Способ регулирования температуры рабочей поверхности окисного нагревательного элемента

) Заявитель Восточны ский и проектный инстнности о-исследоваторной промьпп 4) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ РАБОЧЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ОФИСНОГО НАГРЕВАТЕЛЬНОГО ЭЛЕМЕНТА пературы в зонеИз известных ким к описываем гулирования тем ности окисного н путем регулиров через него 2. а, прохо Изобретение относится к области электротермии и может быть использовано для регулирования температуры окисногонагревательного элемента устройства для резистивного нагрева.Известен способ регулирования температуры окисного нагревательного элемента устройства для резистивного нагрева путем контактного позиционного регулирования силы тока, проходящего через нагревательный элемент Я . Недостатками известного способа являются невозможность достижения плавного изменения температуры, а также низкая точность регулирования за счет существенных колебаний силы тока и темрегулирования.способов наиболее близому является способ репературы рабочей поверхагревательного элемента Однако при таком способе диапазон регулирования ограничен, так как максимальная температура рабочей поверхности этого элемента существенно ограничена тем, что температура в теле нагревательного элемента значительно превышает температуру его рабочей поверхности, что может привести к появлению раснлава в теле нагревательного элемента, Это обусловлено отрицательным температурным коэффициентом и низкой теплопроводностью материала окисного нагревательного элемента, приводящими к увели чению плотности электрического тоха во внутренних центральных областях элемента, нагретых выше его поверхностей, через которые происходит отвод тепла.11 елью изобретения является расширение диапазона регулирования.Эта цель достигается тем, что охлаждают поверхность, противолежащую рабочей поверхности нагревательного элемечта,При охлаждении противолежащей поверхности температура материала вблизи684520 Через окисный нагревательный элемент из стабилизированной двуокиси циркония, выполненный в виде пластины размерами 230 х 115 х 20 мм, пропускали электрический ток переменного напряжения промышленной частоты, При этом электрический ток проходил вдоль пластины. Поверхность пластины, противолежащую рабочей поверхности элемента на расстоя- О нии 20 мм, подвергали охлаждению путемподачи на нее холодного воздуха от воздуходувки. Степень охлаждения противолежащейповерхности была такой, чтобы температурный градиент по толщине нагревательного элемента не превышал значения разрушающего температурного градиентадля двуокиси циркония - 50/мм. Крометого, охлаждение противолежащей поверхкости производили до температуры не ниже 1150 С, которая является нижнимопределом области упруго-пластичной деформации материала окисного нагревательного элемента, в которой он обладаетповышенной термостойкостью,Результаты проведенных испытанийпредставлены в таблице. 2080 1930 1760 1600 1330 1260 1395 162 160 При локальном охлаждении противолежащей поверхности получали увеличение температуры на соответствующих участ 50 квх рабочей поверхности, и тем самым обеспечивали требуемую деформацию температурного поля окисного нагревательного элемента,Распределениетемпературы по толщине 55 окисного нагревательного элемента определяется при решении дифференциального уравнении теплопроводности для бесконечной пластины с внутренними источниками 3этой поверхности уменьшается, в сопротивление увеличивается. Это приводит ктому, что плотность тока вблизи даннойповерхности уменьшается, а вблизи рабочей поверхности - соответственно возрастает.Увеличение плотности тока вблизи рабочей поверхности окисного нагревательного элемента в свою очередь приводитк повышению ее температуры. При этоммаксимум температуры смещается к рабочей поверхности окисного нагревательного элемента, что позволяет существенноповысить максимально возможную температуру рабочей поверхности этого элемента. Подвергая охлаждению определенныеучастки противолежащей поверхности нагревательного элемента, можно повышатьтемпературу соответствующих отдельныхучастков его рабочей поверхности, и темсамым расширить диапазон регулирования.На чертеже изображена кривая зависимости расположения максимума температур по толщине окисного нагревательногоэлемента, выполненного в виде пластины,от соотношения тепловых потоков с рабочей поверхности и охлаждвемой противолежащей поверхности элемента,Температура рабочей поверхоности, С Температура противолежащей о поверхности, Степла, При решении этого уравнения зависимость плотности тепловыделения от температуры в какой-либо точке аппрокснмироввлась линейной зависимостью.,=с т ЬТгд с - плотность тепловыделения;О- константы, опредляемые экс 1и ерим ентально;Т - температура в выбранной точке нагревательного элемента,С учетом граничных условий температура в какой-либо точке по толщине окис684520 ЦНИИПИ Заказ 5287/42 Тираж 1015 Подписное Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ного нагревательного элемента определяется по следующей формуле: совх 1 - 1Т= 6- 1:1где В - ноеффнднент теппопдоводностн материала окисного нагревательного элемента;Ц - величина теплового потока с противолежащей охлаждаемой поверхности элемента; 15О - величина теплового потока с ра 2бочей поверхности элемента;)1,- текущая координата точки потолщине пластины, отсчитываемая от оси симметрии пластины; 20б/2 толщина пластины,Найденное из условия х =0 дляатуказанного уравнения (2), расположениемаксимальной температуры по толщинеокисного нагревательного элемента можетбыть представлено в виде кривой на г; фике, где значения Х взяты в долях всейтолщины этого элемента. Эта кривая показывает, что даже при небольшом относительном увеличении теплового потока сохлаждаемой поверхности происходит значительное смещение максимальной температуры к рабочей поверхности нагревательного элемента.Изобретение позволяет получить дефор- З 5мированные температурные поля, необходимые для решения ряда важных задач,возникающих при термообработке тугоплавких материалов в окислительной атмосфере, В частности, оно имеет важное значение для вытягивания оптического волокна, при производстве которого требуется сочетание в едином технологическом про цессе доведения материала до степени размягчения и резкого охлаждения, а также для снятия напряжений в проволоке из драгоценных металлов.Повышение максимальной температуры рабочей поверхности окнсного нагревательного элемента значительно расширяет сферу использования устройств для резистивного нагрева в различных областях науки и техники за счет возможности термообработки новых тугоплавкпх материа-.лов. Формула изобретения Способ регулирования температурырабочей поверхности окисного нагревательного элемента путем регулирования тока,проходящего через него, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью расширениядиапазона регулироваяия, охлаждают поверхность, противолежащую рабочей поверхности нагревательного элемента.Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе1.й, У.беИег,"ИеМЫог УогпаГе ю 1 ВБсгпе Ьейп 11 по 1йеяцИэ О 1 о 2 оаосЗ.йеэеси.сЬ 11 оЫ Бог.51 опбс 1 гоЫ,2 ЧГЪ 3555- 66 И 941 ); СЕГОЩ. АЬВВаС 115. Ы 1 Г 31650912).2. Патент Великобритании Мо 1278657,кл. Н 05 Б 3/42, Р 27 2 11/02,опублик, 21,06.72