Способы электрического нагрева

Основные методы и способы преобразования электрической энергии в тепловую классифицируют следующим образом. Различают прямой и косвенный электрический нагрев.

При прямом электронагреве преобразование электрической энергии в тепловую происходит в результате прохождения электрического тока непосредственно по нагреваемому телу или среде (металл, вода, молоко, почва и т. п.). При косвенном электронагреве электрический ток проходит по специальному нагревательному устройству (нагревательному элементу), от которого тепло передается нагреваемому телу или среде посредством теплопроводности, конвекции или излучения.

Существует несколько видов преобразования электрической энергии в тепловую, которые определяют способы электрического нагрева.

Протекание электрического тока по электропроводящим твердым телам или жидким средам сопровождается выделением тепла. По закону Джоуля — Ленца количество тепла Q=I 2 Rt, где Q — количество, тепла, Дж; I — сила тока, А; R — сопротивление тела или среды, Ом; t — время протекания тока, с.

Нагрев сопротивлением может быть осуществлен контактным и электродным способами.

Контактный способ применяется для нагрева металлов как по принципу прямого электрического нагрева, например в аппаратах электроконтактной сварки, так и по принципу косвенного электрического нагрева — в нагревательных элементах.

Электродный способ применяется для нагрева неметаллических проводящих материалов и сред: воды, молока, сочных кормов, почвы и др. Нагреваемый материал или среда помещается между электродами, к которым подводится переменное напряжение.

Электрический, ток, протекая по материалу между электродами, нагревает его. Обычная (недистиллированная) вода проводит электрический ток, так как в ней всегда содержится некоторое количество солей, щелочей или кислот, которые диссоциируют на ионы, являющиеся носителями электрических зарядов, то есть электрического тока. Аналогична природа электропроводности молока и других жидкостей, почвы, сочных кормов и т. п.

Прямой электродный нагрев осуществляется только на переменном токе, так как постоянный ток вызывает электролиз нагреваемого материала и его порчу.

Электронагрев сопротивлением нашел широкое применение в производстве в связи с его простотой, надежностью, универсальностью и невысокой стоимостью нагревательных устройств.

В электрической дуге, возникающей между двумя электродами в газообразной среде, происходит превращение электрической энергии в тепловую.

Для зажигания дуги электроды, присоединенные к источнику питания, на мгновение соприкасают, а затем медленно разводят. Сопротивление контакта в момент разведения электродов сильно нагревается проходящим по нему током. Свободные электроны, постоянно движущиеся в металле, с повышением температуры в месте соприкосновения электродов ускоряют свое движение.

С ростом температуры скорость свободных электронов настолько возрастает, что они отрываются от металла электродов и вылетают в воздушное пространство. При движении они сталкиваются с молекулами воздуха и расщепляют их на положительно и отрицательно заряженные ионы. Происходит ионизация воздушного пространства между электродами, которое становится электропроводным.

Различают прямой и косвенный электродуговой нагрев. Основное практическое применение находит прямой электродуговой нагрев в дуговых электросварочных установках. В установках косвенного нагрева дуга используется как мощный источник инфракрасных лучей.

Если в переменное магнитное поле поместить кусок металла, то в нем будет индуктироваться переменная э. д. с, под действием которой в металле возникнут вихревые токи. Прохождение этих токов в металле вызовет его нагрев. Такой способ нагрева металла называется индукционным. Устройство некоторых индукционных нагревателей основано на использовании явления поверхностного эффекта и эффекта близости.

Для индукционного нагрева используются токи промышленной (50 Гц) и высокой частоты (8—10 кГц, 70—500 кГц). Наибольшее распространение получил индукционный нагрев металлических тел (деталей, заготовок) в машиностроении и при ремонте техники, а также для закалки металлических деталей. Индукционный способ может использоваться также для нагрева воды, почвы, бетона и пастеризации молока.

Физическая сущность диэлектрического нагрева заключается в следующем. В твердых телах и жидких средах с плохой электрической проводимостью (диэлектриках), помещенных в быстропеременное электрическое поле, электрическая энергия превращается в тепловую.

В любом диэлектрике имеются электрические заряды, связанные межмолекулярными силами. Эти заряды называются связанными в отличие от свободных зарядов в проводниковых материалах. Под действием электрического поля связанные заряды ориентируются или смещаются в направлении поля. Смещение связанных зарядов под действием внешнего электрического поля называется поляризацией.

В переменном электрическом поле происходит непрерывное перемещение зарядов, а следовательно, и связанных с ними межмолекулярными силами молекул. Энергия, затрачиваемая источником на поляризацию молекул непроводниковых материалов, выделяется в виде тепла. В некоторых непроводниковых материалах есть небольшое количество свободных зарядов, которые создают под действием электрического поля незначительный по величине ток проводимости, способствующий выделению дополнительного тепла в материале.

Высокочастотный диэлектрический нагрев — перспективный способ нагрева и применяется главным образом для сушки и тепловой обработки древесины, бумаги, продуктов и кормов (сушки зерна, овощей и фруктов), пастеризации и стерилизации молока и т. п.

Электронно-лучевой (электронный) нагрев

При встрече потока электронов (электронного луча), ускоренных в электрическом поле, с нагреваемым телом электрическая энергия превращается в тепловую. Особенностью электронного нагрева является высокая плотность концентрации энергии, составляющая 5х10 8 кВт/см2, что в несколько тысяч раз выше, чем при электродуговом нагреве. Электронный нагрев применяется в промышленности для сварки очень мелких деталей и выплавки сверхчистых металлов.

Кроме рассмотренных способов электронагрева, в производстве и быту находит применение инфракрасный нагрев (облучение).

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник

Устройство и принцип работы накопительного водонагревателя

Содержание

Содержание

Накопительный водонагреватель, в отличие от проточного, постоянно содержит в себе заданный объем воды, который нагревается и поддерживается в определенных температурных пределах. Из чего состоит бойлер и как обеспечивает постоянный запас горячей воды, мы расскажем в данной статье.

Конструкция

Накопительные водонагреватели разделяются по способу передачи тепловой энергии к жидкости на модели прямого или косвенного нагрева.

По типу применяемых энергоресурсов выделяют электрическое и газовое оборудование.

Наиболее распространенными в быту являются электрические бойлеры прямого нагрева. Поэтому на его примере мы рассмотрим конструктивные особенности устройства:

Внешний корпус — предотвращает разрушение теплоизоляции и дополнительно защищает бойлер от механических воздействий извне.

Теплоизоляция — замедляет естественное остывание воды в баке за счет теплообмена с окружающей средой.

Внутренний бак — заполняемая водой емкость.

Трубка подачи холодной воды — точка подачи жидкости из центральной или локальной системы к бойлеру.

Трубка отбора горячей воды — узел подключения нагретой жидкости к смесителям и кранам в жилище.

Нагревательный элемент — у электрических моделей представлен тэном.

Магниевый анод — выполняет защитные функции основных элементов от разрушающего воздействия электрохимических процессов.

Термостат — фиксирует и регулирует температуру жидкости.

Блок управления и сигнализации — позволяет регулировать величину нагрева, контролировать текущие процессы, устанавливать режимы работы.

В каталоге накопительных водонагревателей представлены модели различной ценовой категории. Что обусловлено отличиями комплектующих элементов и их характеристиками.

Корпус

Помимо защиты теплоизоляции выполняет декоративную функцию и повторяет форму внутреннего бака водонагревателя. Могут быть из металла или полимерных материалов. Конструктивно изготавливаются плоскими, цилиндрическими, прямоугольными (призмовидными), узкими.

По способу фиксации на стене существуют вертикальные и горизонтальные модели. Первый вариант более востребован за счет высокой энергоэффективности и быстрого нагрева. Второй тип актуален в помещениях с низкими потолками или местах, где размещение стандартного накопительного водонагревателя невозможно. Также существуют универсальные модели, которые допустимо располагать и горизонтально, и вертикально.

Теплоизоляция

Выполняется слоем вспененного полиуретана или поролона, заполняющего пространство между корпусом и баком. Вещество отличается большим количеством воздушных включений.

Чем больше слой теплоизоляции, тем дольше происходит передача тепловой энергии от теплоносителя к окружающей среде. Достаточной толщиной считается теплоизоляция от 3 см и более. Нагретая вода длительно сохраняет заданные тепловые показатели, снижая потребность в повторном включении нагревательного тэна.

Предназначен для наполнения нагреваемой жидкостью, поэтому обязательно должен обеспечить надлежащую прочность и герметичность. Бак, не выдерживающий давления воды, может покрыться трещинами и преждевременно выйти из строя.

В основе бака используется сварная стальная конструкция, которую изнутри покрывают антикоррозийным составом:

В зависимости от модели накопительного водонагревателя объем бака варьируется в пределах от 10 до 200 л. Размеры подбираются в соответствии с количеством человек, использующих горячую воду и точек водозабора.

Количество человек, потребляющих горячую воду

Количество человек, потребляющих горячую воду друг за другом

Количество водозаборных точек в доме

Минимальный объем бойлера, л

Нормальный объем бойлера, л

Некоторые производители изготавливают бак полностью из нержавеющей стали. Такие баки защищены от коррозии, устойчивы к воздействиям агрессивных веществ до момента нарушения защитного слоя.

Трубки холодной и горячей воды

Вода из системы подается через специальный патрубок, выведенный в нижнюю часть бака. Дополнительно трубка холодной воды ограничивается рассекателем — барьером, препятствующим смешиванию нагретой и холодной жидкости.

Трубка для отбора горячей воды выведена в верхнюю часть бака, где скапливается наиболее горячий слой.

Если в подключенном накопительном водонагревателе открутить выходной шланг, жидкость вытекать не будет. Максимум выльется 0,3–0,5 л из верхнего слоя, а все, что ниже уровня, останется в баке.

Та же ситуация, если открутить только шланг подачи холодной воды. Перекрытый выход не даст замещения воды воздухом, и движение жидкости будет слабым или вовсе не начнется. Дополнительным препятствием на пути слива воды с бака выступает обратный клапан.

Тэны состоят из нити накала в керамическом или кварцевом наполнителе и электрических выводов. Омическое сопротивление нити определяет мощность нагревателя. Некоторые виды бойлеров могут оснащаться несколькими тэнами для повышения производительности и возможности экономии электроэнергии. Конструктивно все электрические тэны разделяются на мокрые и сухие.

Сухие тэны закрыты стеатитовым или керамическим кожухом, внутри которого расположен нагревательный элемент, отделенный от диэлектрической колбы воздушным зазором. В более дорогих моделях зазор заполняется маслом, у которого выше теплопроводность и больше энергоэффективность.

Представлен в виде магниевой трубки в центре бака водонагревателя. Является более активным элементом, чем медь, покрывающая тэн. Поэтому оксид кремния выпадает в виде осадка именно на магниевом аноде, увеличивая продолжительность службы нагревательного элемента.

Термостат

Измеряет температуру воды в текущий момент. В случае нагрева до установленного предела, к примеру, 75°С, отключает цепь питания. В накопительных водонагревателях могут использоваться механические или электронные термостаты.

Механический контролирует температуру за счет биметаллической пластины, которая деформируется от нагрева и перемещает контакты. Электронные модели оснащаются терморезистором, который изменяет свое оммическое сопротивление пропорционально степени нагрева.

Блок управления

Представлен кнопочным или сенсорным модулем в нижней части накопительного водонагревателя. Термометр может выполняться стрелочным или на электронном табло. Позволяет выставлять максимальную температуру нагрева, переключать режимы работы.

Современные модели могут включать в себя дистанционное управление через мобильное приложение. Некоторые оснащены функцией почасового программирования на сутки или неделю.

Принцип действия

Смонтированный и правильно подключенный к системе водоснабжения бойлер работает по следующему принципу:

Давление в емкости снижается, пока не станет меньше напора от патрубка с холодной водой.

Открывается обратный клапан, который не позволяет воде вернуться из накопительного водонагревателя обратно в систему, и обеспечивает подачу новой порции жидкости из трубопровода.

Рассекатель, установленный над патрубком подачи холодной воды препятствует смешиванию с уже нагретой жидкостью. Холодный поток заполняет нижний объем, сохраняя верхний слой теплым.

При достаточном заполнении холодной водой погружной датчик температуры остывает и замыкает контакты цепи питания нагревательного тэна.

Тэн, расположенный в нижней части бака, подогревает холодную воду. За счет конвекции теплая жидкость поднимается вверх, освобождая место для холодного потока.

При заполнении бака давление воды восстановится и перекроет обратный клапан.

Вода постепенно нагреется до установленной температуры. По достижении данной отметки термостат даст сигнал на отключение тэна.

Накопительный водонагреватель останется в таком состоянии до тех пор, пока не начнется повторное использование горячей воды или пока жидкость в баке не остынет естественным способом. За счет теплоизоляции бойлера естественное остывание занимает несколько часов.

Подводя итоги

Накопительный водонагреватель отлично подходит как для квартир, так и для частных домов и дач. Правильно подобранная модель в течении многих лет может обеспечивать горячей водой всю семью.

Слабым местом любого бойлера является нагревательный элемент, страдающий отложениями известкового налета. Жесткая вода может разрушить тэн за несколько лет. Поэтому всем накопительным водонагревателям рекомендуется проводить периодическое техобслуживание с заменой магниевого анода.

Источник

Вопрос №1 Объясните электрический нагрев и его применение, способы электрического нагрева.

Вопрос №1 Объясните электрический нагрев и его применение, способы электрического нагрева.

Электронагрев широко применяется на предприятиях электромашиностроения при производстве фасонного литья из металлов и сплавов, нагрева заготовок перед обработкой давлением, термической обработки деталей и узлов электрических машин, сушки изоляционных материалов и т.д.

—Индукционный нагрев происходит за счет преобразования энергии электромагнитного поля в тепловую посредством наведения в нагреваемом теле вихревых токов. Этот вид нагрева основан на законе Джоуля-Ленца и применяется в установках прямого и косвенного действия.

—Дуговой нагрев происходит за счет теплоты электрической дуги, возникающей между электродами. Применяется в установках прямого и косвенного действия.

—Диэлектрический нагрев происходит за счет сквозных токов проводимости и смещения при поляризации. В этом случае полупроводник или непроводящий материал помещают в высокочастотное электрическое поле.

— Электронно- или ионно-лучевой нагрев происходит за счет тепловой энегрии, возникающей при столкновении быстродвижущихся электронов или ионов, ускоренных электрическим полем, с поверхностью нагреваемого объекта.

— Плазменный нагрев основан на нагреве газа за счет пропускания его через дуговой разряд или высокочастотное поле(электромагнитное или электрическое). Полученная таким образом низкотемпературная плазма используется для нагрева различных сред.

— Лазерный нагрев происходит за счет поглощения высококонцентрированных потоков световой энергии поверхностью нагреваемых объектов. Такие потоки энергии получаются в лазерах- оптических квантовых генераторах.

Вопрос №5 Объясните назначение, основные элементы, органы управления, режимы работы электрической схемы установки печи сопротивления.

Назначение. Для управления, защиты и сигнализации камерной ЭПС.
Основные элементы:

АТ- автотрансформатор трехфазный, для питания нагревательных печей;

АД с ЭМТ – асинхронный двигатель с электромагнитным тормозом, для подъема и опускания двери камеры, реверсивный;

КП и КО – контакторы подъема и опускания двери камеры;

ВКП и ВКО – выключатели конечные поднятого и опущенного состояния двери;

РП – реле промежуточное, для коммутации цепи КЛ;

ДТ- датчик температуры печи;

УП –универсальный переключатель («ручное»-0-«автоматическое»), для выбора режима управления;

Кн.П, Кн.О, Кн.С – кнопки «Подъема», «Опускания», «Стоп» двери.
Режимы работы:
— автоматичекий- основной, от ПТК;

— ручной – резервный, от УП.

Рисунок 3- Дуговые электрические печи прямого (А) и косвенного (Б) нагрева

Дуговые печи прямого нагрева предназначены для выплавки высоколегированных сортов стали. Обычно это трехфазные печи.

Основные элементами печи являются:

— стальной кожух(7), внутри которого находятся огнеупорная футеровка (6), а сверху – свод печи (4), через который введены электроды;

— электроды (3), которые могут перемещаться вертикально с помощью механизма подъема (2);

— вспомогательные устройства, предназначенные для наклона печи, ее загрузки и выгрузки и другие.

Принцип действия состоит в следующем. Электрическая дуга горит между электродами и нагреваемым материалом (скрапом). Под действием температур скрап расплавляется, и жидкий металл стекает в подину. В шихте образуются колодцы, в которые опускают электроды до тех пор, пока они не достигнут расплавленного металла на подине печи. При повышении уровня расплавленного метла электроды автоматически поднимаются, что предотвращает короткое замыкание.

Горящая дуга не стабильна, длина ее меняется от короткого замыкания до обрыва. Причиной этого является обвал и перемещение скрапа.

Период расплавления считается законченным, когда весь металл в ванне печи перешел в жидкое состояние. Образующиеся шлаки всплывают на поверхность и затем удаляются.

Ванна с металлом образует естественную нулевую точку трехфазной цепи, поэтому печь оказывается включенной в трехпроводной системе трехфазного тока без «нулевого провода»

Вопрос № 10 Описать устройство и принцип работы дуговых электрических печей косвенного нагрева (Б).

Рисунок 3- Дуговые электрические печи прямого (А) и косвенного (Б) нагрева

Дуговые печи косвенного нагрева предназначены для переплава цветных металлов и их сплавов, выплавки некоторых сортов чугуна и никеля. Обычно – это однофазные печи.

Основными элементами печи являются:

— стальной кожух (6), внутри которого находится огнеупорная футеровка (5), расположенный горизонтально;

— электроды (3), расположенные по оси цилиндрической ванны, которые перемещаются с помощью механизма подачи;

-вспомогательные устройства, предназначенные для непрерывного качания печи в процессе работы, ее загрузки (выгрузки) и другие.

Принцип действия состоит в следующем. Электрическая дуга между электродами, расположенными над нагреваемым материалом. Теплообмен между электрической дугой и материалом осуществляеся, в основном, за счет излучения. Выделяемая энергия поглощается материалом, что приводится к его нагреванию и расплавлению.

Печь после расплавления части шихты работает с непрерывным качанием, осуществляемым ЭП от реверсивного двигателя. При такоц работе обеспечиваетя более равномерный нагрев футеровки печи, что повышает срок службы. Кроме того, нагретые прямые излучением дуги части футеровки периодически омываются и охлаждаются расплавленным металлом, более холодным, чем футеровка.

Одновременно улучшается качество металла за счет его перемещения.

Подача электродов осуществляется автоматически или вручную.

Дуговые печи с косвенным нагревом имеют небольшую емкость до 0,5т.

Достоинством таких печей является значительно меньший угар металла, по сравнению с печами прямого действия, так как дуга находится на некотором удалении от расплавленного материала.

Вопрос № 11 Описать устройство, принцип работы индукционной канальной электрической печи (Б).

Рисунок 4- Схема и конструкция индукционных тигельной (А) и канальной (Б) печей

Индукционные канальные печи (ИКП) работают только на промышленной частоте.

Канал с расплавленным металлом (1) является короткозамкнутым витком вторичной обмотки трансформатора.

В канале расходуется 90-95% подведенной к печи электрической энергии. С целью уменьшения потока рассеяния (Ф) первичную и вторичную обмотку располагают на одном стержне магнитопровода, по которому проходит основной магнитный поток (Ф₁).

Магнитный поток первичной обмотки Ф₁, пересекая канал с металлом, наводит в нем ЭДС.

Возникающий в короткозамкнутом витке (канал с металлом) ток, проходя по металлу, выделяет теплоту согласно закону Джоуля –Ленца.

По конструкции ИКП представляет собой футерованную ванну (7), заключенную в металлической корпус (6).

Индукционная единица состоит из индуктора (3), шихтованного магнитопровода (2) из трансформаторной стали и подового камня (10) с охватывающими индуктор плавильными каналами (1). Для слива металла (8) через носок (4) печь наклоняется при помощи гидро- или электропривода.

Загрузку печи ведут сверху через проем, закрытый во время плавки футерованной крышкой (5).

Подъем крышки производится гидро- или электроприводом. Подовый камень (10) охлаждение воздухом при помощи вентилятора (9) через зазор между индуктором и подовым камнем.

ЭСН к индуктору подводится по гибким кабелям.

Достоинством ИКП является их высокий энергетический КПД, достигающий 60-95%.

Вследствие большого зазора между индуктором и каналом печи, что вызвано необходимостью футеровки, реактивная мощность печи в несколько раз больше ее активной мощности, поэтому естественный cos φ= 0,3..0,7.

Меньшие значения коэффициента мощности соответствует ИКП для плавки металлов с низким (медь, алюминий) удельным сопротивлением, а большие значения – с высоким (сталь, чугун).

Особенностями ИКП являются:

-необходимость непрерывного режима работы,

-необходимость оставления части металла при сливе,

-сложность перехода к плавке других металлов.

Вопрос № 12 Описать устройство, принцип работы индукционной тигельной электрической печи (А).

Рисунок 4- Схема и конструкция индукционных тигельной (А) и канальной (Б) печей

Индукционные тигельные печи (ИТП) работают на промышленных, средних и высоких частотах.

ИТП состоит из индуктора (1), подключаемого к источнику питания переменного тока, расплавленного металла (2), находящегося внутри огнеупорного тигля (4), и магнитопровода внешнего (3), применяемого в мечах большой емкости.

Магнитопровод предназначен для экранирования от полей рассеяния индуктора и уменьшения потерь энергии.

Кроме того, ИТП имеют механизм подъема крышки(5), наклона печи, загрузки.

В ИТП большой емкости применяются источники питания промышленной частоты, средней и малой емкости – повышенной и высокой частоты.

КПД печи определяется зазором между индуктором и садкой. При уменьшении толщины стенки тигля электрически КПД увеличивается, а тепловой- уменьшается.

Общий КПД составляет 50-70%.

Естественный коэффициент мощности ИПТ невысок cos φ= 0,8..0,3

Для компенсации реактивной мощности требуется установка конденсаторных батарей.

Печи могут работать с оставлением сплава (25-30% емкости тигля) или без него.

В тигель можно загрузить любую шихту: отходы литейного производства, чушки, мелкую стружку и т.п.

Неэлектропроводные тигли изготавливают из кварцитовых, магнезитовых, циркониевых масс. Они размещаются внутри индуктора, не поглощают энергии электромагнитного поля и одновременно являются теплоизоляторами между расплавленным металлом и охлаждаемыми стенками индуктора.

Электропроводящие тигли изготавливают из жароупорных сталей, легированных чугунов и графитов. Они поглощают наибольшую часть энергии переменного электромагнитного поля. Нагрев осуществляется косвенный: излучением до расплавления, а после- контактный. Наружные стенки таких тиглей должны быть изолированы о внутренних стенок индуктора.

Индукторы изготавливают из медной трубки, охлаждаемой водой, накладываемой в один слой. Обмотка состоит из нескольких катушек, имеющих раздельное охлаждение.

Магнитопроводы являются средством защиты каркаса печи от нагрева магнитным полем.

ИТП выпускают различных емкостей, мощностей и частот питающей сети

Вопрос №15 Приведите методы ультразвуковой обработки металлов. Опишите назначение и устройство акустического узла ультразвукового станка (А).

Рисунок 7- Схема акустического узла ультразвукового станка(А) и ультразвуковой ванны(Б)

В промышленности ультразвук используется по трем основным направлениям: силовое воздействие на материал, интенсификация и ультразвуковой контроль процессов.

Силовое воздействие на материал применяется для механической обработки твердых и сверхтвердых сплавов, получения стойких эмульсий и т.п.

Наиболее часто применяются две разновидности ультразвуковой обработки на характерных частотах 16…30кГц:

— размерную обработку на станках с применением инструментов;

— очистку в ваннах с жидкой средой.

Основным рабочим механизмом ультразвукового станка является акустический узел. Он предназначен для приведения рабочего инструмента в колебательное движение. Акустический узел получает питание от генератора электрических колебаний (обычно ламповый), к которому подключается обмотка (2). Главным элементом акустического узла является магнитострикционный (или пьезоэлектрический) преобразователь энергии электрических колебаний в энергию механических упругих колебаний – вибратор (1).

Колебания вибратора, который попеременно удлиняется и укорачивается с ультразвуковой частотой в направлении магнитного поля обмотки, усиливаются концентратором (4), присоединенным к торцу вибратора. К концентратору крепится стальной инструмент (5) так, чтобы между торцом и обрабатываемой деталью (6) оставался зазор. Вибратор помещается в эбонитовй кожух (3), куда подается протонная охлаждающая вода. Инструмент должен иметь форму заданного сечения отверстия. В пространство между торцом инструмента и обрабатываемой поверхностью детали из сопла (7) подается жидкость с мельчайшими зернами абразивного порошка. От колеблющегося торца инструмента зерна абразива приобретают большую скорость, ударяются о поверхность детали и выбивают из нее мельчайшую стружку.

Хотя производительность каждого удара ничтожно мала, производительность установки относительно высока, что обусловлено высокой частотой колебаний инструмента (16…30Гц) и большим количеством зерен абразива (20…100 тыс/см 3 ), движущихся одновременно с большим ускорением.

По мере снятия слоев материала производится автоматическая подача инструмента. Абразивная жидкость подается в зону обработки под давлением и вымывает отходы обработки.

С помощью ультразвуковой технологии можно выполнить такие операции, как прошивка, долбление, сверление, резание, шлифование и другие.

Примером могут быть выпускаемые промышленные ультразвуковые станки прошивочные (модели 4770, 4773А) и универсальные (модели 100А).

Вопрос №16 Приведите методы ультразвуковой обработки металлов. Опишите назначение и устройство ультразвуковой ванны (Б).

Рисунок 7- Схема акустического узла ультразвукового станка(А) и ультразвуковой ванны(Б)

Ультразвуковые ванны применяются для очистки поверхностей металлических деталей от продуктов коррозии, пленок окислов, минеральных масел и т.п.

Работа ультразвуковой ванны основана на использовании эффекта местных гидравлических ударов, возникающих в жидкости под действием ультразвука.

Принцип действия такой ванны состоит в следующем. Обрабатываемая деталь (1) погружается (подвешивается) в бачок (4), заполненный жидкой моющей средой (2). Излучателем ультразвуковых колебаний является диафрагма (5), соединенная с магнитострикционным вибратором (6) с помощью клеящего состава (8).

Ванна установлена на подставке (7). Волна ультразвуковых колебаний (3) распространяется в рабочей зоне, где производится обработка.

Наиболее эффективна ультразвуковая очистка при удалении загрязнений из труднодоступных полостей, углублений и каналов небольших размеров. Кроме того, этим методом удается получить стойкие эмульсии таких несмешивающихся обычными способами жидкостей как вода и масло, ртуть и вода, бензол, вода и другие.

Аппаратура УЗУ сравнительно дорога, поэтому экономически целесообразно применять ультразвуковую очистку небольших по размеру деталей только в условиях массового производства.

Вопрос №1 Объясните электрический нагрев и его применение, способы электрического нагрева.

Электронагрев широко применяется на предприятиях электромашиностроения при производстве фасонного литья из металлов и сплавов, нагрева заготовок перед обработкой давлением, термической обработки деталей и узлов электрических машин, сушки изоляционных материалов и т.д.

—Индукционный нагрев происходит за счет преобразования энергии электромагнитного поля в тепловую посредством наведения в нагреваемом теле вихревых токов. Этот вид нагрева основан на законе Джоуля-Ленца и применяется в установках прямого и косвенного действия.

—Дуговой нагрев происходит за счет теплоты электрической дуги, возникающей между электродами. Применяется в установках прямого и косвенного действия.

—Диэлектрический нагрев происходит за счет сквозных токов проводимости и смещения при поляризации. В этом случае полупроводник или непроводящий материал помещают в высокочастотное электрическое поле.

— Электронно- или ионно-лучевой нагрев происходит за счет тепловой энегрии, возникающей при столкновении быстродвижущихся электронов или ионов, ускоренных электрическим полем, с поверхностью нагреваемого объекта.

— Плазменный нагрев основан на нагреве газа за счет пропускания его через дуговой разряд или высокочастотное поле(электромагнитное или электрическое). Полученная таким образом низкотемпературная плазма используется для нагрева различных сред.

— Лазерный нагрев происходит за счет поглощения высококонцентрированных потоков световой энергии поверхностью нагреваемых объектов. Такие потоки энергии получаются в лазерах- оптических квантовых генераторах.

Источник