А. Г. Ксенофонтов
Расчет и конструирование нагревательных устройств Допущено Учебно-методическим объединением вузов по университетскому политехническому образованию в качестве учебника для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлениям 150200 «Машиностроительные технологии и оборудование» и 150400 «Технологические машины и оборудование»
2-å èçäàíèå, èñïðàâëåííîå
Ìîñêâà 2014
ÓÄÊ 621.78.04 (075.8) ÁÁÊ 31.391 Ê86 Ðåöåíçåíòû: êàôåäðà ìàòåðèàëîâåäåíèÿ è òåõíîëîãèè êîíñòðóêöèîííûõ ìàòåðèàëîâ ÌÃÈÓ (çàâåäóþùèé êàôåäðîé ä-ð òåõí. íàóê, ïðîô. À.Ä. Øëÿïèí); êàôåäðà ìàòåðèàëîâåäåíèÿ è òåõíîëîãèè íîâûõ ìàòåðèàëîâ ÌÃÓÏÈ (çàâåäóþùèé êàôåäðîé êàíä. òåõí. íàóê, äîö. Ä.Ê. Ôèãóðîâñêèé)
Ê86
Êñåíîôîíòîâ À. Ã. Ðàñ÷åò è êîíñòðóèðîâàíèå íàãðåâàòåëüíûõ óñòðîéñòâ : ó÷åá. äëÿ âóçîâ / À. Ã. Êñåíîôîíòîâ. – 2-å èçä., èñïð. – Ì. : Èçä-âî ÌÃÒÓ èì. Í. Ý. Áàóìàíà, 2014. – 503, [1] ñ. : èë. ISBN 978-5-7038-3808-2 Èçëîæåíû óñòðîéñòâà ðàçëè÷íûõ ïå÷åé, ïðèìåíÿåìûõ â ìàøèíîñòðîèòåëüíîì ïðîèçâîäñòâå äëÿ òåðìè÷åñêîé è õèìèêî-òåðìè÷åñêîé îáðàáîòêè èçäåëèé. Ðàññìîòðåí ïîðÿäîê ðàñ÷åòà è ïðîåêòèðîâàíèÿ ïå÷åé, âêëþ÷àÿ àëãîðèòìû ðåøåíèÿ ðÿäà òåõíîëîãè÷åñêèõ è êîíñòðóêòîðñêèõ çàäà÷. Îïèñàíû ñïåöèôè÷åñêèå óçëû è äåòàëè ïå÷åé, à òàêæå ìàòåðèàëû, èñïîëüçóåìûå ïðè ñîçäàíèè òåðìè÷åñêîãî îáîðóäîâàíèÿ. Ïðèâåäåíû ìåòîäû, ñïîñîáû è óñòàíîâêè íåïå÷íîãî íàãðåâà. Îñâåùåíû âîïðîñû ýêñïëóàòàöèè ïå÷åé, ðàññìîòðåíû îïàñíûå è âðåäíûå äëÿ îêðóæàþùåé ñðåäû ôàêòîðû, âëèÿíèå êîòîðûõ ìîæåò áûòü ìèíèìèçèðîâàíî åùå íà ñòàäèè ïðîåêòèðîâàíèÿ íîâîãî îáîðóäîâàíèÿ òåðìè÷åñêèõ öåõîâ. Äëÿ ñòóäåíòîâ òåõíè÷åñêèõ âóçîâ, îáó÷àþùèõñÿ ïî ñïåöèàëüíîñòÿì «Ìàøèíû è òåõíîëîãèè ëèòåéíîãî ïðîèçâîäñòâà», «Ìàøèíû è òåõíîëîãèÿ îáðàáîòêè ìåòàëëîâ äàâëåíèåì», «Ìåòàëëóðãè÷åñêèå ìàøèíû è îáîðóäîâàíèå», «Ìàòåðèàëîâåäåíèå â ìàøèíîñòðîåíèè». Ìîæåò áûòü ïîëåçåí èíæåíåðàì-òåõíîëîãàì, ðàáîòíèêàì ñëóæá ãëàâíûõ ìåòàëëóðãà, ìåõàíèêà è ýíåðãåòèêà ïðè ðåøåíèè öåõîâûõ çàäà÷.
ÓÄÊ 621.78.04 (075.8) ÁÁÊ 31.391
ISBN 978-5-7038-3808-2
© Êñåíîôîíòîâ À.Ã., 2012 © Êñåíîôîíòîâ À.Ã., 2014, ñ èçìåíåíèÿìè © Îôîðìëåíèå. Èçäàòåëüñòâî ÌÃÒÓ èì. Í.Ý. Áàóìàíà, 2014
ÎÃËÀÂËÅÍÈÅ
Ïðåäèñëîâèå . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8
Ââåäåíèå . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 1. ÑÏÎÑÎÁÛ ÒÅÏËÎÃÅÍÅÐÀÖÈÈ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.1. Òåïëîãåíåðàöèÿ çà ñ÷åò ýëåêòðîýíåðãèè . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.1.1. Òåïëîãåíåðàöèÿ â ðàáî÷åì òåëå ïðè ïðèëîæåíèè ê íåìó ðàçíîñòè ïîòåíöèàëîâ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.1.2. Òåïëîãåíåðàöèÿ â ðàáî÷åì òåëå, íàõîäÿùåìñÿ â ïåðåìåííîì ýëåêòðîìàãíèòíîì ïîëå . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2. Òåïëîãåíåðàöèÿ çà ñ÷åò ãîðåíèÿ òîïëèâà . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2.1. Õèìè÷åñêèé ñîñòàâ òîïëèâà . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2.2. Òåïëîòâîðíàÿ ñïîñîáíîñòü òîïëèâà . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2.3. Ðàñ÷åò ïðîöåññà ãîðåíèÿ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2.4. Ðàñ÷åò ïîòåðü òåïëîòû âñëåäñòâèå õèìè÷åñêîé íåïîëíîòû ñãîðàíèÿ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2.5. Êðàòêèå ñâåäåíèÿ î íåêîòîðûõ âèäàõ òîïëèâà . . . . . . . . . . . . Âîïðîñû äëÿ ñàìîïðîâåðêè . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Äîïîëíèòåëüíàÿ ëèòåðàòóðà . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. ÎÑÍÎÂÛ ÒÅÏËÎÏÅÐÅÄÀ×È . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.1. Îáùèå ïîíÿòèÿ è îïðåäåëåíèÿ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2. Òåïëîïðîâîäíîñòü . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2.1. Êîýôôèöèåíò òåïëîïðîâîäíîñòè . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2.2. Äèôôåðåíöèàëüíîå óðàâíåíèå òåïëîïðîâîäíîñòè . . . . . . . . 2.2.3. Ïåðåäà÷à òåïëîòû òåïëîïðîâîäíîñòüþ ïðè ñòàöèîíàðíîì ðåæèìå . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2.4. Òåïëîïðîâîäíîñòü ïðè íåñòàöèîíàðíîì ðåæèìå . . . . . . . . . 2.3. Êîíâåêòèâíûé òåïëîîáìåí . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3.1. Îñíîâíûå ïîíÿòèÿ è îïðåäåëåíèÿ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3.2. Äèôôåðåíöèàëüíûå óðàâíåíèÿ êîíâåêòèâíîãî òåïëîïåðåíîñà . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3.3. Ïðèìåíåíèå òåîðèè ïîäîáèÿ ïðè èçó÷åíèè ïðîöåññîâ òåïëîîòäà÷è . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.4. Òåïëîâîå èçëó÷åíèå . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.4.1. Îñíîâíûå ïîíÿòèÿ è îïðåäåëåíèÿ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.4.2. Îñíîâíûå çàêîíû ëó÷èñòîãî òåïëîîáìåíà . . . . . . . . . . . . . . . 2.4.3. Òåïëîîáìåí èçëó÷åíèåì ñèñòåìû òåë â ïðîçðà÷íîé ñðåäå . . . 2.4.4. Èñïîëüçîâàíèå ýêðàíîâ äëÿ çàùèòû îò èçëó÷åíèÿ . . . . . . . . 2.5. Ñëîæíûé òåïëîîáìåí . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Âîïðîñû äëÿ ñàìîïðîâåðêè . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Äîïîëíèòåëüíàÿ ëèòåðàòóðà . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
15 15 16 17 18 18 25 27 35 36 40 40 42 42 43 45 48 50 53 63 63 64 70 80 80 82 87 91 93 94 95
4
Îãëàâëåíèå
3. ÎÑÍÎÂÍÛÅ ÂÈÄÛ ÒÅÐÌÈ×ÅÑÊÈÕ ÏÅ×ÅÉ . . . . . . . . . . . . . . 3.1. Òðåáîâàíèÿ, ïðåäúÿâëÿåìûå ê òåðìè÷åñêèì ïå÷àì . . . . . . . . . . . . 3.2. Êëàññèôèêàöèÿ òåðìè÷åñêèõ ïå÷åé . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2.1. Êëàññèôèêàöèÿ ïî âèäó ýíåðãîíîñèòåëÿ . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2.2. Êëàññèôèêàöèÿ ïî òåìïåðàòóðå . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2.3. Êëàññèôèêàöèÿ ïî êîíñòðóêòèâíîìó ïðèçíàêó . . . . . . . . . . . 3.2.4. Êëàññèôèêàöèÿ ïî èñïîëüçîâàíèþ ðàçëè÷íûõ òåõíîëîãè÷åñêèõ ñðåä . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3. Ìàðêèðîâêà òåðìè÷åñêèõ ïå÷åé . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.4. Ïå÷è ïåðèîäè÷åñêîãî äåéñòâèÿ íåìåõàíèçèðîâàííûå . . . . . . . . . . 3.4.1. Êàìåðíûå ïå÷è ñ íåïîäâèæíûì ïîäîì . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.4.2. Øàõòíûå ïå÷è . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.4.3. Ïå÷è-âàííû . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.5. Ïå÷è ïåðèîäè÷åñêîãî äåéñòâèÿ ìåõàíèçèðîâàííûå . . . . . . . . . . . . 3.5.1. Êàìåðíûå ïå÷è ñ âûäâèæíûì ïîäîì . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.5.2. Ýëåâàòîðíûå ïå÷è . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.5.3. Êîëïàêîâûå ïå÷è . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.5.4. Ïå÷è ñ ïåðåäâèæíîé êàìåðîé íàãðåâà . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.5.5. Ïå÷è ñ âðàùàþùåéñÿ ðåòîðòîé . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.5.6. Ìåõàíèçèðîâàííûå ïå÷è-âàííû . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.6. Ïå÷è íåïðåðûâíîãî äåéñòâèÿ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.6.1. Êîíâåéåðíûå ïå÷è . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.6.2. Ïå÷è ñ ïîäâåñíûì êîíâåéåðîì . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.6.3. Òîëêàòåëüíûå ïå÷è . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.6.4. Òóííåëüíûå ïå÷è . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.6.5. Ïå÷è ñ íàêëîííûì ïîäîì . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.6.6. Ðîëüãàíãîâûå ïå÷è . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.6.7. Ïå÷è ñ øàãàþùèì ïîäîì . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.6.8. Ïå÷è ñ ïóëüñèðóþùèì ïîäîì . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.6.9. Êàðóñåëüíûå ïå÷è . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.6.10.Áàðàáàííûå ïå÷è . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.6.11.Ïðîòÿæíûå ïå÷è . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.6.12.Áàøåííàÿ ïå÷ü . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.7. Âàêóóìíûå ïå÷è . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.8. Ðåöèðêóëÿöèîííûå íàãðåâàòåëüíûå óñòàíîâêè òèïà ÏÀÏ . . . . . . . Âîïðîñû äëÿ ñàìîïðîâåðêè . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Äîïîëíèòåëüíàÿ ëèòåðàòóðà . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4. ÌÅÒÎÄÈÊÀ ÐÀÑ×ÅÒÀ ÏÅ×ÅÉ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.1. Ïîðÿäîê ðàñ÷åòà è ïðîåêòèðîâàíèÿ ïå÷åé . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.2. Âûáîð òèïà ïå÷è . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.3. Îáîñíîâàíèå âûáîðà òîïëèâà è ðàñ÷åò ïðîöåññà ãîðåíèÿ òîïëèâà . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.4. Îïðåäåëåíèå îñíîâíûõ ðàçìåðîâ ïå÷è . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.5. Ñîñòàâëåíèå ýñêèçà ïå÷è . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.6. Îïðåäåëåíèå ñòîèìîñòè ïå÷è è íàãðåâà . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
96 96 97 97 100 101 103 104 106 107 115 119 127 127 131 134 137 138 139 142 142 150 153 156 157 158 162 167 170 173 175 177 179 187 190 191 193 193 195 199 201 206 209
Îãëàâëåíèå
5
4.7. Îêîí÷àòåëüíîå îôîðìëåíèå ïðîåêòà . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.8. Ðàñ÷åò êàïèòàëüíûõ âëîæåíèé è ýêñïëóàòàöèîííûõ ðàñõîäîâ . . . . 4.9. Îïðåäåëåíèå ýêîíîìè÷åñêè ýôôåêòèâíîãî âàðèàíòà . . . . . . . . . . . Âîïðîñû äëÿ ñàìîïðîâåðêè . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Äîïîëíèòåëüíàÿ ëèòåðàòóðà . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
211 212 216 217 217
5. ÍÀÃÐÅÂ È ÎÕËÀÆÄÅÍÈÅ ÑÀÄÊÈ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.1. Öèêë îáðàáîòêè ñàäêè . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.2. Òåïëîòåõíè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè ñàäêè . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.3. Îïðåäåëåíèå òåïëîâîé ìàññèâíîñòè ñàäêè . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.4. Ïðîäîëæèòåëüíîñòü íàãðåâà òåïëîòåõíè÷åñêè òîíêîé ñàäêè â ïå÷è ïåðèîäè÷åñêîãî äåéñòâèÿ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.5. Ïðîäîëæèòåëüíîñòü íàãðåâà òåïëîòåõíè÷åñêè ìàññèâíîé ñàäêè â ïå÷è ïåðèîäè÷åñêîãî äåéñòâèÿ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.6. Îñîáåííîñòè íàãðåâà èçäåëèé â ïå÷àõ íåïðåðûâíîãî äåéñòâèÿ . . . . . 5.7. Ñêîðîñòíîé íàãðåâ â ïå÷àõ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.8. Ïðîäîëæèòåëüíîñòü îõëàæäåíèÿ ñàäêè, íàõîäÿùåéñÿ â ïå÷è . . . . . . . Âîïðîñû äëÿ ñàìîïðîâåðêè . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Äîïîëíèòåëüíàÿ ëèòåðàòóðà . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
218 218 219 221
6. ÒÅÏËÎÂÎÉ ÐÀÑ×ÅÒ ÏÅ×È . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.1. Ñòàòüè ïðèõîäà òåïëîòû â òåïëîâîì áàëàíñå òîïëèâíîé ïå÷è . . . . 6.2. Ñòàòüè ðàñõîäà òåïëîòû â òåïëîâîì áàëàíñå òîïëèâíîé ïå÷è . . . . 6.3. Îñîáåííîñòè ðàñ÷åòà òåïëîâîãî áàëàíñà ýëåêòðè÷åñêèõ ïå÷åé . . . . 6.4. Ðàñ÷åò òåïëîâîãî áàëàíñà ïå÷åé-âàíí . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Âîïðîñû äëÿ ñàìîïðîâåðêè . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Äîïîëíèòåëüíàÿ ëèòåðàòóðà . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
245 246 247 268 271 271 272
223 227 235 238 240 244 244
7. ÌÀÒÅÐÈÀËÛ ÄËß ÓÇËÎÂ È ÄÅÒÀËÅÉ ÒÅÐÌÈ×ÅÑÊÈÕ ÏÅ×ÅÉ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 273 7.1. Îãíåóïîðíûå ìàòåðèàëû . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 274 7.1.1. Êëàññèôèêàöèÿ îãíåóïîðíûõ ìàòåðèàëîâ . . . . . . . . . . . . . . . 274 7.1.2. Ñâîéñòâà îãíåóïîðîâ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 277 7.1.3. Ôèçèêî-õèìè÷åñêèå ñâîéñòâà ñèñòåìû SiO2 – Al2O3 . . . . . . . . . . 283 7.1.4. Õàðàêòåðèñòèêà è îáëàñòü ïðèìåíåíèÿ îãíåóïîðîâ . . . . . . . 285 7.1.5. Îãíåóïîðíûå ðàñòâîðû, ìàññû, îáìàçêè è áåòîíû . . . . . . . 298 7.1.6. Âûáîð îãíåóïîðîâ äëÿ ïðîìûøëåííûõ ïå÷åé . . . . . . . . . . . 300 7.2. Òåïëîèçîëÿöèîííûå ìàòåðèàëû . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 301 7.3. Ôóòåðîâî÷íûå ìàòåðèàëû äëÿ òåðìè÷åñêèõ ïå÷åé ñ êîíòðîëèðóåìîé àòìîñôåðîé . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 304 7.4. Ìåòàëëè÷åñêèå ìàòåðèàëû äëÿ íàãðåâàòåëüíûõ ýëåìåíòîâ . . . . . . . 305 7.5. Íåìåòàëëè÷åñêèå ìàòåðèàëû äëÿ íàãðåâàòåëüíûõ ýëåìåíòîâ . . . . . 306 7.5.1. Êàðáèä êðåìíèÿ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 307 7.5.2. Äèñèëèöèä ìîëèáäåíà . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 308 7.6. Òóãîïëàâêèå ìåòàëëû . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 310 7.7. Äðóãèå ìåòàëëû è ñïëàâû . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 311 7.8. Ïðî÷èå ìàòåðèàëû . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 312
6
Îãëàâëåíèå
Âîïðîñû äëÿ ñàìîïðîâåðêè . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 314 Äîïîëíèòåëüíàÿ ëèòåðàòóðà . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 315 8. ÊÎÍÑÒÐÓÊÖÈÈ È ÐÀÑ×ÅÒ ÓÇËÎÂ È ÄÅÒÀËÅÉ ÏÅ×ÅÉ . . . 316 8.1. Íàãðåâàòåëè ýëåêòðîïå÷åé . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 316 8.1.1. Ðàçìåùåíèå ìåòàëëè÷åñêèõ íàãðåâàòåëåé . . . . . . . . . . . . . . . . 318 8.1.2. Íåìåòàëëè÷åñêèå íàãðåâàòåëè . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 324 8.1.3. Ìåòàëëè÷åñêèå íàãðåâàòåëè çàêðûòîãî òèïà . . . . . . . . . . . . . 325 8.1.4. Ðàñ÷åò íàãðåâàòåëüíûõ ýëåìåíòîâ ýëåêòðîïå÷åé . . . . . . . . . . 328 8.1.5. Ðàñ÷åò íàãðåâàòåëåé èç äèñèëèöèäà ìîëèáäåíà . . . . . . . . . . . 343 8.1.6. Ðàñ÷åò êàðáîðóíäîâûõ íàãðåâàòåëåé . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 344 8.1.7. Íàãðåâàòåëè äëÿ âàêóóìíûõ ïå÷åé . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 345 8.1.8. Ðàñ÷åò ýëåêòðîäîâ ïå÷åé-âàíí . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 349 8.1.9. Ðàñ÷åò çàêðûòûõ íàãðåâàòåëåé ïå÷åé-âàíí ñ âíóòðåííèì îáîãðåâîì . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 352 8.2. Òîïëèâîñæèãàþùèå óñòðîéñòâà òîïëèâíûõ ïå÷åé . . . . . . . . . . . . . . 355 8.2.1. Ôîðñóíêè . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 355 8.2.2. Ãîðåëêè . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 358 8.2.3. Ðàäèàöèîííûå òðóáû . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 361 8.3. Ïå÷íûå ìåõàíèçìû . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 364 8.3.1. Ìåõàíèçìû ïîäúåìà è îïóñêàíèÿ äâåðåö ïå÷åé . . . . . . . . . . 365 8.3.2. Ìåõàíèçìû ïîäúåìà è îòêàòà êðûøåê øàõòíûõ ïå÷åé . . . . . 368 8.3.3. Òðàíñïîðòèðóþùèå ìåõàíèçìû . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 375 8.4. Îãíåóïîðíàÿ êëàäêà, äåòàëè è àðìàòóðà ïå÷åé . . . . . . . . . . . . . . . . 386 8.4.1. Ôóíäàìåíòû ïå÷åé . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 386 8.4.2. Ìåòàëëè÷åñêèå êàðêàñû ïå÷åé . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 387 8.4.3. Êëàäêà ïå÷åé . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 390 8.4.4. Îêíà, ïðîåìû, îòâåðñòèÿ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 396 8.4.5. Æàðîóïîðíûå äåòàëè . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 397 8.5. Ýëåêòðîîáîðóäîâàíèå . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 398 8.6. Òèï âåíòèëÿòîðà è åãî âûáîð . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 399 8.7. Ãàçîïðîâîäû è âîçäóõîïðîâîäû . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 403 8.8. Âûáîð è ðàñ÷åò ïåñî÷íûõ çàòâîðîâ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 405 8.9. Îñîáåííîñòè êîíñòðóêöèé äåòàëåé è óçëîâ ïå÷åé ñ èñêóññòâåííîé àòìîñôåðîé . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 407 8.10. Îñîáåííîñòè êîíñòðóêöèé äåòàëåé è óçëîâ âàêóóìíûõ ïå÷åé . . . 409 8.11. Òåïëîâàÿ èçîëÿöèÿ âàêóóìíûõ ýëåêòðîïå÷åé ñîïðîòèâëåíèÿ . . . . 410 Âîïðîñû äëÿ ñàìîïðîâåðêè . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 411 Äîïîëíèòåëüíàÿ ëèòåðàòóðà . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 413 9. ÌÅÒÎÄÛ ÍÅÏÅ×ÍÎÃÎ ÍÀÃÐÅÂÀ ÄÅÒÀËÅÉ . . . . . . . . . . . . . . . 9.1. Èíäóêöèîííûé íàãðåâ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.1.1. Óñòàíîâêè äëÿ íàãðåâà òîêàìè âûñîêîé ÷àñòîòû . . . . . . . . . . 9.1.2. Çàêàëî÷íûå òðàíñôîðìàòîðû è êîíäåíñàòîðíûå áàòàðåè . . . . 9.1.3. Èíäóêòîðû . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.1.4. Ñòàíêè è ïðèñïîñîáëåíèÿ äëÿ çàêàëêè ÒÂ× . . . . . . . . . . . . . .
415 417 421 424 424 430
Îãëàâëåíèå 9.1.5. Óñòàíîâêè äëÿ íàãðåâà òîêàìè íèçêîé ÷àñòîòû . . . . . . . . . . . 9.1.6. Ðàñ÷åò ìîùíîñòè óñòàíîâêè è ïðîäîëæèòåëüíîñòè íàãðåâà . . 9.1.7. Ðàñ÷åò öèëèíäðè÷åñêîãî èíäóêòîðà . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.2. Íåïîñðåäñòâåííûé ýëåêòðîíàãðåâ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.2.1. Óñòàíîâêè äëÿ íåïîñðåäñòâåííîãî ýëåêòðîíàãðåâà . . . . . . . . 9.2.2. Ðàñ÷åò óñòàíîâêè . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.3. Êîíòàêòíûé ýëåêòðîíàãðåâ è ðàñ÷åò åãî ïàðàìåòðîâ . . . . . . . . . . . 9.4. Íàãðåâ â ýëåêòðîëèòàõ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.5. Íàãðåâ ïëàìåíåì . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.6. Íàãðåâ â êèïÿùåì ñëîå . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.7. Íàãðåâ â òëåþùåì ðàçðÿäå . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.8. Íàãðåâ íèçêîòåìïåðàòóðíîé ïëàçìîé . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.9. Ýëåêòðîííî-ëó÷åâîé íàãðåâ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.10. Ëàçåðíûé íàãðåâ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Âîïðîñû äëÿ ñàìîïðîâåðêè . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Äîïîëíèòåëüíàÿ ëèòåðàòóðà . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7 433 435 438 443 444 446 449 453 457 461 464 467 470 473 476 477
10. ÝÊÑÏËÓÀÒÀÖÈß ÏÅ×ÅÉ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 480 10.1. Ïîäãîòîâêà ê ïóñêó ïå÷è . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 480 10.2. Ïóñê ïå÷è . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 482 10.3. Òåõíè÷åñêîå îáñëóæèâàíèå ðàáîòàþùåé ïå÷è . . . . . . . . . . . . . . . . 483 10.3.1. Îñîáåííîñòè îáñëóæèâàíèÿ âàêóóìíûõ ïå÷åé . . . . . . . . . . 485 10.3.2. Îñîáåííîñòè îáñëóæèâàíèÿ ïå÷åé-âàíí . . . . . . . . . . . . . . . 486 10.4. Îñòàíîâêà ïå÷åé . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 487 10.5. Ðåìîíò ïå÷è . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 488 10.6. Òåõíèêà áåçîïàñíîñòè è ãèãèåíà òðóäà ïðè ðàáîòå íàãðåâàòåëüíîãî îáîðóäîâàíèÿ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 489 10.7. Îïàñíûå è âðåäíûå ïðîèçâîäñòâåííûå ôàêòîðû, äåéñòâóþùèå íà îêðóæàþùóþ ñðåäó ïðè ðàáîòå íàãðåâàòåëüíûõ óñòðîéñòâ . . . 493 Âîïðîñû äëÿ ñàìîïðîâåðêè . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 494 Äîïîëíèòåëüíàÿ ëèòåðàòóðà . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 494 ËÈÒÅÐÀÒÓÐÀ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 496 ÏÐÅÄÌÅÒÍÛÉ ÓÊÀÇÀÒÅËÜ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 497
Ìîåé ëþáèìîé, ìîåé åäèíñòâåííîé ÏÐÅÄÈÑËÎÂÈÅ
Äàííûé ó÷åáíèê íàïèñàí ñ ó÷åòîì ìíîãîëåòíåãî îïûòà ïðåïîäàâàíèÿ àâòîðîì äèñöèïëèíû «Ðàñ÷åò è êîíñòðóèðîâàíèå íàãðåâàòåëüíûõ óñòðîéñòâ» äëÿ ñòóäåíòîâ, îáó÷àþùèõñÿ â ÌÃÒÓ èì. Í.Ý. Áàóìàíà ïî ñïåöèàëüíîñòè 150501 «Ìàòåðèàëîâåäåíèå â ìàøèíîñòðîåíèè».  ïðîãðàììå ïðîåêòíî-êîíñòðóêòîðñêîé ïðîôèëèðóþùåé ïîäãîòîâêè äàííûé êóðñ ÿâëÿåòñÿ ïåðâûì. Îí äàåò ñâåäåíèÿ î òåðìè÷åñêîì îáîðóäîâàíèè, ñîâðåìåííûõ ìåòîäàõ è ñðåäñòâàõ íàãðåâà îáðàáàòûâàåìûõ èçäåëèé è íàïðàâëåí íà ôîðìèðîâàíèå ïðîôåññèîíàëüíûõ íàâûêîâ ñïåöèàëèñòà. Öåëü êóðñà – îáó÷èòü ñòóäåíòîâ ïðèíöèïàì ïðàêòè÷åñêîãî èñïîëüçîâàíèÿ çíàíèé, ïðèîáðåòåííûõ ïðè èçó÷åíèè òåîðåòè÷åñêèõ, òåõíîëîãè÷åñêèõ è êîíñòðóêòîðñêèõ îáùåèíæåíåðíûõ è ñïåöèàëüíûõ äèñöèïëèí, äëÿ îñâîåíèÿ ìåòîäîâ ñîçäàíèÿ, ðåêîíñòðóêöèè è òåõíè÷åñêîãî ïåðåâîîðóæåíèÿ íàãðåâàòåëüíîãî îáîðóäîâàíèÿ â òåðìè÷åñêèõ ïîäðàçäåëåíèÿõ ìàøèíîñòðîèòåëüíûõ ïðåäïðèÿòèé. Ïîëîæåíèÿ è ìåòîäû, èçëàãàåìûå â êóðñå, ñëóæàò îñíîâîé äëÿ îñâîåíèÿ ïîñëåäóþùèõ äèñöèïëèí ñïåöèàëüíîñòè, ïðèìåíÿþòñÿ ïðè âûïîëíåíèè êóðñîâûõ è äèïëîìíîãî ïðîåêòîâ, à òàêæå â ïðàêòè÷åñêîé èíæåíåðíîé äåÿòåëüíîñòè ïî îêîí÷àíèè îáó÷åíèÿ. Ïðåäûäóùèé ó÷åáíèê, ïîëíîñòüþ ñîîòâåòñòâóþùèé ïðîãðàììå òàêîãî êóðñà (Ðóñòåì Ñ.Ë. Îáîðóäîâàíèå è ïðîåêòèðîâàíèå òåðìè÷åñêèõ öåõîâ), âûøåë â ñâåò â 1962 ã. Äðóãèå, áîëåå ïîçäíèå èçäàíèÿ, íåñìîòðÿ íà èõ âûñîêîå êà÷åñòâî, îõâàòûâàþò òîëüêî îòäåëüíûå ðàçäåëû êóðñà. Èìåííî ýòèì îáñòîÿòåëüñòâîì îáúÿñíÿåòñÿ íåîáõîäèìîñòü ñîçäàíèÿ äàííîé êíèãè, ñîäåðæàíèå êîòîðîé áàçèðóåòñÿ íà ïðàêòèêå ÷òåíèÿ ëåêöèé, ïðîâåäåíèÿ ñåìèíàðñêèõ è ëàáîðàòîðíûõ çàíÿòèé, êîíñóëüòèðîâàíèÿ ñòóäåíòîâ ïî âûïîëíåíèþ êóðñîâûõ è äèïëîìíûõ ïðîåêòîâ â ÌÃÒÓ èì. Í.Ý. Áàóìàíà, à òàêæå íà îïûòå ðàáîòû â ïðîìûøëåííîñòè àâòîðà äàííîãî ó÷åáíèêà è åãî êîëëåã.  ãëàâå 1 îïèñàíû ñïîñîáû ïîëó÷åíèÿ òåïëîòû â òåðìè÷åñêèõ ïå÷àõ çà ñ÷åò èñïîëüçîâàíèÿ ýëåêòðîýíåðãèè è ñæèãàíèÿ òîïëèâà; áîëüøîå âíèìàíèå óäåëåíî ðàñ÷åòàì ïðîöåññîâ ãîðåíèÿ.
Ïðåäèñëîâèå
9
Îñíîâû òåïëîïåðåäà÷è (ãëàâà 2) èçëîæåíû ñ ïîçèöèè ïîäãîòîâêè ñòóäåíòîâ ê ðåøåíèþ âîïðîñîâ, âîçíèêàþùèõ ïðè ïðîåêòèðîâàíèè è ðåìîíòå ïå÷åé, ïðè îðãàíèçàöèè òåõíîëîãè÷åñêèõ ïðîöåññîâ òåðìè÷åñêîé îáðàáîòêè, à òàêæå ïðè ðåàëèçàöèè òåõíîëîãè÷åñêèõ çàäà÷ â òåðìè÷åñêèõ öåõàõ ìàøèíîñòðîèòåëüíûõ ïðåäïðèÿòèé.  ãëàâå 3 ðàññìîòðåíû îñíîâíûå âèäû òåðìè÷åñêèõ ïå÷åé – îò ïðîñòåéøèõ êàìåðíûõ è øàõòíûõ äî âàêóóìíûõ è ïå÷åé àýðîäèíàìè÷åñêîãî ïîäîãðåâà; ïðè÷åì óïîð ñäåëàí íà ïå÷ü êàê èíñòðóìåíò èíæåíåðà-òåðìèñòà, ïîäáèðàåìûé èëè ñîçäàâàåìûé äëÿ îñóùåñòâëåíèÿ òðåáóåìîãî ðåæèìà òåðìîîáðàáîòêè êîíêðåòíîãî èçäåëèÿ. Ñîäåðæàíèå äàííîé ãëàâû îáíîâëåíî ïî ñðàâíåíèþ ñ ñóùåñòâóþùèìè ó÷åáíûìè èçäàíèÿìè.  ãëàâå 4 ïðèâåäåíà ìåòîäèêà ðàñ÷åòà ïå÷åé, âêëþ÷àþùàÿ âñå ýòàïû èõ ñîçäàíèÿ – îò ðàçðàáîòêè òåõíè÷åñêîãî çàäàíèÿ äî îïðåäåëåíèÿ öåíû ïå÷è è ýêîíîìè÷åñêîãî ýôôåêòà îò ïðèìåíåíèÿ íîâîãî îáîðóäîâàíèÿ.  òàêîì âèäå è îáúåìå äàííûé ìàòåðèàë èçëàãàåòñÿ â ó÷åáíèêå âïåðâûå. Îòäåëüíûå ãëàâû ïîñâÿùåíû ýòàïàì ïðîåêòèðîâàíèÿ íàãðåâàòåëüíûõ óñòðîéñòâ, âûçûâàþùèì íàèáîëüøèå ñëîæíîñòè ó ñòóäåíòîâ. Ãëàâà 5, â êîòîðîé ðàññìîòðåíû âîïðîñû íàãðåâà è îõëàæäåíèÿ ñàäêè, çàâåðøàåòñÿ îïðåäåëåíèåì ïðîäîëæèòåëüíîñòè öèêëà îáðàáîòêè ñàäêè è ïðîèçâîäèòåëüíîñòè ïå÷è.  ãëàâå 6 ïîêàçàí òåïëîâîé ðàñ÷åò ïå÷è, â ðåçóëüòàòå êîòîðîãî íàõîäÿò òðåáóåìûé ðàñõîä òîïëèâà äëÿ òîïëèâíîé ïå÷è è óñòàíîâëåííóþ ìîùíîñòü – äëÿ ýëåêòðè÷åñêîé. Ñïåöèôè÷åñêèå ìàòåðèàëû äëÿ óçëîâ äåòàëåé ïå÷åé, ïðåæäå âñåãî îãíåóïîðíûå è òåïëîèçîëÿöèîííûå, îïèñàíû â 7-é ãëàâå. Êîíñòðóêöèè è ðàñ÷åòû òåõ óçëîâ è äåòàëåé ïå÷åé, ñ êîòîðûìè ñòóäåíò åùå íå âñòðå÷àëñÿ íà ïðåäûäóùèõ ýòàïàõ îáó÷åíèÿ, ïðèâåäåíû â ãëàâå 8. Ñ ðàçâèòèåì àâòîìàòèçàöèè ïðîèçâîäñòâà øèðîêî èñïîëüçóþòñÿ âû÷èñëèòåëüíàÿ òåõíèêà è ñèñòåìû óïðàâëåíèÿ îáîðóäîâàíèåì è ïðîèçâîäñòâîì, ÷òî õàðàêòåðíî è äëÿ ïðîöåññîâ òåðìè÷åñêîé îáðàáîòêè. Ïîýòîìó ìàòåðèàë ãëàâ 5–8, â îòëè÷èå îò ïðåäøåñòâóþùèõ ó÷åáíèêîâ, äîïîëíåí íå òîëüêî íîâûìè ñâåäåíèÿìè, íî è àëãîðèòìàìè ðåøåíèÿ íàèáîëåå òðóäîåìêèõ çàäà÷, â òîì ÷èñëå â ãðàôè÷åñêîì âèäå. Àâòîð íàäååòñÿ, ÷òî ýòî îáëåã÷èò ñòóäåíòàì ïîíèìàíèå è èñïîëüçîâàíèå íà ïðàêòèêå èçëàãàåìîãî â êíèãå, à òàêæå îêàæåò èì ñóùåñòâåííóþ ïîìîùü è ïðè èçó÷åíèè äèñöèïëèíû, è â äàëüíåéøåé ïðîôåññèîíàëüíîé äåÿòåëüíîñòè.  ãëàâå 9 ïðåäñòàâëåíû òàêèå ìåòîäû íåïå÷íîãî íàãðåâà äåòàëåé, êàê èíäóêöèîííûé, íåïîñðåäñòâåííûé, êîíòàêòíûé è äð., â òîì
10
Ïðåäèñëîâèå
÷èñëå íàãðåâ â êèïÿùåì ñëîå, â òëåþùåì ðàçðÿäå, íèçêîòåìïåðàòóðíîé ïëàçìîé, ýëåêòðîííî-ëó÷åâîé, ëàçåðíûé è ïð. Òàêæå îïèñàíû óñòàíîâêè äëÿ îñóùåñòâëåíèÿ ýòèõ ìåòîäîâ.  çàêëþ÷èòåëüíîé 10-é ãëàâå ðàññìîòðåíû âîïðîñû ýêñïëóàòàöèè ïå÷åé, ðàíåå íå âêëþ÷àâøèåñÿ â ó÷åáíèêè ïî äàííîé äèñöèïëèíå: ïîäãîòîâêà ê ïóñêó, ïóñê, îñòàíîâêà, ðåìîíòû ïå÷åé. Âíèìàíèå áóäóùèõ êîíñòðóêòîðîâ îáðàùåíî íà òàêèå âîïðîñû òåõíèêè áåçîïàñíîñòè, ãèãèåíû òðóäà, âîçäåéñòâèÿ íà îêðóæàþùóþ ñðåäó îïàñíûõ è âðåäíûõ ïðîèçâîäñòâåííûõ ôàêòîðîâ ïðè ðàáîòå íàãðåâàòåëüíûõ óñòðîéñòâ, êîòîðûå ìîãóò áûòü ðåøåíû óæå íà ñòàäèè ïðîåêòèðîâàíèÿ íîâîãî òåðìè÷åñêîãî îáîðóäîâàíèÿ.  ïðîãðàììå ó÷åáíîé äèñöèïëèíû íå ïðåäóñìîòðåíî îñâåùåíèå íþàíñîâ êîíñòðóêöèè èëè ðàáîòû êîíêðåòíîé ïå÷è. Êðîìå òîãî, â ðàìêàõ îäíîãî ó÷åáíèêà, è òàê äîñòàòî÷íî îáúåìíîãî, íåâîçìîæíî èçëîæèòü âñþ ñïðàâî÷íóþ èíôîðìàöèþ, òðåáóþùóþñÿ ïðè ðàñ÷åòàõ è ïðîåêòèðîâàíèè ðåàëüíûõ íàãðåâàòåëüíûõ óñòðîéñòâ. Ïîýòîìó àâòîð ñ÷åë öåëåñîîáðàçíûì ñíàáäèòü êàæäóþ ãëàâó ñïèñêîì äîïîëíèòåëüíîé ëèòåðàòóðû, êîòîðàÿ ìîæåò áûòü ïîëåçíîé è ñòóäåíòó, è èíæåíåðó â ðåøåíèè ïðîèçâîäñòâåííûõ çàäà÷ íà ïðàêòèêå. Ó÷åáíèê ïðåäíàçíà÷åí äëÿ ñòóäåíòîâ âûñøèõ òåõíè÷åñêèõ ó÷åáíûõ çàâåäåíèé, îáó÷àþùèõñÿ ïî êîíñòðóêòîðñêèì è òåõíîëîãè÷åñêèì ñïåöèàëüíîñòÿì â îáëàñòè ëèòåéíîãî è ìåòàëëóðãè÷åñêîãî ïðîèçâîäñòâà, îáðàáîòêè ìåòàëëîâ äàâëåíèåì, ìàòåðèàëîâåäåíèÿ â ìàøèíîñòðîåíèè; ìîæåò áûòü ïîëåçåí èíæåíåðàì-òåõíîëîãàì, ðàáîòíèêàì ñëóæá ãëàâíûõ ìåòàëëóðãà, ìåõàíèêà è ýíåðãåòèêà ïðè ðåøåíèè öåõîâûõ çàäà÷. Îñîáóþ áëàãîäàðíîñòü àâòîð âûðàæàåò êàíäèäàòó òåõíè÷åñêèõ íàóê, äîöåíòó Àëåêñàíäðó Àëåêñàíäðîâè÷ó Ìàíäðèêó, äîáðîâîëüíî âçÿâøåìó íà ñåáÿ òðóä ðåäàêòîðà íà íà÷àëüíîì è, íàâåðíîå, ñàìîì òðóäíîì ýòàïå ðàáîòû íàä ðóêîïèñüþ. Àâòîð ïðèçíàòåëåí ñâîèì ïåðâûì ïðèäèð÷èâûì êðèòèêàì – êîëëåãàì ïî êàôåäðå «Ìàòåðèàëîâåäåíèå» ÌÃÒÓ èì. Í.Ý. Áàóìàíà äîêòîðó òåõíè÷åñêèõ íàóê, ïðîôåññîðó Ëþäìèëå Âàñèëüåâíå Òàðàñåíêî, êàíäèäàòó òåõíè÷åñêèõ íàóê, äîöåíòó Ðàâåëó Ñàòðòäèíîâè÷ó Ôàõóðòäèíîâó è èíæåíåðó Äèíå Èëüãèçîâíå Ãèìàäååâîé, îêàçàâøèõ íåîöåíèìóþ ïîìîùü â ðàáîòå íàä êíèãîé, à òàêæå äîêòîðó òåõíè÷åñêèõ íàóê, ïðîôåññîðó Íèêîëàþ Ìèõàéëîâè÷ó Ðûæîâó çà ïðèñóùóþ åìó æåñòêîñòü è áåñêîìïðîìèññíîñòü â îáñóæäåíèè ðÿäà âîïðîñîâ. Çà êîíñòðóêòèâíóþ è äîáðîæåëàòåëüíóþ êðèòèêó àâòîð âûðàæàåò ãëóáîêóþ áëàãîäàðíîñòü ðåöåíçåíòàì ó÷åáíèêà – äîêòîðó òåõ-
Ïðåäèñëîâèå
11
íè÷åñêèõ íàóê, ïðîôåññîðó Àíàòîëèþ Äìèòðèåâè÷ó Øëÿïèíó, êàíäèäàòó òåõíè÷åñêèõ íàóê, äîöåíòó Àëåêñàíäðó Ìèõàéëîâè÷ó Ðÿáûøåâó (Ìîñêîâñêèé ãîñóäàðñòâåííûé èíäóñòðèàëüíûé óíèâåðñèòåò) è äîêòîðó õèìè÷åñêèõ íàóê, ïðîôåññîðó Àëåêñàíäðó Èâàíîâè÷ó Êðàøåíèííèêîâó, à òàêæå êàíäèäàòó òåõíè÷åñêèõ íàóê, äîöåíòó Äìèòðèþ Êîíñòàíòèíîâè÷ó Ôèãóðîâñêîìó (Ìîñêîâñêèé ãîñóäàðñòâåííûé óíèâåðñèòåò ïðèáîðîñòðîåíèÿ è èíôîðìàòèêè). Ïðè ïîäãîòîâêå ðóêîïèñè ìíîãîå ïðèâíåñëè è ñòóäåíòû êàôåäðû, îáùåíèå ñ êîòîðûìè çàñòàâëÿåò ïîñòîÿííî äóìàòü è èñêàòü. Íåìàëóþ ïîìîùü îíè îêàçàëè â òåõíè÷åñêîé ðàáîòå íàä êíèãîé. È, êîíå÷íî, àâòîð ãëóáîêî ïðèçíàòåëåí âñåì, êòî âëîæèë ñâîé òðóä â óëó÷øåíèå êíèãè íà çàêëþ÷èòåëüíîì ýòàïå åå ñîçäàíèÿ – êîëëåêòèâó Èçäàòåëüñòâà ÌÃÒÓ èì. Í.Ý. Áàóìàíà è ïðåæäå âñåãî ðåäàêòîðó Åëåíå Îëåãîâíå Åãîðîâîé çà öåííûå ñîâåòû, ñóùåñòâåííî ïîâûñèâøèå êà÷åñòâî ó÷åáíèêà. Àâòîð áëàãîäàðèò âñåõ, êòî ïîääåðæèâàë åãî è ïîìîãàë â ðàáîòå íàä êíèãîé è ïî çàáûâ÷èâîñòè àâòîðà íå óïîìÿíóò ïåðñîíàëüíî. Êðèòè÷åñêèå çàìå÷àíèÿ ìîæíî íàïðàâëÿòü ïî àäðåñó: 105005, Ìîñêâà, 2-ÿ Áàóìàíñêàÿ óë., ä. 5. ÌÃÒÓ èì. Í.Ý. Áàóìàíà, êàôåäðà «Ìàòåðèàëîâåäåíèå».
ÂÂÅÄÅÍÈÅ
Ëþáîé ïðîöåññ òåðìè÷åñêîé îáðàáîòêè â îáùåì ñëó÷àå ñîñòîèò èç òðåõ ñòàäèé: I – íàãðåâ äî òðåáóåìîé òåìïåðàòóðû T; II – èçîòåðìè÷åñêàÿ âûäåðæêà â òå÷åíèå çàäàííîãî âðåìåíè τ; III – îõëàæäåíèå ñ çàäàííîé ñêîðîñòüþ.  îáîáùåííîì âèäå ãðàôèê èçìåíåíèÿ òåìïåðàòóðû èçäåëèÿ, ïîäâåðãàþùåãîñÿ òåðìè÷åñêîé îáðàáîòêå, ïðåäñòàâëåí íà ðèñ. Â1. Ïîýòîìó îñíîâíûì îáîðóäîâàíèåì òåðìè÷åñêèõ öåõîâ ÿâëÿþòñÿ ðàçëè÷íûå íàãðåâàòåëüíûå óñòðîéñòâà, â ïåðâóþ î÷åðåäü ïå÷è, â êîòîðûõ è ïðîèñõîäèò èçìåíåíèå òåìïåðàòóðû îáðàáàòûâàåìîãî èçäåëèÿ. Ïå÷ü – òåïëîâîå óñòðîéñòâî, ïðåäíàçíà÷åííîå äëÿ ïîëó÷åíèÿ òåïëîòû è ïåðåäà÷è åå íàãðåâàåìîìó ìàòåðèàëó èëè èçäåëèþ. Î ìåñòå ýòîãî îáîðóäîâàíèÿ â æèçíåäåÿòåëüíîñòè ÷åëîâåÐèñ. Â1. Çàâèñèìîñòü òåìïå- êà ãîâîðèò òîò ôàêò, ÷òî èç îáùåãî ðàòóðû îò âðåìåíè â õîäå êîëè÷åñòâà òîïëèâà, ïîòðåáëÿåìîãî ïðîöåññà òåðìè÷åñêîé îáðàïðîìûøëåííîñòüþ, ïðèìåðíî ïîëîâèáîòêè íà ðàñõîäóåòñÿ íà îòîïëåíèå ðàçëè÷íûõ ïå÷åé. Äëèòåëüíîå âðåìÿ ñîîðóæåíèå ïðîìûøëåííûõ ïå÷åé áûëî èñêóññòâîì (à ïðèìåíèòåëüíî ê áûòîâûì – âî ìíîãîì îñòàåòñÿ òàêîâûì è äî ñåãî äíÿ). Îñíîâû ïå÷íîé òåïëîòåõíèêè áûëè çàëîæåíû â XVIII â. Ì.Â. Ëîìîíîñîâûì, êîòîðûé â ñâîåì òðóäå «Íà÷àëà ìåòàëëóðãèè» îïèñàë ïðèíöèïû ðàáîòû ñàìîäóâíûõ ïå÷åé. Áîëüøàÿ çàñëóãà â îáëàñòè ïå÷íîé òåïëîòåõíèêè è êîíñòðóèðîâàíèÿ ïå÷åé ïðèíàäëåæèò Â.Å. Ãðóì-Ãðæèìàéëî, êîòîðûé ñîçäàë òåîðèþ ïå÷åé, ïðèìåíèâ çàêîíû ãèäðàâëèêè ê äâèæåíèþ ãàçîâ â ïå÷àõ (1905–1912). Îäíàêî ïå÷è, ïîñòðîåííûå íà ïðèíöèïàõ ãèäðàâëè÷åñêîé òåîðèè, èìåëè ìàëûå ñêîðîñòè äâèæåíèÿ ãàçîâ è íàãðåâàëèñü î÷åíü ìåäëåííî.
Ââåäåíèå
13
Âàæíóþ ðîëü â èíòåíñèôèêàöèè ðàáîòû íàãðåâàòåëüíûõ ïå÷åé è ðàçðàáîòêå íîâîé òåîðèè ïå÷åé ñûãðàëè òðóäû (1923–1930) Í.Í. Äîáðîõîòîâà, âïåðâûå óêàçàâøåãî íà òåñíóþ âçàèìîñâÿçü òåïëîïåðåäà÷è ñ äâèæåíèåì ãàçîâ. Ñîâåòñêàÿ øêîëà Ì.Â. Êèðïè÷åâà ñîçäàëà íîâûé ìåòîä èññëåäîâàíèÿ òåïëîîáìåíà íà ìîäåëÿõ. Ýòî çíà÷èòåëüíî óïðîñòèëî àíàëèç ðàáîòû ïå÷åé è ïîìîãëî ðàçðàáîòàòü íàèáîëåå ýôôåêòèâíûå êîíñòðóêöèè.  íàñòîÿùåå âðåìÿ ìåòîäû ìîäåëèðîâàíèÿ è ïîäîáèÿ øèðîêî ïðèìåíÿþòñÿ ïðè ðàñ÷åòàõ íàãðåâà è îõëàæäåíèÿ òåë è â äðóãèõ ðàçäåëàõ òåïëîòåõíèêè.  îáëàñòè èññëåäîâàíèÿ ïðîöåññîâ òåïëîïåðåäà÷è áîëüøóþ ðàáîòó ïî ðàñ÷åòó òåïëîïåðåäà÷è èçëó÷åíèåì â ðàáî÷åì ïðîñòðàíñòâå ïå÷åé ïðîâåëè ñîâåòñêèå ó÷åíûå Á.Â. Ñòàðê, Â.Í. Òèìîôååâ, Ã.Ï. Ïîëÿê, È.Ì. Ðàôàëîâè÷ è äð. Àêàäåìèê Ì.À. Ìèõååâ îáîáùèë èññëåäîâàíèÿ â îáëàñòè òåïëîïåðåäà÷è ñîïðèêîñíîâåíèåì – êîíâåêöèåé.  îáëàñòè òåîðèè ðàñïðîñòðàíåíèÿ òåïëîòû òåïëîïðîâîäíîñòüþ ñëåäóåò îòìåòèòü ðàáîòû ñîâåòñêèõ (Ã.Ï. Èâàíöîâ, Í.Þ. Òàéö, È.Ä. Ñåìåíèêèí è äð.) è íåìåöêèõ (Ã. Ãðåáåð, À. Øàê è äð.) ó÷åíûõ, ïîñëóæèâøèå îñíîâîé äëÿ ðàñ÷åòà íàãðåâà ñëèòêîâ è çàãîòîâîê â ïå÷àõ. Ñóùåñòâóþùàÿ â íàñòîÿùåå âðåìÿ îáùàÿ òåîðèÿ ïå÷åé èçó÷àåò ãîðåíèå (òåïëîâûäåëåíèå), òåïëîïåðåäà÷ó è äâèæåíèå ãàçîâ. ×àñòíûå òåîðèè ïå÷åé ñîåäèíÿþò ïîëîæåíèÿ îáùåé òåîðèè ïå÷åé ñ òåõíîëîãè÷åñêèì ïðîöåññîì, äëÿ êîòîðîãî ïðåäíàçíà÷åíà ïå÷ü.  ñîçäàíèè êîíñòðóêöèé ýëåêòðè÷åñêèõ ïå÷åé è íàãðåâàòåëüíûõ óñòðîéñòâ ïðèîðèòåò ïðèíàäëåæèò ðóññêèì ó÷åíûì è èíæåíåðàì. Â.Â. Ïåòðîâ îòêðûë ñâåòîâîå è òåïëîâîå äåéñòâèå ýëåêòðè÷åñêîãî òîêà (1802), ïîëîæèâ íà÷àëî èçó÷åíèþ ýëåêòðè÷åñêîãî íàãðåâà.  1906–1907 ãã. À.Í. Ëîäûãèí ðàçðàáîòàë ðÿä êîíñòðóêöèé ýëåêòðîïå÷åé äëÿ ïåðåïëàâêè è òåðìîîáðàáîòêè ìåòàëëîâ.  1913–1914 ãã. íà Ïóòèëîâñêîì çàâîäå èíæåíåðîì À.Í. Êîðîëåâûì áûëà ïîñòðîåíà ïðîìûøëåííàÿ ýëåêòðîïå÷ü äëÿ íàãðåâà ïîä çàêàëêó àðòèëëåðèéñêèõ ñíàðÿäîâ.  1930–1935 ãã. ñîâåòñêèìè ó÷åíûìè ðàçðàáîòàíû ïðèíöèïèàëüíî íîâûå ìåòîäû íàãðåâà ñ èñïîëüçîâàíèåì òåïëîâîãî äåéñòâèÿ ýëåêòðè÷åñêîãî òîêà: ñïîñîá êîíòàêòíîãî ýëåêòðîíàãðåâà (Í.Â. Ãåâåëèíã); èíäóêöèîííûé íàãðåâ òîêàìè âûñîêîé ÷àñòîòû (Â.Ï. Âîëîãäèí); êîíòàêòíûé ñïîñîá íàãðåâà â ýëåêòðîëèòàõ (È.Ç. ßñíîãîðîäñêèé, 1938 ã.). Ïîñëå Âòîðîé ìèðîâîé âîéíû ïîÿâèëèñü íîâûå ìåòîäû ýëåêòðè÷åñêîãî íàãðåâà: â êèïÿùåì (ïñåâäîîæèæåííîì) ñëîå, â òëåþùåì ðàçðÿäå, ëàçåðíûé, ïëàçìåííûé, ýëåêòðîííûì ïó÷êîì è äð.
14
Ââåäåíèå
Äëÿ ìàññîâîãî ïðîèçâîäñòâà ïîòðåáîâàëîñü ñîçäàíèå ìåõàíèçèðîâàííûõ è àâòîìàòèçèðîâàííûõ ïå÷íûõ àãðåãàòîâ. Ñòàëè øèðîêî ïðèìåíÿòü çàùèòíûå àòìîñôåðû äëÿ ïîëó÷åíèÿ ñâåòëîé çàêàëêè è ñâåòëîãî îòæèãà, à òàêæå âàêóóì. Ïå÷íàÿ òåïëîòåõíèêà ðàçâèâàåòñÿ íà îñíîâå ìíîãèõ íàóê. Ãîðåíèå òîïëèâà è âçàèìîäåéñòâèå ïå÷íûõ ãàçîâ ñ íàãðåâàåìûì ìåòàëëîì îòíîñÿòñÿ ê ôèçèêî-õèìè÷åñêèì ïðîöåññàì. Äëÿ ðàñ÷åòîâ ïðîöåññîâ òåïëîïåðåäà÷è è íàãðåâà ìåòàëëà òðåáóþòñÿ ãëóáîêèå çíàíèÿ ôèçèêè, òåðìîäèíàìèêè è ìàòåìàòèêè. Êîíñòðóèðîâàíèå ïå÷íûõ ìåõàíèçìîâ íåâîçìîæíî áåç èçó÷åíèÿ òåîðåòè÷åñêîé ìåõàíèêè è ñîïðîòèâëåíèÿ ìàòåðèàëîâ. Íå çíàÿ ýëåêòðîòåõíèêè, íåëüçÿ ïîíÿòü òåîðåòè÷åñêèå îñíîâû ïðîöåññîâ ýëåêòðîíàãðåâà ìåòàëëà. È óæ, êîíå÷íî, íåâîçìîæíî ñîçäàâàòü îáîðóäîâàíèå äëÿ òåðìîîáðàáîòêè, íå îâëàäåâ òåîðèåé è òåõíîëîãèåé òåðìè÷åñêîé è õèìèêî-òåðìè÷åñêîé îáðàáîòêè ìåòàëëîâ. Ïðîåêòèðîâàíèå ïå÷åé âåäåòñÿ â òàêèõ îðãàíèçàöèÿõ, êàê Èíñòèòóò «Ñòàëüïðîåêò», ÎÀÎ «Ãèïðîìåç», ÂÍÈÏÈ Òåïëîïðîåêò. Ïðîåêòèðîâàíèå ýëåêòðîòåðìè÷åñêîãî îáîðóäîâàíèÿ îñóùåñòâëÿþò ñïåöèàëèçèðîâàííûå èíñòèòóòû: ÇÀÎ «ÂÍÈÈÝÒλ è ÔÃÓÏ «ÂÍÈÈÒÂ×». Èññëåäîâàíèåì òåïëîâîé ðàáîòû ïå÷åé è ïðîöåññîâ, ïðîèñõîäÿùèõ â íèõ, çàíèìàþòñÿ ÎÀÎ «ÂÍÈÈÌÒ» è äðóãèå îðãàíèçàöèè.
1. ÑÏÎÑÎÁÛ ÒÅÏËÎÃÅÍÅÐÀÖÈÈ Â òåðìè÷åñêèõ íàãðåâàòåëüíûõ óñòðîéñòâàõ èñïîëüçóþò äâà ñïîñîáà òåïëîãåíåðàöèè (ïîëó÷åíèå òåïëîòû èç äðóãèõ âèäîâ ýíåðãèè): çà ñ÷åò ýëåêòðîýíåðãèè è çà ñ÷åò ãîðåíèÿ òîïëèâà, ò. å. èñïîëüçîâàíèÿ õèìè÷åñêîé ýíåðãèè òîïëèâà. Ïðè âûáîðå ñïîñîáà ïîëó÷åíèÿ òåïëîòû íåîáõîäèìî ñîïîñòàâëÿòü ïðåèìóùåñòâà è íåäîñòàòêè ïðèìåíåíèÿ ýëåêòðîýíåðãèè è òîïëèâà.
1.1. Òåïëîãåíåðàöèÿ çà ñ÷åò ýëåêòðîýíåðãèè Îáëàñòü íàóêè, ðàññìàòðèâàþùàÿ âîïðîñû ïðåâðàùåíèÿ ýëåêòðè÷åñêîé ýíåðãèè â òåïëîâóþ, íàçûâàåòñÿ ýëåêòðîòåðìèåé. Ýëåêòðîòåðìè÷åñêèå óñòàíîâêè (ÝÒÓ) èñïîëüçóþòñÿ â ÷åðíîé è öâåòíîé ìåòàëëóðãèè, â ëèòåéíîì ïðîèçâîäñòâå, ïðè îáðàáîòêå ìåòàëëîâ äàâëåíèåì, â ïðîöåññàõ òåðìè÷åñêîé îáðàáîòêè, ïàéêè, ðåçêè, ñâàðêè ìåòàëëîâ è íåìåòàëëîâ, ñóøêè è êëåéêè äåðåâà è ïëàñòìàññ, äëÿ ñòåðèëèçàöèè ïèùåâûõ ïðîäóêòîâ, ïîëó÷åíèÿ îñîáî ÷èñòûõ ïîëóïðîâîäíèêîâ, âûðàùèâàíèÿ êðèñòàëëîâ è ò. ä. Ñòîëü øèðîêîå ïðèìåíåíèå ÝÒÓ ñâèäåòåëüñòâóåò î áîëüøîì çíà÷åíèè ýëåêòðîòåðìè÷åñêèõ ïðîöåññîâ â äåÿòåëüíîñòè ðàçëè÷íûõ ïðåäïðèÿòèé. Îäíàêî ýëåêòðîýíåðãèÿ ÿâëÿåòñÿ îäíèì èç ñàìûõ äîðîãèõ âèäîâ ýíåðãèè, ïîýòîìó åå ïðèìåíåíèå äîëæíî áûòü îáîñíîâàííî è ó÷èòûâàòü âñå ïðåèìóùåñòâà ïåðåä õèìè÷åñêîé ýíåðãèåé òîïëèâà, ê êîòîðûì îòíîñÿòñÿ: z âîçìîæíîñòü ïîëó÷åíèÿ áîëåå âûñîêèõ òåìïåðàòóð; z îáåñïå÷åíèå áîëåå âûñîêîé ïðîèçâîäèòåëüíîñòè ÝÒÓ áëàãîäàðÿ áîëüøåé ñêîðîñòü íàãðåâà; z íåñëîæíîå ðåãóëèðîâàíèå è ïîääåðæàíèå òåìïåðàòóðû â ÝÒÓ; z âîçìîæíîñòü ïîëíîé àâòîìàòèçàöèè ÝÒÓ è ñîçäàíèÿ àâòîìàòè÷åñêèõ ëèíèé; z îòñóòñòâèå âëèÿíèÿ èñòî÷íèêà íàãðåâà íà àòìîñôåðó ðàáî÷åãî ïðîñòðàíñòâà è, ñëåäîâàòåëüíî, âîçìîæíîñòü ïðîâîäèòü íàãðåâ â ëþáîé àòìîñôåðå, â æèäêîé ñðåäå èëè âàêóóìå;
2. ÎÑÍÎÂÛ ÒÅÏËÎÏÅÐÅÄÀ×È 2.1. Îáùèå ïîíÿòèÿ è îïðåäåëåíèÿ Òåïëîïåðåäà÷à, èëè òåïëîîáìåí, – ýòî ïðîöåññ ðàñïðîñòðàíåíèÿ òåïëîòû â ïðîñòðàíñòâå. Ïîä ýòèì ïðîöåññîì ïîíèìàþò îáìåí âíóòðåííåé ýíåðãèåé ìåæäó îòäåëüíûìè ýëåìåíòàìè è îáëàñòÿìè ñðåäû. Ñîãëàñíî âòîðîìó çàêîíó òåðìîäèíàìèêè, ñàìîïðîèçâîëüíûé ïðîöåññ ïåðåíîñà òåïëîòû â ïðîñòðàíñòâå âîçíèêàåò ïîä äåéñòâèåì ðàçíîñòè òåìïåðàòóð è íàïðàâëåí â ñòîðîíó óìåíüøåíèÿ òåìïåðàòóðû. Òåïëîòà ìîæåò ðàñïðîñòðàíÿòüñÿ â ëþáûõ âåùåñòâàõ è äàæå ÷åðåç âàêóóì. Ïåðåíîñ òåïëîòû îñóùåñòâëÿåòñÿ òðåìÿ îñíîâíûìè ñïîñîáàìè: òåïëîïðîâîäíîñòüþ, êîíâåêöèåé è òåïëîâûì èçëó÷åíèåì. Òåïëîïðîâîäíîñòü – ïðîöåññ ïåðåäà÷è òåïëîòû âíóòðè òåëà çà ñ÷åò ïåðåíîñà ýíåðãèè ìèêðî÷àñòèöàìè âåùåñòâà (ìîëåêóëàìè, àòîìàìè, ýëåêòðîíàìè è ò. ä.), äâèæóùèìèñÿ ñî ñêîðîñòüþ, ïðîïîðöèîíàëüíîé èõ òåìïåðàòóðå è ïåðåíîñÿùèìè ýíåðãèþ èç çîí ñ ïîâûøåííûìè òåìïåðàòóðàìè â çîíû ñ ïîíèæåííûìè òåìïåðàòóðàìè. Êîíâåêöèÿ (èëè êîíâåêòèâíûé òåïëîïåðåíîñ) – ïðîöåññ ïåðåäà÷è òåïëîòû òåêó÷åé ñðåäîé, ïðè êîòîðîì ïåðåíîñ òåïëîòû íåðàçðûâíî ñâÿçàí ñ ïåðåíîñîì ìàêðîñêîïè÷åñêèõ îáúåìîâ ñàìîé ñðåäû (íàçûâàåìîé òåïëîíîñèòåëåì) ìåæäó çîíàìè ñ ðàçíûìè òåìïåðàòóðàìè. Òåïëîâîå èçëó÷åíèå – ïðîöåññ ïåðåíîñà òåïëîòû ñ ïîìîùüþ ýëåêòðîìàãíèòíûõ âîëí. Èíòåíñèâíîñòü äàííîãî ïðîöåññà îïðåäåëÿåòñÿ òîëüêî òåìïåðàòóðîé è îïòè÷åñêèìè ñâîéñòâàìè èçëó÷àþùåãî òåëà, ïðè ýòîì âíóòðåííÿÿ ýíåðãèÿ òåëà ïåðåõîäèò â ýíåðãèþ èçëó÷åíèÿ. Ñóììàðíûé ïðîöåññ âçàèìíîãî èñïóñêàíèÿ, ïîãëîùåíèÿ, îòðàæåíèÿ è ïðîïóñêàíèÿ ýíåðãèè èçëó÷åíèÿ â ñèñòåìàõ òåë íàçûâàåòñÿ ëó÷èñòûì òåïëîîáìåíîì èëè òåïëîîáìåíîì èçëó÷åíèåì.  ðåàëüíûõ óñëîâèÿõ (êàê â ïðèðîäå, òàê è òåõíèêå) ïåðåíîñ òåïëîòû ÷àùå âñåãî îñóùåñòâëÿåòñÿ îäíîâðåìåííî ðàçëè÷íûìè ñïîñîáàìè, ò. å. îòìå÷àåòñÿ òàê íàçûâàåìûé ñëîæíûé òåïëîîá-
3. ÎÑÍÎÂÍÛÅ ÂÈÄÛ ÒÅÐÌÈ×ÅÑÊÈÕ ÏÅ×ÅÉ 3.1. Òðåáîâàíèÿ, ïðåäúÿâëÿåìûå ê òåðìè÷åñêèì ïå÷àì Äëÿ ÷ðåçâû÷àéíî øèðîêîãî àññîðòèìåíòà äåòàëåé ðàçðàáîòàíî ìíîæåñòâî ðàçëè÷íûõ ðåæèìîâ îáðàáîòêè, ïîýòîìó è òðåáîâàíèÿ, ïðåäúÿâëÿåìûå ê òåðìè÷åñêèì ïå÷àì, äàæå â ñàìîì îáùåì âèäå, âåñüìà ðàçíîîáðàçíû. Ýòî: z âîçìîæíîñòü ïîëó÷åíèÿ íåîáõîäèìîé òåìïåðàòóðû â ïå÷è äëÿ îñóùåñòâëåíèÿ çàäàííîãî ðåæèìà íàãðåâà è îõëàæäåíèÿ; z âûñîêàÿ òåïëîâàÿ ýêîíîìè÷íîñòü ïå÷è è ìàêñèìàëüíî âîçìîæíûé ÊÏÄ; z ïðîñòîòà êîíñòðóêöèè, íàäåæíîñòü ðàáîòû è ìèíèìàëüíûå ãàáàðèòû; z øèðîêèé àññîðòèìåíò îáðàáàòûâàåìûõ äåòàëåé; z âîçìîæíîñòü îñóùåñòâëåíèÿ ðàçëè÷íûõ ïðîöåññîâ è ðåæèìîâ òåðìè÷åñêîé è õèìèêî-òåðìè÷åñêîé îáðàáîòêè; z ïðîñòîòà ïåðåíàëàäêè ïðè èçìåíåíèè ðåæèìà îáðàáîòêè èëè ïåðåõîäå íà îáðàáîòêó äðóãîé äåòàëè; z âûñîêàÿ ïðîèçâîäèòåëüíîñòü; z ìàêñèìàëüíûé óðîâåíü ìåõàíèçàöèè è àâòîìàòèçàöèè îïåðàöèé çàãðóçêè è âûãðóçêè äåòàëåé, à òàêæå ïðîäâèæåíèÿ èõ ïî ðàáî÷åìó ïðîñòðàíñòâó ïå÷è; z àâòîìàòè÷åñêîå ðåãóëèðîâàíèå òåïëîâîãî ðåæèìà, äàâëåíèÿ ãàçà è âîçäóõà, óãëåðîäíîãî ïîòåíöèàëà è ò. ï.; z ðàâíîìåðíîñòü òåìïåðàòóðû â ðàáî÷åì ïðîñòðàíñòâå ïå÷è (ìàêñèìàëüíàÿ ðàçíîñòü òåìïåðàòóð – ïåðåïàä òåìïåðàòóð – â ðàçëè÷íûõ òî÷êàõ äåòàëè íå äîëæíà ïðåâûøàòü 10 °Ñ, à â íåêîòîðûõ ñëó÷àÿõ ýòî òðåáîâàíèå áûâàåò áîëåå æåñòêèì); z âîçìîæíîñòü ïðèìåíåíèÿ áåçîêèñëèòåëüíîãî íàãðåâà â êîíòðîëèðóåìûõ àòìîñôåðàõ; z âûñîêàÿ ñòîéêîñòü êëàäêè, êàðêàñà, òåïëîâûäåëÿþùèõ ýëåìåíòîâ è äðóãèõ äåòàëåé è óçëîâ ïå÷è;
4. ÌÅÒÎÄÈÊÀ ÐÀÑ×ÅÒÀ ÏÅ×ÅÉ 4.1. Ïîðÿäîê ðàñ÷åòà è ïðîåêòèðîâàíèÿ ïå÷åé Ïðîåêò ïå÷è ñîñòîèò èç ðàñ÷åòà, íåîáõîäèìûõ ïîÿñíåíèé (ðàñ÷åòíî-ïîÿñíèòåëüíîé çàïèñêè) è ãðàôè÷åñêîé ÷àñòè (÷åðòåæåé). Äëÿ ðàñ÷åòà òðåáóåòñÿ çíàòü ñëåäóþùèå èñõîäíûå äàííûå, êîòîðûå â ñóììå ñîñòàâëÿþò òàê íàçûâàåìîå òåõíè÷åñêîå çàäàíèå (ÒÇ): 1) òåõíîëîãè÷åñêèé ïðîöåññ, äëÿ êîòîðîãî ïðåäíàçíà÷åíà ïå÷ü (òåìïåðàòóðà âûäåðæêè, ðåæèì íàãðåâà è îõëàæäåíèÿ, ñîñòàâ òåõíîëîãè÷åñêîé ñðåäû ïå÷è, òî÷íîñòü ðåãóëèðîâàíèÿ òåìïåðàòóðû è ò. ä.); 2) ïðîèçâîäèòåëüíîñòü ïå÷è â åäèíèöó âðåìåíè èëè çà îïåðàöèþ è ðåæèì åå ðàáîòû (îäíà, äâå èëè òðè ñìåíû); 3) èñòî÷íèêè òåïëîâîé ýíåðãèè (òîïëèâî èëè ýëåêòðîýíåðãèÿ); 4) õàðàêòåðèñòèêè äåòàëè, ïîäâåðãàþùåéñÿ òåðìè÷åñêîé îáðàáîòêå (ìàðêà ñïëàâà, ðàçìåðû äåòàëè èëè ñàäêè), æåëàòåëåí ÷åðòåæ äåòàëè; 5) ñïîñîá çàãðóçêè/âûãðóçêè íàãðåâàåìûõ äåòàëåé, à òàêæå òðàíñïîðòèðîâàíèÿ èõ âíóòðè ïå÷è; 6) ìåñòíûå óñëîâèÿ (ïëîùàäü, îòâîäèìàÿ ïîä ïå÷ü, âûñîòà ïîäêðàíîâûõ ïóòåé è ò. ä.). Äëÿ êîíêðåòíîãî ñëó÷àÿ â ÒÇ ìîæåò îòñóòñòâîâàòü ÷àñòü óêàçàííîé âûøå èíôîðìàöèè, íî áåç ñâåäåíèé, õîòÿ áû ñàìîãî îáùåãî ïëàíà, î ïðîöåññå òåðìè÷åñêîé îáðàáîòêè, äëÿ êîòîðîãî ïðåäíàçíà÷àåòñÿ ïå÷ü, òðóäíî ñîçäàòü êà÷åñòâåííûé ïðîåêò. Ìíîãèå ïðîöåññû ìîæíî îñóùåñòâëÿòü â ïå÷àõ ðàçëè÷íûõ âèäîâ: ñ ïðèìåíåíèåì ýëåêòðè÷åñòâà èëè òîïëèâà, â îäíîé ïå÷è ñ áîëüøèì îáúåìîì ðàáî÷åãî ïðîñòðàíñòâà èëè èñïîëüçóÿ íåñêîëüêî ïå÷åé ìåíüøåãî îáúåìà, â ïå÷àõ ïåðèîäè÷åñêîãî èëè íåïðåðûâíîãî äåéñòâèÿ. Ïîýòîìó îïòèìàëüíîå ðåøåíèå íåîáõîäèìî èñêàòü ïóòåì ñðàâíåíèÿ òåõíè÷åñêèõ è ýêîíîìè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê íåñêîëüêèõ âàðèàíòîâ. Ïðîåêò ïå÷è ðåêîìåíäóåòñÿ âûïîëíÿòü â ñîîòâåòñòâèè â ïðèâåäåííîé ïîñëåäîâàòåëüíîñòüþ:
5. ÍÀÃÐÅÂ È ÎÕËÀÆÄÅÍÈÅ ÑÀÄÊÈ Â òåðìè÷åñêîé îáðàáîòêå íàãðåâ ìåòàëëà ÿâëÿåòñÿ îäíîé èç ãëàâíûõ îïåðàöèé, õàðàêòåðèçóåìîé òåìïåðàòóðîé è ñêîðîñòüþ íàãðåâà. Ïîä òåìïåðàòóðîé íàãðåâà ïîäðàçóìåâàåòñÿ êîíå÷íàÿ òåìïåðàòóðà ìåòàëëà, ïðè êîòîðîé ïðîèñõîäÿò òðåáóåìûå èçìåíåíèÿ ñòðóêòóðû. Ïðè ýòîì ìåòàëë äîëæåí áûòü íàãðåò ðàâíîìåðíî ïî âñåìó îáúåìó. Ïðè òåïëîâîì ðàñ÷åòå ïå÷è ðåøàþò äâå çàäà÷è: 1) îïðåäåëåíèå ïðîäîëæèòåëüíîñòè öèêëà îáðàáîòêè ñàäêè è ïðîèçâîäèòåëüíîñòè ïå÷è; 2) ñîñòàâëåíèå òåïëîâîãî áàëàíñà ïå÷è, îïðåäåëåíèå ðàñõîäà òîïëèâà äëÿ òîïëèâíîé ïå÷è, ìîùíîñòè – äëÿ ýëåêòðè÷åñêîé ïå÷è è ÊÏÄ ïå÷è.  äàííîé ãëàâå ðàññìîòðèì, êàê ðåøàåòñÿ ïåðâàÿ çàäà÷à. Ïðîèçâîäèòåëüíîñòü ÿâëÿåòñÿ îäíîé èç âàæíåéøèõ õàðàêòåðèñòèê ëþáîãî îáîðóäîâàíèÿ. Íà ïðîèçâîäèòåëüíîñòü òåðìè÷åñêèõ ïå÷åé âëèÿþò ìàññà îäíîâðåìåííî çàãðóæàåìûõ â ïå÷ü äåòàëåé (â ñîâîêóïíîñòè íàçûâàåìûõ çàãðóçêîé, èëè ñàäêîé) è âðåìÿ, çàòðà÷èâàåìîå íà îáðàáîòêó êàæäîé ñàäêè (ïðîäîëæèòåëüíîñòü òàê íàçûâàåìîãî öèêëà îáðàáîòêè ñàäêè, êîòîðûé ÷àñòî íå ñîâñåì òî÷íî íàçûâàþò öèêëîì ðàáîòû ïå÷è).
5.1. Öèêë îáðàáîòêè ñàäêè  îáùåì ñëó÷àå ïðîäîëæèòåëüíîñòü τö öèêëà îáðàáîòêè ñàäêè, ò. å. âðåìÿ, çàòðà÷èâàåìîå íà îáðàáîòêó îäíîâðåìåííî çàãðóæåííûõ â ïå÷ü äåòàëåé, ñêëàäûâàåòñÿ (ðèñ. 5.1) èç âðåìåíè: íàãðåâà ñàäêè τí, åå âûäåðæêè τâûä, îõëàæäåíèÿ ñàäêè τîõë âìåñòå ñ ïå÷üþ è âñïîìîãàòåëüíîãî âðåìåíè τâñï, íåîáõîäèìîãî äëÿ âûïîëíåíèÿ âñïîìîãàòåëüíûõ îïåðàöèé çàãðóçêè, âûãðóçêè è äð., ò. å. âðåìåíè, êîãäà ïå÷ü íå ðàáîòàåò, à çíà÷èò, íå îêàçûâàåò âëèÿíèÿ íà îáðàáàòûâàåìûå äåòàëè.
6. ÒÅÏËÎÂÎÉ ÐÀÑ×ÅÒ ÏÅ×È Ïðè ïðîåêòèðîâàíèè ïå÷è äîëæåí áûòü îïðåäåëåí ðàñõîä òîïëèâà. Ýòî ïðîâîäÿò ïóòåì ñîñòàâëåíèÿ è ðåøåíèÿ óðàâíåíèÿ òåïëîâîãî áàëàíñà. Äëÿ íîðìàëüíîé ðàáîòû ïå÷è íåîáõîäèìî, ÷òîáû êîëè÷åñòâî òåïëîòû, ïîäàâàåìîé â ïå÷ü, áûëî ðàâíî êîëè÷åñòâó òåïëîòû, çàòðà÷èâàåìîé â ïå÷è: Q ïðèõ = Q ðàñõ . Òåïëîòà, ïîäàâàåìàÿ â ïå÷ü, ñêëàäûâàåòñÿ èç òåïëîòû: ãåíåðèðóåìîé çà ñ÷åò ñãîðàíèÿ òîïëèâà â òîïëèâíûõ ïå÷àõ èëè çà ñ÷åò òåïëîâûäåëåíèÿ íàãðåâàòåëåé â ýëåêòðîïå÷àõ; âíîñèìîé â âèäå ôèçè÷åñêîé òåïëîòû ïîäîãðåòîãî âîçäóõà, òîïëèâà è ìåòàëëà; âûäåëÿåìîé çà ñ÷åò ýêçîòåðìè÷åñêèõ ðåàêöèé, êîòîðûå ïðîèñõîäÿò â ïå÷è. Ïîäàâàåìàÿ â ïå÷ü òåïëîòà çàòðà÷èâàåòñÿ: íà ñîâåðøåíèå ïîëåçíîé ðàáîòû, ò. å. íàãðåâ ìåòàëëà äî çàäàííîé òåìïåðàòóðû (÷àñòî íàçûâàþò ïîëåçíîé òåïëîòîé); âîñïîëíåíèå ðàçëè÷íûõ ïîòåðü òåïëîòû â ïðîöåññå ðàáîòû ïå÷è (ñ íàãðåâàåìûìè ãàçàìè, íà íàãðåâ ñòåí ïå÷è, íà îòäà÷ó òåïëîòû ñòåíêàìè â îêðóæàþùóþ ñðåäó è äðóãèå ïîòåðè, êîòîðûå íàçûâàþò ïðîñòî – ïîòåðè òåïëîòû). Òåïëîâîé áàëàíñ ìîæíî ñîñòàâëÿòü â ðàçëè÷íûõ åäèíèöàõ ñ îòíîøåíèåì ïðèõîäíûõ è ðàñõîäíûõ ñòàòåé ê åäèíèöå òîïëèâà (1 êã èëè 1 ì3 ), èëè ê åäèíèöå âðåìåíè (ñåêóíäà, ÷àñ, ïåðèîä ðàáîòû ïå÷è), èëè ê åäèíèöå íàãðåâàåìîãî ìåòàëëà (òîííà, êèëîãðàìì). Áóäåì îòíîñèòü ê åäèíèöå âðåìåíè, êàê ýòî ÷àùå âñåãî è äåëàþò. Ïðè ñîñòàâëåíèè óðàâíåíèÿ òåïëîâîãî áàëàíñà íåîáõîäèìî âûÿâèòü îòäåëüíûå ñòàòüè ïðèõîäà è ðàñõîäà òåïëîòû. Êàæäàÿ ñòàòüÿ âûðàæàåòñÿ èëè â àáñîëþòíûõ åäèíèöàõ (Äæ), èëè â ïðîöåíòàõ îò âñåãî êîëè÷åñòâà ïîñòóïèâøåé èëè èçðàñõîäîâàííîé òåïëîòû.
7. ÌÀÒÅÐÈÀËÛ ÄËß ÓÇËÎÂ È ÄÅÒÀËÅÉ ÒÅÐÌÈ×ÅÑÊÈÕ ÏÅ×ÅÉ Ñîâðåìåííûå ïðîìûøëåííûå òåðìè÷åñêèå ïå÷è ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé ñëîæíûå êîíñòðóêöèè, êîòîðûå ñîñòîÿò èç áîëüøîãî ÷èñëà äåòàëåé è óçëîâ, ðàáîòàþùèõ ïîä âëèÿíèåì ðàçëè÷íûõ ôàêòîðîâ. Åñëè íàðóæíûå ýëåìåíòû íàõîäÿòñÿ â óñëîâèÿõ, áëèçêèõ ê íîðìàëüíûì è ïî òåìïåðàòóðå, è ïî ñîñòàâó ñðåäû, òî äåòàëè, ðàñïîëîæåííûå â ðàáî÷åì ïðîñòðàíñòâå, ïîäâåðãàþòñÿ âîçäåéñòâèþ âûñîêèõ òåìïåðàòóð, à ÷àñòî – ñîâìåñòíîìó âîçäåéñòâèþ âûñîêîé òåìïåðàòóðû è àêòèâíîé òåõíîëîãè÷åñêîé ñðåäû. Ïîýòîìó â ïå÷åñòðîåíèè èñïîëüçóþò øèðîêóþ íîìåíêëàòóðó ìàòåðèàëîâ. Êðîìå ðàñïðîñòðàíåííûõ â äðóãèõ îòðàñëÿõ ìàøèíîñòðîåíèÿ è ñòðîèòåëüñòâå ìàòåðèàëîâ, äëÿ èçãîòîâëåíèÿ ïå÷åé íåîáõîäèìû ñïåöèàëüíûå, ñïîñîáíûå âûäåðæèâàòü îäíîâðåìåííî âûñîêèå òåìïåðàòóðû è íàãðóçêè. Ñ èõ ïîìîùüþ èçîëèðóþò âûñîêîòåìïåðàòóðíûå çîíû îò îñòàëüíûõ ÷àñòåé ïå÷åé è îêðóæàþùåãî ïðîñòðàíñòâà. Êðîìå òîãî, äëÿ ñíèæåíèÿ äî ìèíèìóìà òåïëîâûõ ïîòåðü ýòè ìàòåðèàëû äîëæíû îáëàäàòü íèçêîé òåïëîïðîâîäíîñòüþ.  ïðèðîäå òàêèå ìàòåðèàëû îòñóòñòâóþò: êåðàìè÷åñêèå ìàòåðèàëû ïëîòíûå, ïðî÷íûå, íî õîðîøî ïðîâîäÿò òåïëîòó, à ïîðèñòûå ìàòåðèàëû, ïëîõî ïðîâîäÿùèå òåïëîòó, èìåþò íåäîñòàòî÷íóþ ïðî÷íîñòü.  ñâÿçè ñ ýòèì ôóòåðîâêó ïå÷åé îáû÷íî äåëàþò êàê ìèíèìóì èç äâóõ ñëîåâ: âíóòðåííåãî – îãíåóïîðíîãî, êîòîðûé íå ðàçðóøàåòñÿ ïðè çàäàííûõ òåìïåðàòóðå è ìåõàíè÷åñêèõ íàãðóçêàõ; íàðóæíîãî – òåïëîèçîëÿöèîííîãî, êîòîðûé íå íåñåò êàêèõ-ëèáî ìåõàíè÷åñêèõ íàãðóçîê è, ñëåäîâàòåëüíî, ìîæåò áûòü íåïðî÷íûì, îäíàêî óìåíüøàåò òåïëîâûå ïîòåðè äî ìèíèìóìà. Äëÿ óïðî÷íåíèÿ êëàäêè è çàùèòû åå îò ìåõàíè÷åñêèõ âîçäåéñòâèé ÷àñòî ïðèìåíÿþò êðåïëåíèÿ, îãðàæäåíèÿ, ýêðàíû, ìóôåëè è äðóãèå óñòðîéñòâà èç æàðîñòîéêèõ ñòàëåé è ñïëàâîâ. Òàêæå â ðàáî÷åì ïðîñòðàíñòâå ìíîãèõ ïå÷åé èìåþòñÿ ìåõàíèçìû (êîíâåéåðû, íàïðàâëÿþùèå, ðåëüñû, ïîääîíû è ò. ä.), ðàáîòàþùèå ïðè ìåõàíè÷åñêèõ íàãðóçêàõ â óñëîâèÿõ âûñîêèõ òåìïåðàòóð; èõ èçãîòàâëèâàþò èç æàðîïðî÷íûõ ñòàëåé è ñïëàâîâ.
8. ÊÎÍÑÒÐÓÊÖÈÈ È ÐÀÑ×ÅÒ ÓÇËÎÂ È ÄÅÒÀËÅÉ ÏÅ×ÅÉ Â êîíñòðóêöèþ òåðìè÷åñêèõ ïå÷åé âõîäÿò: ôóòåðîâêà; êàðêàñ; äåòàëè, óçëû è ìåõàíèçìû, ñëóæàùèå äëÿ ïîääåðæàíèÿ è ïåðåìåùåíèÿ ñàäêè â ïå÷è; íàãðåâàòåëüíûå ýëåìåíòû è èõ êðåïëåíèå; ðàçëè÷íûå âñïîìîãàòåëüíûå ìåõàíèçìû – âåíòèëÿòîðû, ìåõàíèçìû ïîäúåìà äâåðöû è ò. ä. Íàèáîëåå ñïåöèôè÷åñêèìè óçëàìè ÿâëÿþòñÿ ýëåêòðîíàãðåâàòåëè â ýëåêòðè÷åñêèõ ïå÷àõ è óñòðîéñòâà äëÿ ñæèãàíèÿ òîïëèâà – â òîïëèâíûõ.
8.1. Íàãðåâàòåëè ýëåêòðîïå÷åé  ýëåêòðîïå÷àõ ïðèìåíÿþò íàãðåâàòåëè, êîòîðûå âñëåäñòâèå âûñîêîãî ýëåêòðîñîïðîòèâëåíèÿ íàãðåâàþòñÿ è èçëó÷àþò òåïëîòó ïðè ïðîïóñêàíèè ÷åðåç íèõ ýëåêòðè÷åñêîãî òîêà. Ðàçëè÷àþò ýëåêòðîíàãðåâàòåëè ìåòàëëè÷åñêèå è íåìåòàëëè÷åñêèå. Êðîìå òîãî, â ýëåêòðîäíûõ ïå÷àõ-âàííàõ ñîïðîòèâëåíèåì, â êîòîðîì âûäåëÿåòñÿ òåïëîòà, ÿâëÿþòñÿ ðàñïëàâëåííûå ñîëè. Ìåòàëëè÷åñêèå íàãðåâàòåëè ìîæíî ïîäðàçäåëèòü íà äâå ãðóïïû: îòêðûòîãî è çàêðûòîãî òèïà. Ïîñëåäíèå, â ñâîþ î÷åðåäü, âêëþ÷àþò òàêæå äâå ãðóïïû – ïî âèäó ìóôåëèðîâàíèÿ: ñ ìóôåëèðîâàíèåì ñàäêè, êîíñòðóêòèâíî ïðàêòè÷åñêè íå îòëè÷àþùèåñÿ îò íàãðåâàòåëåé îòêðûòîãî òèïà, è ñ ìóôåëèðîâàíèåì íàãðåâàòåëÿ. Ìåòàëëè÷åñêèå íàãðåâàòåëè ïðèìåíÿþò â ïå÷àõ ñ ðàáî÷åé òåìïåðàòóðîé, íå ïðåâûøàþùåé 1 200 °Ñ. Ðàçðàáîòàíû ñïëàâû ñîïðîòèâëåíèÿ äëÿ ðàáîòû ïðè çíà÷åíèÿõ òåìïåðàòóðû äî 1 400 °Ñ. Íàèáîëåå ðàñïðîñòðàíåííûìè ìàòåðèàëàìè äëÿ ìåòàëëè÷åñêèõ íàãðåâàòåëåé ÿâëÿþòñÿ ñïëàâû íèêåëÿ è õðîìû (íèõðîìû) è õðîìîàëþìèíèåâûå ñïëàâû. Îíè ìîãóò ñîäåðæàòü, %: íå áîëåå 0,05– 0,15 Ñ; ≤ 1,2 Si; ≤ 1,5 Mn; 12–37 Cr; äî 78 Ni; äî 7,5 Al; äî 0,9 Ti;
9. ÌÅÒÎÄÛ ÍÅÏÅ×ÍÎÃÎ ÍÀÃÐÅÂÀ ÄÅÒÀËÅÉ Â ðÿäå ñëó÷àåâ ïðè òåðìè÷åñêîé è õèìèêî-òåðìè÷åñêîé îáðàáîòêå îòñóòñòâóåò íåîáõîäèìîñòü íàãðåâàíèÿ âñåãî îáúåìà äåòàëè: ÷àñòî äîñòàòî÷íî íàãðåâàòü ïîâåðõíîñòü íà ñðàâíèòåëüíî íåáîëüøóþ ãëóáèíó, íàïðèìåð, ïðè ïîâåðõíîñòíîì íàñûùåíèè èëè ïîâåðõíîñòíîé çàêàëêå. Ðåàëèçîâàòü òàêîé íàãðåâ â ïå÷àõ ÷àùå âñåãî íå ïðåäñòàâëÿåòñÿ âîçìîæíûì. Äëÿ ïîâåðõíîñòíîãî íàãðåâà ñóùåñòâóåò öåëûé ðÿä ìåòîäîâ: z íàãðåâ ãàçîâûì ïëàìåíåì (ïëàìåííûé íàãðåâ); z èíäóêöèîííûé íàãðåâ òîêàìè ðàçëè÷íîé ÷àñòîòû; z íåïîñðåäñòâåííûé ýëåêòðîíàãðåâ; z ýëåêòðîêîíòàêòíûé íàãðåâ; z íàãðåâ â ýëåêòðîëèòå; z íàãðåâ â òëåþùåì ðàçðÿäå; z íàãðåâ â íèçêîòåìïåðàòóðíîé ïëàçìå; z íàãðåâ â ïñåâäîêèïÿùåì ñëîå è äð. Êàê âèäèì, áîëüøèíñòâî ìåòîäîâ ïîâåðõíîñòíîãî íàãðåâà – ýòî ýëåêòðîíàãðåâ. Îäíàêî ê íàñòîÿùåìó âðåìåíè íàó÷èëèñü èñïîëüçîâàòü ìíîãèå èç íèõ è äëÿ îáúåìíîãî (ñêâîçíîãî) íàãðåâà äåòàëåé. Ïîýòîìó ïðàâèëüíåå íàçûâàòü ýòè ìåòîäû ìåòîäàìè íåïå÷íîãî íàãðåâà, òàê êàê äëÿ èõ îñóùåñòâëåíèÿ íå íóæíû ïå÷è â èõ êëàññè÷åñêîì ïîíèìàíèè. Êàê ïðàâèëî, â ýòèõ ìåòîäàõ íàãðåâ ïðîèñõîäèò íå îò âíåøíåãî èñòî÷íèêà. Òåïëîòà ãåíåðèðóåòñÿ â ñàìîì ìåòàëëå ñ ïîìîùüþ ýëåêòðè÷åñêîãî òîêà èëè ýëåêòðîìàãíèòíîãî ïîëÿ. Ñêîðîñòü íàãðåâà, êîòîðàÿ ìîæåò áûòü î÷åíü âûñîêîé, îïðåäåëÿåòñÿ ìîùíîñòüþ óñòàíîâêè. Íàïðèìåð, ïðè íåïîñðåäñòâåííîì ïðîïóñêàíèè òîêà ÷åðåç ïðîâîäíèê ñêîðîñòü íàãðåâà îáðàçöîâ äèàìåòðîì 10…20 ìì äîñòèãàåò 1 000 °C/ñ. Âðåìÿ íàãðåâà òîêàìè âûñîêîé ÷àñòîòû è â ýëåêòðîëèòàõ ñîñòàâëÿåò 3…5 ñ. Êðîìå ñîêðàùåíèÿ âðåìåíè îáðàáîòêè, íàãðåâ ýëåêòðè÷åñêèì òîêîì îáëàäàåò è öåëûì ðÿäîì äðóãèõ ïðåèìóùåñòâ:
10. ÝÊÑÏËÓÀÒÀÖÈß ÏÅ×ÅÉ Ñîâðåìåííîå ïå÷íîå îáîðóäîâàíèå ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ñëîæíûé êîìïëåêñ ðàçëè÷íûõ íàãðåâàòåëüíûõ óñòðîéñòâ, ìåõàíèçìîâ (â òîì ÷èñëå ðàáîòàþùèõ ïðè âûñîêèõ òåìïåðàòóðàõ è â õèìè÷åñêè àêòèâíûõ ñðåäàõ), ñèñòåì àâòîìàòèêè è ò. ä. Êàæäàÿ ãðóïïà ïå÷åé â çàâèñèìîñòè îò êîíñòðóêöèè èìååò ñâîè îñîáåííîñòè è ïðè íàëàäêå, è â ïðîöåññå ýêñïëóàòàöèè. Îäíàêî ïîðÿäîê ïðîâåäåíèÿ ðàáîò äëÿ âñåõ ïå÷åé îäèíàêîâ è ñîäåðæèò ñëåäóþùèå îñíîâíûå ýòàïû: ïîäãîòîâêà ê ïóñêó, ïóñê, òåõíè÷åñêîå îáñëóæèâàíèå è îñòàíîâêà ïå÷è.
10.1. Ïîäãîòîâêà ê ïóñêó ïå÷è Ïóñê ïå÷è îñóùåñòâëÿåòñÿ ñîãëàñíî èíñòðóêöèè ïî ýêñïëóàòàöèè, ñîñòàâëåííîé êîíñòðóêòîðîì ïå÷è è âõîäÿùåé â òåõíè÷åñêóþ äîêóìåíòàöèþ íà ïîñòàâëåííóþ èçãîòîâèòåëåì ïå÷ü. Èíñòðóêöèÿ äîëæíà ñîäåðæàòü îïèñàíèå ïîäãîòîâèòåëüíûõ îïåðàöèé, îòëàäêè ìåõàíèçìîâ, ðåæèìà ñóøêè ôóòåðîâêè è ðàçîãðåâà ïå÷è, ïðîâåðêè è èñïûòàíèÿ ãàçîâîé ñèñòåìû, ïîðÿäêà âêëþ÷åíèÿ è îñòàíîâêè ïå÷è. Ïîäãîòîâêà ê ïóñêó (ïóñêîíàëàäî÷íûå ðàáîòû) ïå÷è êàê ïîñëå ìîíòàæà, òàê è ïîñëå êàïèòàëüíîãî ðåìîíòà âêëþ÷àåò ïðîâåðêó: èñïðàâíîñòè âñåõ ÷àñòåé ïå÷íîãî îáîðóäîâàíèÿ (ôóíäàìåíòîâ ïå÷è, êðåïëåíèÿ ê íèì ìåõàíèçìîâ, îñîáåííî òîëêàòåëåé); óêëàäêè íàïðàâëÿþùèõ, öåïåé, êîíâåéåðíûõ ëåíò; ñîñòîÿíèÿ è êðåïëåíèÿ íàãðåâàòåëüíûõ ýëåìåíòîâ; ïðàâèëüíîñòè ìîíòàæà ìåõàíèçìîâ, êîæóõîâ è îãðàæäåíèÿ; óñòàíîâêè ãîðåëîê, ãåðìåòè÷íîñòè ãàçîâûõ ââîäîâ è ëèíèé, ñèñòåì âîäîîõëàæäåíèÿ; ñîñòîÿíèÿ òåìïåðàòóðíûõ øâîâ, çàçåìëåíèÿ; íàëè÷èÿ ñìàçêè â ìåõàíèçìàõ; óñòàíîâêè òåðìîïàð; ìîíòàæà âåíòèëÿöèè è ïð. Èíûìè ñëîâàìè, òùàòåëüíî êîíòðîëèðóþò ñîîòâåòñòâèå ñìîíòèðîâàííîé ïå÷è ÷åðòåæàì è êà÷åñòâî âûïîëíåííûõ ðàáîò. Îñîáîå çíà÷åíèå èìååò êîíòðîëü âíóòðåííåãî ïðîñòðàíñòâà ïå÷è, ïîñêîëüêó ïîñëå ïîäúåìà òåìïåðàòóðû äîñòóï â íåãî íåâîçìîæåí.
ËÈÒÅÐÀÒÓÐÀ Ãóñîâñêèé Â.Ë., Ëèôøèö À.Å. Ìåòîäèêè ðàñ÷åòà íàãðåâàòåëüíûõ è òåðìè÷åñêèõ ïå÷åé: ó÷åáíî-ñïðàâ. èçä. Ì.: Òåïëîòåõíèê, 2004. 400 ñ. Êàçàíöåâ Å.È. Ïðîìûøëåííûå ïå÷è: Ñïðàâî÷íîå ðóêîâîäñòâî äëÿ ðàñ÷åòîâ è ïðîåêòèðîâàíèÿ: ó÷åá. ïîñîáèå äëÿ ñòóäåíòîâ ìåòàëëóðãè÷. ñïåöèàëüíîñòåé âóçîâ. 2-å èçä., äîï. è ïåðåðàá. Ì.: Ìåòàëëóðãèÿ, 1975. 368 ñ. Ðàñ÷åò íàãðåâàòåëüíûõ è òåðìè÷åñêèõ ïå÷åé: Ñïðàâî÷íèê / ïîä ðåä. Â.Ì. Òûì÷àêà è Â.À. Ãóñîâñêîãî. Ì.: Ìåòàëëóðãèÿ, 1983. 480 ñ. Ðóñòåì Ñ.Ë. Îáîðóäîâàíèå è ïðîåêòèðîâàíèå òåðìè÷åñêèõ öåõîâ: ó÷åá. äëÿ ìàøèíîñòðîèò. âóçîâ è ôàêóëüòåòîâ. Ì.: Ìàøãèç, 1962. 588 ñ. Ñâåí÷àíñêèé À.Ä. Ýëåêòðè÷åñêèå ïðîìûøëåííûå ïå÷è: ó÷åá. ïîñîáèå äëÿ âóçîâ: â 2 ÷. 2-å èçä., ïåðåðàá. Ì.: Ýíåðãèÿ, 1975. ×.1: Ýëåêòðè÷åñêèå ïå÷è ñîïðîòèâëåíèÿ. 382 ñ. Ñîêîëîâ Ê.Í. Îáîðóäîâàíèå òåðìè÷åñêèõ öåõîâ: ó÷åá. ïîñîáèå äëÿ ìåòàëëóðãè÷. è ìàøèíîñòðîèò. ñïåöèàëüíîñòåé âóçîâ. 2-å èçä., ïåðåðàá. è äîï. Êèåâ–Äîíåöê: Âèùà øê., 1984. 328 ñ. Òåïëîòåõíèêà: ó÷åá. äëÿ ìåõ. ñïåöèàëüíîñòåé âòóçîâ / ïîä ðåä. À.Ï. Áàñêàêîâà. Ì.: Ýíåðãîèçäàò, 1982. 264 ñ. ×åðåäíè÷åíêî Â.Ñ., Áîðîäà÷åâ À.Ñ., Àðòåìüåâ Â.Ä. Ýëåêòðè÷åñêèå ïå÷è ñîïðîòèâëåíèÿ: Êîíñòðóêöèè è ýêñïëóàòàöèÿ ýëåêòðîïå÷åé ñîïðîòèâëåíèÿ. Íîâîñèáèðñê: Èçä-âî ÍÃÒÓ, 2006. 572 ñ. Ýëåêòðîòåðìè÷åñêîå îáîðóäîâàíèå: Ñïðàâî÷íèê / ïîä îáù. ðåä. À.Ï. Àëüòãàóçåíà. 2-å èçä., ïåðåðàá. è äîï. Ì.: Ýíåðãèÿ, 1980. 416 ñ.
ÏÐÅÄÌÅÒÍÛÉ ÓÊÀÇÀÒÅËÜ
À Àâòîìàò äëÿ êîíöåâîãî íàãðåâà 454 Àãðåãàò 110, 119, 142, 148, 155, 159, 176 Àçîòèðîâàíèå èîííîå 465 Àíàëèç òîïëèâà 19 – òåõíè÷åñêèé 21 – ýëåìåíòíûé 21 Àïïàðàòóðà óïðàâëåíèÿ 398 Àñáåñò 301, 303 Á Áàëàíñ òåïëîâîé 32, 245 Áàëêà ïÿòîâàÿ 388 Áàðàáàí âåäîìûé 376 – âåäóùèé 376 – íàòÿæíîé 376 – øíåêîâûé 385 Áåíçèí 37 Áëîêè 370, 373 Áðóñ ïîäîâûé 397  Âàòà êàîëèíîâàÿ 296 Âåíòèëÿòîð 399 – îñåâîé 400 – öåíòðîáåæíûé 399 Âåðìèêóëèò 301 Âçãîðáëèâàíèå ïîääîíîâ 155 Âçðûâîîïàñíîñòü 491 Âèáðàöèÿ 492 Âëîæåíèÿ óäåëüíûå êàïèòàëüíûå 212 Âîçäåéñòâèå ýëåêòðîìàãíèòíîãî ïîëÿ 492 Âîçäóõ ñæàòûé 405 Âîëüôðàì 310, 345, 411 Âðåìÿ áåçðàçìåðíîå 57, 231 – âñïîìîãàòåëüíîå 218 – âûäåðæêè ñàäêè 218 – íàãðåâà ñàäêè 218 – îòíîñèòåëüíîå 57, 231 – îõëàæäåíèÿ ñàäêè 218 – ðàçîãðåâà õîëîäíîé ïå÷è 270 Âûâîä íàãðåâàòåëÿ 322
Âûäåëåíèå âðåäíûõ ãàçîâ 493 – ïûëè 493 – òåïëîòû â áèîñôåðó 493 Âûñîòà ñâîäà 203 Âûòàñêèâàòåëü 155 à Ãàç(û) – ãåíåðàòîðíûå 18, 39 – äîìåííûé 18, 38 – íåôòåïðîìûñëîâûé (ïîïóòíûé) 18, 38 – ïîëó÷àåìûå ïðè êîêñîâàíèè 18, 38 – ïðèðîäíûé 18, 38 – ñâåòèëüíûé 18, 38 Ãàçîïðîíèöàåìîñòü 278 Ãåíåðàòîð ëàìïîâûé 421 – ìàøèííûé 421 Ãèãèåíà âàêóóìíàÿ 485 Ãëèíà îãíåóïîðíàÿ 313 Ãëîáàð 324 Ãëóáèíà çàêàëåííîãî ñëîÿ 429 – ïðîíèêíîâåíèÿ òîêà 429 Ãëÿäåëêà 396 Ãîðåëêè áåñïëàìåííûå 358 – äèôôóçèîííûå 358 – èíæåêöèîííûå 358 – ïëàìåííûå 358 Ãîðåíèå 27 Ãðàâèé 313 Ãðàäèåíò òåìïåðàòóðû 44 Ãðàôèêè Áóäðèíà 59, 230 Ãðàôèò 347, 410 Ä Äâåðöà 109, 395 – ïåðèîäè÷åñêè îòêðûâàåìàÿ 109 Äèàòîìèò 301, 303 Äèíàñ 283, 285 Äèñèëèöèä ìîëèáäåíà 324 Äèôôåðåíöèàëüíîå óðàâíåíèå – – äâèæåíèÿ 68, 74 – – òåïëîîòäà÷è 69 – – ýíåðãèè 66, 74
498 Äèýëåêòðèêè 47 Äëèíà îòíîñèòåëüíàÿ 57 – ïå÷è 201, 203 Æ Æàðîïðîèçâîäèòåëüíîñòü òîïëèâà 34 Ç Çàâåñà 109, 409 Çàãðóçêà 218 Çàäàíèå òåõíè÷åñêîå (ÒÇ) 193 Çàêàëêà ëåíòî÷íàÿ 450 Çàêîí Âèíà 83 – Äæîóëÿ – Ëåíöà 16, 443, 451 – Êèðõãîôà 85 – Ëàìáåðòà 86 – Íüþòîíà – Ðèõìàíà 63 – Îìà 51 – Ïëàíêà 82 – Ñòåôàíà – Áîëüöìàíà 84 – Ôóðüå 44 Çàïèñêà ðàñ÷åòíî-ïîÿñíèòåëüíàÿ 211 Çàòâîðû 390 Çàùèòà îò âîçäåéñòâèÿ âûñîêèõ òåìïåðàòóð 491, 493 – – ìåõàíè÷åñêîãî âîçäåéñòâèÿ 491 – – ýëåêòðè÷åñêîãî òîêà 491 Çåìëÿ èíôóçîðíàÿ 304 È Èçëó÷åíèå òåïëîâîå 42, 80 – òåïëîòû ýôôåêòèâíîå 82 Èíäóêòîð 418 – îäíîâèòêîâûé 425 – ìíîãîâèòêîâûé 428 Èíäóêòîðà ïàðàìåòðû ãåîìåòðè÷åñêèå 438 – – ýëåêòðè÷åñêèå 439 Ê Êàìåíü áóòîâûé 313 Êàìåðà øëþçîâàÿ 185 Êàíàòû 372 Êàîëèí 283 Êàðáîðóíä 307 Êàðêàñ ïå÷è 387 Êâàðö 283 Êåðîñèí 37
Ïðåäìåòíûé óêàçàòåëü Êèðïè÷ ïÿòîâûé 207 – ñòðîèòåëüíûé 312 Êëàññèôèêàöèÿ òîïëèâà îáùàÿ 18 Êëþçû 387 Êîæóõ 107, 407 Êîíâåéåð èç âàãîíåòîê 156 – êåðàìè÷åñêèé 148 – ïàíöèðíûé 148 – ïëàñòèí÷àòûé 147 – ñåò÷àòûé 146 – öåïíîé 146 Êîëîêîë 134 Êîëïàê 134 Êîìïîçèòû 297 Êîíâåêöèÿ 42, 64 Êîðóíä 283 Êîýôôèöèåíò ãàçîïðîíèöàåìîñòè 278 – äèàôðàãìèðîâàíèÿ 262 – çàïîëíåíèÿ ñàäêè 220 – èçáûòêà âîçäóõà 29 – èçëó÷åíèÿ óãëîâîé 90 – èñïîëüçîâàíèÿ ïëîùàäè ïîäà 204 – èñïîëüçîâàíèÿ òåïëîòû òîïëèâà 27, 35, 267 – ëó÷åèñïóñêàíèÿ 84 – – ïðèâåäåííûé 89 – îáëó÷åííîñòè òåëà 90 – îòðàæåíèÿ 81 – ïîãëîùåíèÿ 81 – ïîëåçíîãî äåéñòâèÿ ãîðåíèÿ 27 – – – ïå÷è 267, 270 – – – òåïëîâîé 268 – ïðîïóñêàíèÿ 81 – òåìïåðàòóðîïðîâîäíîñòè 49, 67 – òåïëîâîãî èçëó÷åíèÿ 84 – – – ñèñòåìû òåë ïðèâåäåííûé 89 – òåïëîîòäà÷è 63 – – èçëó÷åíèåì 93 – – ëîêàëüíûé (ìåñòíûé) 64 – – ñóììàðíûé 93 – òåïëîïðîâîäíîñòè 44 – óâåëè÷åíèÿ âðåìåíè íàãðåâà 234 – øàãà íàãðåâàòåëÿ 335 – ýôôåêòèâíîñòè èçëó÷åíèÿ ñèñòåìû íàãðåâàòåëÿ 335 Êðåêèíã-ãàç 38 Êðåìíåçåì 285 Êðèñòàëëû íèòåâèäíûå 297
Ïðåäìåòíûé óêàçàòåëü Êðèñòîáàëèò 284 Êðèòåðèé 57 – Áèî 57, 222 – ïîäîáèÿ 77 – Ôóðüå 57 Ë Ëàêè è êðàñêè 313 Ëèãðîèí 37 Ëó÷è òåïëîâûå (èíôðàêðàñíûå) 80 Ì Ìàçóò 37, 200 Ìàòåðèàëüíûé áàëàíñ ãîðåíèÿ 31 Ìàòåðèàëû ãèäðîèçîëÿöèîííûå 313 – òåïëîèçîëÿöèîííûå 47, 274 – – âûñîêîòåìïåðàòóðíûå 303 – – ìèíåðàëîãè÷åñêîãî ïðîèñõîæäåíèÿ 303 – ôóòåðîâêè 251 Ìåòîä «çóá çà çóáîì» 425, 459 Ìåõàíèçì ïåðåìåùåíèÿ 374 Ìåõàíè÷åñêàÿ ïðî÷íîñòü 281 Ìîëèáäåí 310, 345, 411 Ìîùíîñòü ïå÷è ïîëåçíàÿ 270 – – óñòàíîâëåííàÿ (ïîëíàÿ) 269, 271 – òåïëîâîãî ïîòîêà 43 – òåïëîâûõ ïîòåðü (õîëîñòîãî õîäà) 270 – óäåëüíàÿ ïîâåðõíîñòíàÿ íàãðåâàòåëÿ 331 – ýëåêòðîäâèãàòåëÿ 377 Ìóëëèò 284 Ìóôåëèðîâàíèå 99, 316 Ìóôåëü 99, 173, 175, 181, 398 Í Íàãðåâ èíäóêöèîííûé 17 – èîííûé 464 – êîíöåâîé 454 – êîñâåííûé 17 – ìåñòíûé 454 – íåïðåðûâíî-ïîñëåäîâàòåëüíûé 417, 429, 459 – íåóñòàíîâèâøèéñÿ 228 – îäíîâðåìåííûé 416, 459 – ïîâåðõíîñòíûé 415, 455 – ïîñëåäîâàòåëüíûé 416, 456, 459
499 – ïðè ïîñòîÿííîé òåìïåðàòóðå ïå÷è 226, 235 – ïðè ïîñòîÿííîì òåïëîâîì ïîòîêå 223, 235 – ïðÿìîé 17, 443 – ðåãóëÿðíûé 228 Íàãðåâàòåëü 107 – ãëîáàðîâûé 325 – çàêðûòîãî òèïà 316 – èäåàëüíûé 330 – èç äèñèëèöèäà ìîëèáäåíà 308 – íåìåòàëëè÷åñêèé 316 – îòêðûòîãî òèïà 316 – ñåêöèîííûé 348 – ñèëèòîâûé 307, 325 – ñòåðæíåâîé 347 – òðóá÷àòûé 348 Íèîáèé 310 Î Îáîðóäîâàíèå ñèëîâîå 398 Îãíåóïîðíîñòü 274, 275, 280 Îãíåóïîðû 274 – àëþìîñèëèêàòíûå 287 – âîëîêíèñòûå 295 – âûñîêîãëèíîçåìèñòûå 287, 289 – êàðáèäíûå 294 – êàðáîôðàêñîâûå 294 – êîðóíäîâûå 287 – êðåìíåçåìèñòûå 285 – ìàãíåçèàëüíûå 290 – ìàãíåçèòîâûå 290 – ìíîãîøàìîòíûå 288 – ïîëóêèñëûå 287, 288 – ðåôðàêñîâûå 294 – òàëüêîâûå 291 – ôîðñòåðèòîâûå 291 – õðîìèòîâûå 292 – õðîìîìàãíåçèòîâûå 292 – öèðêîíèåâûå 293 – öèðêîíèñòûå 292 – öèðêîíîâûå 293 – øàìîòíûå 287 – øïèíåëüíûå 291 Îêíà 396 Îïàñíîñòü õèìè÷åñêîãî âîçäåéñòâèÿ 492 Îñòàíîâêà ïå÷è àâàðèéíàÿ 487
500 Îòâåðñòèÿ îñíîâíûå 252 Îõëàæäåíèå âîäÿíîå 410 Ï Ïåñîê 313 Ïå÷è àýðîäèíàìè÷åñêîãî ïîäîãðåâà 187 – áàðàáàííûå ïåðèîäè÷åñêîãî äåéñòâèÿ 138 – âàêóóìíûå ïîëóíåïðåðûâíîãî äåéñòâèÿ 183 – – óíèâåðñàëüíûå êàìåðíûå 183 – âàííû 100, 102 – – ñ âíåøíèì (íàðóæíûì) îáîãðåâîì 125 – – ñ âíóòðåííèì îáîãðåâîì 124 – – ýëåêòðîäíûå 122, 125 – âåðòèêàëüíûå 131, 144, 176, 177 – äâóõêàìåðíûå 112 – èäåàëüíûå 330 – êàìåðíûå 102, 107 – êîëîäöåâûå 119 – êîíòåéíåðíûå 181 – êîðèäîðíûå 150 – ìíîãîçîííûå 236 – ìíîãîêàìåðíûå 112 – ìíîãîðÿäíûå 143, 151, 153, 156 – îäíîçîííûå 235 – ðåòîðòíûå 138 – ñ âñòðîåííûì êîíâåéåðîì 142 – ñ âûíåñåííûì êîíâåéåðîì 142 – ñ êèïÿùèì ñëîåì äëÿ íàãðåâà ïðóòêîâ 463 – ñîïðîòèâëåíèÿ êîñâåííîãî äåéñòâèÿ 100, 122 – – ïðÿìîãî äåéñòâèÿ 99, 122 – ñî ñúåìíûì ñâîäîì 119 – ñ îòúåìíûì ïîäîì 133 – ñ øàãàþùèìè áàëêàìè 162 – òàðåëü÷àòûå 170 – øàõòíûå ìóôåëüíûå 118 – ýëåêòðîííî-ëó÷åâûå äëÿ íàíåñåíèÿ ïîêðûòèé íà ëåíòó 472 – ÿìíûå 119 Ïëàçìîòðîí 467 Ïëàñòèíà áåñêîíå÷íàÿ 53, 54, 60 Ïëèòà ïîäîâàÿ 397 Ïëîòíîñòü 220 – îãíåóïîðîâ 277
Ïðåäìåòíûé óêàçàòåëü – ïîòîêà èçëó÷åíèÿ ïîâåðõíîñòíàÿ 80 – – – ñïåêòðàëüíàÿ 82 – òåïëîâîãî ïîòîêà 43 Ïëîùàäü ïîäà 201 – – àêòèâíàÿ 202 – – ïîëíàÿ 202 Ïîâåðõíîñòü èçîòåðìè÷åñêàÿ 44 – ñàäêè òåïëîâîñïðèíèìàþùàÿ 224 – òåïëîîáìåíà 63 – òåïëîîòäàþùàÿ 63 Ïîä 207, 392 – êîâøîâûé 170 – ïóëüñèðóþùèé 383 – ðîëèêîâûé 379 Ïîääîí 153, 397 Ïîäèíà 109 Ïîæàðîîïàñíîñòü 492 Ïîêàçàòåëè ðàáîòû ïå÷è òîïëèâíîé 267 – – – ýëåêòðè÷åñêîé 269 – ïå÷è òåõíèêî-ýêîíîìè÷åñêèå 211 Ïîëå òåìïåðàòóðíîå 43 Ïîëîòíî êîíâåéåðíîå 145 Ïîðèñòîñòü 276, 277 Ïîñòîÿííàÿ Ñòåôàíà – Áîëüöìàíà 84 Ïîñòîÿíñòâî îáúåìà 282 Ïîòåðè àýðîäèíàìè÷åñêèå 187 – òåïëîòû èç-çà ìåõàíè÷åñêîé íåïîëíîòû ãîðåíèÿ 248, 250 – – èç-çà õèìè÷åñêîé íåïîëíîòû ãîðåíèÿ 248, 249 – – íà àêêóìóëÿöèþ êëàäêîé 248, 266 – – íà òåïëîâûå êîðîòêèå çàìûêàíèÿ 269 – – íåó÷òåííûå 248, 266 – – îò âûáèâàíèÿ ãàçîâ 248, 264 – – îò ïîäñîñà õîëîäíîãî âîçäóõà 248, 265 – – ñ îõëàæäàþùåé âîäîé 248, 265 – – ñ ïðîäóêòàìè ãîðåíèÿ 248, 249 – – òåïëîïðîâîäíîñòüþ ÷åðåç êëàäêó 248, 250 – – ÷åðåç îòâåðñòèÿ 248, 262 – – – – ïåðèîäè÷åñêè îòêðûâàþùèåñÿ 262 – – ÷åðåç ýêðàííóþ èçîëÿöèþ 261 Ïîòîê òåïëîâîé 43 Ïðåîáðàçîâàòåëü èîííûé 421 – ñòàòè÷åñêèé òèðèñòîðíîãî òèïà 421
Ïðåäìåòíûé óêàçàòåëü Ïðèáîðû èçìåðèòåëüíûå 398 – ïèðîìåòðè÷åñêèå 398 Ïðèâîä ãèäðàâëè÷åñêèé 163, 365, 367, 381 – ãðóïïîâîé 158 – èíäèâèäóàëüíûé 158 – ïíåâìàòè÷åñêèé 163, 365, 368 – ðó÷íîé 365, 369 – ðû÷àæíûé 168 – õðàïîâîé 158 – öåïíîé 168 – øåñòåðåí÷àòûé 158 – ýêñöåíòðèêîâûé 163, 169 – ýëåêòðîìåõàíè÷åñêèé 163, 167, 365, 366, 381 Ïðîäóêòû ñãîðàíèÿ 30 Ïðîåêò – ðàáî÷èé 208 – òåõíè÷åñêèé 208 Ïðîæèã ñàæè 484 Ïðîèçâîäèòåëüíîñòü ìåõàíèçìà 375 – îáîðóäîâàíèÿ ãîäîâàÿ 214 – ïå÷è 198, 244 – – óäåëüíàÿ 204 Ïðîñòðàíñòâî ïå÷è 201 Ïðî÷íîñòü ìåõàíè÷åñêàÿ îãíåóïîðîâ 274, 281 Ïûëå- è ãàçîâûäåëåíèå 492 Ð Ðàáîòû ïóñêîíàëàäî÷íûå 480 Ðàçìåðû íàãðåâàòåëÿ 332 – ïå÷è âíóòðåííèå 201 – – îñíîâíûå 201 Ðàçðóøåíèå îãíåóïîðîâ âíåçàïíîå 281 Ðàñõîä – âîçäóõà äåéñòâèòåëüíûé 28 – – òåîðåòè÷åñêèé 28 – òåïëîòû íà íàãðåâ àòìîñôåðû 249 – – – – òàðû 248 – òîïëèâà 267 – – óäåëüíûé 267 – – óñëîâíîãî 267 – – – óäåëüíûé 267 – ýëåêòðîýíåðãèè óäåëüíûé 270 Ðàñõîäû çàâîäñêèå 209 – öåõîâûå 209
501 Ðàñ÷åò – íà ïðî÷íîñòü 378 – ðîëèêîâ 380 Ðàñøèðåíèå òåðìè÷åñêîå 279 Ðåæèì íåóñòàíîâèâøèéñÿ 228 – óñòàíîâèâøèéñÿ (ðåãóëÿðíûé) 61, 228 Ðåìîíòîïðèãîäíîñòü 489 Ðîçæèã âàííû 126 Ðîëèêè 379 Ñ Ñàäêà 218 Ñâå÷à 404, 409 Ñâîä ïå÷è 207, 393 – – àðî÷íûé 207 – – ïîäâåñíîé 207 – – ñúåìíûé 206 Ñåáåñòîèìîñòü îáðàáîòêè 212 – ïå÷è çàâîäñêàÿ 209 Ñåëèòðà 122 Ñèëèò 324 Ñèëëèìàíèò 285 Ñèñòåìà âàêóóìíàÿ 180 – îòêà÷íàÿ 180 Ñêèí-ýôôåêò 418 Ñêîáà ïðóæèíÿùàÿ 408 Ñëîé îãíåóïîðíûé 251, 273 – òåïëîèçîëÿöèîííûé 251, 273 Ñîëè 121 Ñîïðîòèâëåíèå äåôîðìàöèè ïîä íàãðóçêîé ïðè âûñîêèõ òåìïåðàòóðàõ 280 – òåïëîâîå 222 – òåðìè÷åñêîå 51 Ñîñòàâ ïðîäóêòîâ ñãîðàíèÿ 30 – òîïëèâà 18 – õèìèêî-ìèíåðàëîãè÷åñêèé îãíåóïîðîâ 275 Ñïëàâû æàðîïðî÷íûå 311, 361 – æàðîñòîéêèå 311, 361 – æåëåçîõðîìîàëþìèíèåâûå 306, 316 – íèêåëüõðîìîâûå 306, 316 – ñîïðîòèâëåíèÿ 305 Ñïîñîá âûãîðàþùèõ äîáàâîê 302 – ïåíîêåðàìè÷åñêèé 302 – óïðî÷íåíèÿ îãíåóïîðîâ 276 – ôîðìîâàíèÿ îãíåóïîðîâ 276 – õèìè÷åñêèé 302
502 Ñïîñîáíîñòü èçëó÷àòåëüíàÿ 84 Ñðîê îêóïàåìîñòè ðàñ÷åòíûé 216 Ñòàëè 311 Ñòàíîê äëÿ çàêàëêè êóëà÷êîâûõ âàëèêîâ 430 – – – ïðîêàòíûõ âàëêîâ 431 – – – øååê êîëåí÷àòûõ âàëîâ 430 Ñòàíöèÿ íàòÿæíàÿ 145 – ïðèâîäíàÿ 145 Ñòàðåíèå 307 Ñòåíä 134 Ñòåíêà ïå÷è 207, 392 Ñòåïåíü ÷åðíîòû 84 Ñòîèìîñòü åäèíèöû îáîðóäîâàíèÿ 212 – íàãðåâà 211 Ñóøêà ïå÷è 481 Ò Òàíòàë 310, 346 Òåëî àáñîëþòíî áåëîå 81 – – ïðîçðà÷íîå 81 – – ÷åðíîå 81 – ðàáî÷åå 16, 17 – ñåðîå 81 – òåïëîòåõíè÷åñêè ìàññèâíîå 222 – – òîíêîå 221 Òåìïåðàòóðà áåçðàçìåðíàÿ 57, 230 – ãîðåíèÿ òîïëèâà (êàëîðèìåòðè÷åñêàÿ, òåîðåòè÷åñêàÿ, äåéñòâèòåëüíàÿ) 18, 31 – íàãðåâàòåëÿ ìàêñèìàëüíî äîïóñòèìàÿ 328 – – ðåêîìåíäóåìàÿ ðàáî÷àÿ 328 – îòíîñèòåëüíàÿ 57, 230 Òåìïåðàòóðîïðîâîäíîñòü 220 Òåîðèÿ(è) ïå÷åé – îáùàÿ 13 – ÷àñòíûå 13 Òåïëîâàÿ ïðîâîäèìîñòü 51 Òåïëîâûå êîðîòêèå çàìûêàíèÿ 268 Òåïëîåìêîñòü 220, 278 Òåïëîèçîëÿöèÿ – çàùèùåííàÿ 301 – îòêðûòàÿ (íåçàùèùåííàÿ) 301 Òåïëîíîñèòåëü 42 – æèäêèé 120 Òåïëîîáìåí – ëó÷èñòûé 42 – ñëîæíûé 42
Ïðåäìåòíûé óêàçàòåëü Òåïëîïåðåäà÷à 42 Òåïëîïðîâîäíîñòü 42, 220, 278 Òåïëîñìåíà 282 Òåïëîòà àêêóìóëèðîâàííàÿ 240 – âîçäóõà ôèçè÷åñêàÿ 246 – ãîðåíèÿ ðàñïîëàãàåìàÿ 34 – ìåòàëëà ôèçè÷åñêàÿ 247 – íà íàãðåâ àòìîñôåðû 248, 249 – – – òàðû 248 – îò ãîðåíèÿ òîïëèâà 246 – îòõîäÿùèõ äûìîâûõ ãàçîâ 248, 249 – ïîëåçíàÿ 245, 248 – òîïëèâà ôèçè÷åñêàÿ 246 – ýêçîòåðìè÷åñêèõ ðåàêöèé 247 Òåïëîòâîðíîñòü òîïëèâà 18, 25 Òåðìîïàðà 109 Òåðìîñòîéêîñòü 274, 282 Òèãåëü 122, 125 Òêàíü ãðàôèòîâàÿ 348 Òîêè âûñîêîé ÷àñòîòû 17, 421 – ïðîìûøëåííîé ÷àñòîòû 17, 433 – Ôóêî 17 Òîëêàòåëü 153, 154, 381 Òîëùèíà áåçðàçìåðíàÿ 57, 231 Òîïëèâî 18 – ãàçîîáðàçíîå 19, 37, 200 – æèäêîå 21, 36, 200 – óñëîâíîå 26 Òðèäèìèò 284 Òðóáà(û) ðàäèàöèîííàÿ(ûå) 361 – ïåòëåîáðàçíàÿ 362 – ïðÿìàÿ (ïðÿìîòî÷íàÿ) 361 – òóïèêîâàÿ 363 – U-îáðàçíàÿ 363 – W-îáðàçíàÿ 363 Ó Óðàâíåíèå ïîäîáèÿ 78 – ñïëîøíîñòè (íåïðåðûâíîñòè) 64, 75 – Ôóðüå – Êèðõãîôà 67 Óñèëèå òÿãîâîå 377 Óñëîâèÿ ìåñòíûå 198 Óñòàíîâêà äëÿ ãàçîâîé öåìåíòàöèè øåñòåðåí ñ íàãðåâîì ÒÂ× 431 – äëÿ çàêàëêè çóáüåâ øåñòåðåí 460 – – – øàðèêîâ ñ íàãðåâîì ÒÂ× 431 – äëÿ íàãðåâà ÷óãóííûõ ãèëüç ÒÏ× 434 – – – ýëåêòðîííûì ïó÷êîì 471
Ïðåäìåòíûé óêàçàòåëü – äëÿ îáðàáîòêè ïðóòêîâ 444 – äëÿ îòæèãà â çàùèòíîé àòìîñôåðå ëàòóííûõ è ìåäíî-íèêåëåâûõ òðóá 445 – èîííîé öåìåíòàöèè 465 – êîíâåéåðíàÿ 376 – ïëàçìåííàÿ ïðîòÿæíàÿ äëÿ çàêàëêè ïðîâîëîêè 469 – ýëåêòðîòåðìè÷åñêàÿ 15, 16 Óñòðîéñòâî íàòÿæíîå 376 Ô Ôîðìà è ðàçìåðû 198, 277 Ôîðìóëà Äîáðîõîòîâà 262 – Øòåéíìåòöà 418 Ôóòåðîâêà 107, 206, 251, 252 –, òîëùèíà ñëîåâ 206, 252 –, ÷èñëî ñëîåâ 251 –, ýñêèç 252 Ö Öåìåíò 313 Öåíà ïå÷è 210 Öèëèíäð áåñêîíå÷íûé 53, 58, 62 × ×èñëî Áèî 57
503 – Ãðàñãîôà 76 – Íóññåëüòà 75 – Ïðàíäòëÿ 76 – Ðåéíîëüäñà 75 – Ôóðüå 57, 230 – Ýéëåðà 76 Ø Øàãàíèå 162 Øèðèíà ïå÷è 201, 203 Øîâ òåìïåðàòóðíûé 206, 391 Øóì 492 Ù Ùåáåíü 313 Ùåëî÷è 121 Ý Ýêðàí 91, 182, 261, 411 Ýëåêòðîäû ïå÷åé-âàíí 325 Ýëåêòðîíàãðåâàòåëè êàðáèäêðåìíèåâûå 307 – ðàäèàöèîííûå 327 – òðóá÷àòûå 325, 352 Ýëåêòðîïðîâîäíîñòü 279 Ýëåêòðîòåðìèÿ 15 Ýëåêòðîýíåðãèÿ 199
Ó÷åáíîå èçäàíèå
Êñåíîôîíòîâ Àëåêñàíäð Ãðèãîðüåâè÷ ÐÀÑ×ÅÒ È ÊÎÍÑÒÐÓÈÐÎÂÀÍÈÅ ÍÀÃÐÅÂÀÒÅËÜÍÛÕ ÓÑÒÐÎÉÑÒ Ðåäàêòîð Å.Î. Åãîðîâà Òåõíè÷åñêèé ðåäàêòîð Ý.À. Êóëàêîâà Õóäîæíèê Í.Ã. Ñòîëÿðîâà Êîððåêòîð Î.Â. Êàëàøíèêîâà Êîìïüþòåðíàÿ ãðàôèêà Ò.Í. Àâåð÷èâîé, Ì.À. Ãîëóáà, Î.Â. Ëåâàøîâîé, Â.À. Ôèëàòîâîé Êîìïüþòåðíàÿ âåðñòêà È.Ä. Çâÿãèíöåâîé Îðèãèíàë-ìàêåò ïîäãîòîâëåí â Èçäàòåëüñòâå ÌÃÒÓ èì. Í.Ý. Áàóìàíà. Ñåðòèôèêàò ñîîòâåòñòâèÿ ¹ ÐÎÑÑ RU. AE51. H. 16228 Ïîäïèñàíî â ïå÷àòü 30.10.13. Ôîðìàò 60 × 901/16. Óñë. ïå÷. ë. 31,5. Òèðàæ 1000 ýêç. (1-é ç-ä 1–500). Çàêàç ¹ Èçäàòåëüñòâî ÌÃÒÓ èì. Í.Ý. Áàóìàíà. 105005, Ìîñêâà, 2-ÿ Áàóìàíñêàÿ óë., ä. 5, ñòð. 1. E-mail: press@bmstu.ru http://www.baumanpress.ru Îòïå÷àòàíî â òèïîãðàôèè ÌÃÒÓ èì. Í.Ý. Áàóìàíà. 105005, Ìîñêâà, 2-ÿ Áàóìàíñêàÿ óë., ä. 5, ñòð. 1. E-mail: baumanprint@gmail.com