы окисного нагревательного элетлента устройства; дл  резкстивного нагрева. Известен способ регулировани  темпе ратуры окисного нагревательного элемента устройства дл  резистивного нагрева путем контактного позиционного регулировани  силы тока, проход щего через нагревательный элемент р.. Недостатками известного способа  вл ютс  невозможность достижени  п ав ного изменени  температуры, а также низка  точность регулировани  за счет существенных колебаний силы тока и тем пературы в зоне регул1чх вани . Из известных способов наиболее близким к описываемому  вл етс  способ регулировани  температуры рабочей поверхности окисного нагревательного элемента путем регулировани  тока, проход щего через него 2}. Однако при таком способе диапазон регулировани  ограничен, так как максимальна  температура рабочей поверхности этого элемента существенно ограничена тем, что температура в теле нагревательного элемента значительно превышает температуру его рабочей поверхности, что может привести к по влению расплава в теле нагревательного элемента. Это обусловлено отрицательным температурным коэффиш1ентом и низкой теплопроводностью материала окисного нагревательного элемента, пргшод шими к увеличению плотности электрического тока во внутрешшх центральных област х элемента , нагретых выше его поверхностей, через которые происходит отвод тепла. Целью изобретени   вл етс  расширение диапазона регулироваьш . Эта цель достигаетс  тем, что охлаждают поверхность, противолежащую рабочей поверхности нагревательного элемента. При охлаждении противолежащей поверхности температура материала вблизи

этой поверхности уменьшаетс , а сопро тивление увеличиваетс . Это приводит к тому, что плотность тока вблизи данной поверхности уменьшаетс , а вблизи рабочей поверхности соответственно возрастает .

Увед1гчение плотности тока вблизи рабочей поверхности окисного нагревательного элемента в свою очередь приводит к повышению ее температуры. При этом максимум температуры смещаетс  к рабочей поверхности окисного нагревательного элемента, что позвол ет существенн повысить максимально возможную темпе ратуру рабочей поверхности этого элемен та . Подверга  охлаждению определе гаые участки противолежащей поверхности нагревательного элемента, можно повышать температуру соответствующих отдельных участков его рабочей поверхности, и тем самым расширить диапазон регулировани 

На чертеже изображена крива  зависимости расположени  максимума температур-по толщине окисного нагревательного элемента, выполненного ввиде пластины, от соотношени  тепловых потоков с рабочей поверхности и охлаждаемой противолежащей поверхности элемента.

Через окисный нагревательный элемент из стабилизированной двуокиси циркони , вьшолненный в виде пластины размерами 230x115x20 мм, пропускали электрический ток переменного нзпр жени промышленной частоты. При этом электрический ток проходил вдоль пластины. Поверхность пластины, противолежащую рабочей поверхности элемента на рассто нии 20 мм, подвергали охлаждению путем подачи на нее холодного воздуха от воздуходувки .

Степень охлаждени  противолежащей поверхности была такой, чтобы температурный градиент по толщине нагрепательиного элемента не превышал значени  разрушающего температурного градиента дл  двуокиси циркони  - . Кроме того, охлаждение противолежащей поверхности производили до температуры не ниже 115 , котора   вл етс  нижюгм пределом области упруго-пластичной деформации материала окисного нагревательного элемента, в которой он обладает повышенной термостойкостью.

Результаты проведенных испытаний представлены в т аблице.

Температура рабочей поверхности ,

1640

Температура противолежащей При локальном охлаждении противолежащей поверхности получали увеличение температуры на соответствующих участках рабочей поверхности, и тем самым обеспечивали требуемую деформаштю температурного пол  окисного нагревательного элемента. Распределение температуры по толщине окисного нагревательного элемента определ етс  при решении дифференциального уравнени  теплопроводности дл  бесконечной пластины с внутренними источниками

2080

193О

176О тепла. При решении этого уравнени  зависимость плотности теплоБьшелени  от температуры в какой-либо точке аппроксимировалась линейной зависимостью. 4.,с-1) где - плотность тепловыделени ; Q - константы, опред -л емые эксп ерим енталь но; Т - температура в выбранной точке нагревательного элемента. С учетом граничных условий температура в какой-либо точке по толщине окиского нагревательного элемента определ  етс  по следующей формуле: -/JJ.vi yjic . М) г,. COS V ИТ) zVKbLV ( -4} ,-Q 1 cos{cj/l) где A - коэффициент теплопроводности материала окисного нагревател ного элемента; Q . величина теплового потока с п тиволежащей охлаждаемой поверхности элемента; величина теплового потока с р бочей поверхности элемента; X- текуща  координата точки по Iтолщине пластины, отсчитываема  от оси симметрии пластин ( 5- 1/2 толщина пластины. dT Найденное из услови  0 дл  указанного уравнени  (2), расположение максимальной температуры по толщине окисного нагревательного элемента мож быть представлено в виде кривой на rj: фике , где значени  X вз ты в дол х все толщины этого элемента. Эта крива  по- .казывает, что даже при небольшом относительном увеличении теплового потока охлаждаемой поверхности происходит зна чительное смещение максимальной темпе ратуры к рабочей поверхности нагревательного элемента. Изобретение позвол ет получить дефо мированные температурные пол , необходимые дл  решени  р да важных задач, возникающих при термообработке тугопла

Claims (2)

1. .3 0 ких материалов в окислительной атмосфере . В частности, оно имеет важноо значение дл  выт гивани  опт1ТческогЬ волокна , при npoiteBoncTBe которого требуетс  сочетание в едином технолопгческом процессе доведени  материала до степени разм гчени  и резкого охлаждени , а также дл  сн ти  напр жений в проволоке из драгоцершых металлов. Повышение максимальной температуры рабочей поверхности окисного нагревательного элемента знач ггельно расшир ет сферу использовани  устройств дл  резистивного нагрева в различных област х науки и техшгки за счет возможности термообработки новых тугоплавких материа-. лов. Формула изобретени  Способ регул1фовашш температуры рабочей поверхности окисного нагревательного элемента путем регулировать тока, проход щего через него, о т л и ч а ющ и и с   тем, 4to, с целью расщ1фени  диапазона регзл фовани , охлаждают поверхность , противолежащую рабочей поверхности нагревательного элемента. Источники информашш, прин тые во внимание при экспертизе I.R. J.GeEEer/Resisior Jurnate wilti Some Rretiniinav v Re-suCis Uoto2ooo°c D.Reseai-cVi hot& BurslanaaPotSjiTCti 555- 66 (I94f); Ceram. Abstacts- 2f 1ъ1Ь5 У942).
2. 2. Патент Вешособриташш № 1278657, кл. Н О5 В 3/42, F 27 D 11/02, опублшс. 21.06,72.