Строительные изделия и материалы на основе пластических масс

    Применяют клеи также в виде пленки, клеящее  свойство которых основано на их адгезионных  свойствах в нагретом состоянии.

    Животный  клей (коллагеновый) делится на костный, мездровый и рыбий. Костный клей - продукт переработки вещества, полученного из обезжиренной кости, выпускается в виде плиток, крошки, гранул, чешуи, студня. Мездровый клей получается развариванием остатков кожевенного производства. Рыбий клей получают из отходов консервного производства.

    Казеиновый  клей получают из казеина - белкового  вещества, содержащегося в молоке. Казеин нерастворим в воде и органических растворителях; растворим - в водных растворах солей слабых кислот, углекислых и едких щелочей. Для предупреждения загнивания к казеину добавляют  антисептик.

    Сырьем  для изготовления альбуминового  клея служит кровь животных. Казеиновый и альбуминовый клеи применяют самостоятельно и в смеси один с другим. Казеиновый клей применяют также с добавкой цемента.

    Особое  значение в настоящее время имеют  клеи на основе синтетических смол различных типов, модифицированных различными добавками (инициаторами твердения, пластификаторами, наполнителями). Такие  клеи получают на основе фенолформаль-дегидных, карбинольных, карбамидных, эпоксидных и других смол.

    Фенолформальдегидные  клеи получают совмещением поливи-нилацеталей с фенолформальдегидными смолами, они известны под маркой БФ. Клеевые-соединения эластичны, водостойки и обладают электроизоляционными свойствами. Для повышения теплостойкости применяют фенолкаучуковые композиции (до 200° С).

    Карбинольный клей - это продукт полимеризации побочных продуктов синтеза каучуков. Карбинольными клеями можно склеивать металлы, стекло, мрамор, пластмассы. В смеси с различными наполнителями карбинольный клей можно применять для специального назначения: с диабазовой мукой - как кислотоупорную замазку, с асбестом - как термостойкий материал. Карбинольный клей обладает бензо- и маслостойкостью.

    Карбамидный клей представляет собой разновидность мочеви-ноформальдегидных смол - продукта реакции конденсации мочевины с формалином. Карбамидный клей применяют для склеивания древесины при нагревании и на холоде.

    Эпоксидные  смолы характеризуются наличием эпоксидных и гидроксильных групп, которые придают эпоксидным смолам и клеям на их основе ряд ценных свойств, в том числе и возможность склеивать влажные поверхности.

    Отверждение эпоксидных смол происходит с помощью  аминных отвердителей. Отвержденная масса в отличие от смолы нерастворима, в растворителях она только набухает. При нагревании размягчается, но не плавится.

    Эпоксидные  клеи выпускают в виде отдельных  компонентов {смолы, отвердителя, наполнителя, пластификатора), смешиваемых перед  употреблением. Отвердителем эпоксидной смолы могут служить при различных условиях полиэтиленполиамин, гексометил-ендиамин, меламин, формальдегидные смолы и др. Пластификаторами эпоксидных клеев являются дибутилсебацинат, дибутил-фталат, жидкий тиокол и др. В качестве наполнителей применяют цемент, окись цинка, асбест, кварцевый и гранитный песок.

    Продолжительность жизнедеятельности клеев 2-5 ч после  затворения при температуре 25-30° С. Несущая способность клеевых соединений в бетонных конструкциях на срез составляет (100-150)*10⁵ н/м². При испытании клеевых соединений бетона, клеенного эпоксидным клеем, обычно происходит разрушение с отрывом тела бетона.

    Эпоксидные  клеи могут отверждаться при обычной температуре и при нагревании до 100-120° С.

    Эпоксидные  клеи обладают хорошей адгезией ко многим материалам, твердеют без усадки, обладают хорошей текучестью.

    В последние годы широко применяют  совмещенные эпоксидно-формальдегидные, эпоксидно-полиэфирные и эпоксидно-фурановые  клеи, которые дешевле чисто эпоксидных смол.

    Клеи  обладают способностью хорошо сопротивляться сдвигу, обладают водостойкостью и  электроизоляционными свойствами, химически  стойки к разбавленным кислотам и  щелочам. Они стойки при нормальной температуре по отношению к соляной  кислоте, 30%-ной серной кислоте, водным растворам щелочи натрия, к некоторым  органическим растворителям (бензин, спирт); нестойки по отношению к ацетону, эфирам и хлорированным углеводородам.

    Стабилизация  грунтов. Стабилизация илистых, болотистых и сухих грунтов для придания им несущей способности приобретает  исключительное значение в условиях современного строительства. Введение искусственных смол в грунт позволяет за короткое время превратить ненесущий грунт в несущий, способный выдерживать даже транспортные нагрузки. Для этой цели применяют смолы: анилинофурфуроловые, резорциноформальдегидные, фенолфор-мальдегидные с добавкой отвердителя, полиэфирные, карбамид-ные, полиакриламидные и др. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Обшая теория тепловой работы печей. Часть3

    ЗОНА  ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА В ВИДЕ ВЗВЕШЕННОГО  СЛОЯ 
Сжигание топлива, распределенного в рабочем пространстве печи, получило название пламенного, а пламя, образованное горелочными устройствами, очень часто называют факелом. Пламя (факел) — это гетерогенная среда, в которой, кроме газовой фазы, присутствует твердая, а иногда и жидкая фракции, взвешенные в газовой фазе. 
В тех случаях, когда твердая фаза представляет собой сырьевой материал, подвергаемый тепловой обработке, соответствующие технологические процессы называют процессами во взвешенном слое. По аналогии с плотным и псевдоожиженным слоями режим может носить топливный, автогенный или смешанный характер. При топливном режиме технологический процесс совершается в потоке пламени, который имеет более высокую температуру, чем взвешенная в нем твердая фаза, подвергающаяся тепловой обработке. При автогенном режиме твердая фаза имеет более высокую температуру, а газовая фаза выполняет функции окислителя и носителя частиц. Энергетика подобных процессов определяется взаимодействием с окислителем, и поэтому соответствующие режимы носят массообменный характер. 
При топливном режиме энергетическое значение имеет массооб-мен между окислителем и топливом, а частицы сырьевого материала нагреваются за счет теплообмена. При автогенном режиме энергетическое значение имеет массообмен между окислителем и частицами материала, которые в свою очередь находятся в тепловом взаи-модействии с окружающей средой. При топливном режиме внешний для частиц материала теплообмен имеет решающее значение, при автогенном режиме его значение подчиненное. 
Практически взвешенный слой применяется для тепловой обработки пылевидных материалов с размерами частиц 0,1—0,01 мм. Частицы с размерами менее 0,01 мм в пределах рабочего пространства печей практически не могут быть осаждены. Частицы больших размеров требуют высоких скоростей газовой фазы для обеспечения витания и большего времени технологической обработки, что приводит к чрезмерным размерам рабочего пространства печей. 
Поведение частиц во взвешенном слое 
Взвешенное состояние материала начинается с того момента, когда скорость газообразной среды начинает для каждой частицы слоя превосходить скорость витания. Скорость газообразной среды, обеспечивающая существование взвешенного слоя, зависит от плотности слоя, которая характеризуется отношением масс материала и газа в слое, иначе говоря массовой нагрузкой слоя. 
Как известно, в технике широко применяется пневмотранспорти-рование зернистого и пылевидного материала. Между состоянием технологического взвешенного слоя и материала при пневмотранспорти-ровании существует аналогия в том, что частицы должны быть в состоянии витания: wo6 больше wBиT (wоб — средняя скорость аэрирующей среды, отнесенная к сечению потока; wвит — скорость среды, при которой достигается состояние витания самых крупных частиц слоя; wвит = wmax - скорость фильтрации, при которой прекращается существование кипящего слоя и его частицы переходят в газовую фазу). Однако имеется и принципиальное различие, заключающееся в том, что на всем протяжении пневотранспортирования должно соблюдаться указанное неравенство, в то время как режим взвешенного слоя организуется так, чтобы время пребывания частиц в рабочем пространстве печи было не меньше времени, необходимого для завершения технологического процесса. Это одинаково относится как к частицам, сепарируемым в пределах рабочего пространства, так и к частицам, уносимым из него  (если это неизбежно). 
Поле скоростей газовой фазы для рабочего пространства печей со взвешенным слоем является весьма сложным, а соблюдение неравенства wo6 больше wвит обеспечивается только для части объема рабочего пространства. 
Рассмотрим поведение отдельной частицы, движущейся в газовом потоке по криволинейной траектории, на основании соотношения сил, действующих на частицу. Сила, определяющая скорость и направление движения частицы, является равнодействующей сил, действующих на эту частицу, а именно: силы тяжести, центробежной силы, поперечной силы, направленной к центру (эффект Магнуса), и сопротивления движению частицы. Поперечная сила, как известно, возникает при движении в потоке за счет вращения частицы. 
Под действием турбулентных пульсаций истинная картина движения частиц более сложна, однако для получения приближенного представления достаточно рассмотреть усредненное силовое поле. 
Пренебрегая эффектами от вращения частицы, запишем соотношение сил в виде уравнения. 
Первое слагаемое характеризует силу инерции, второе — силу тяжести, третье — центробежную силу и, наконец, четвертое — силу сопротивления движению частицы. Частица в потоке может двигаться равномерно (dwм/dt = 0), ускоренно (dwм/dt больше 0) или замедленно (dwм/dt меньше 0). В зависимости от значения этих соотношений можно представить себе ряд режимов работы взвешенного слоя, отличающихся прежде всего поведением частиц в слое. 
Пневмотранспортный   режим 
В условиях пневмотранспортирования направление движения аэрирующей среды может быть вертикальным или наклонным, т.е. может совпадать с направлением силы тяжести, может быть ей противоположным или расположенным под углом, но во всех случаях скорость аэрирующей среды должна быть достаточной для подавления действия силы тяжести, центробежной силы и других сил, способствующих сепарации частиц. 
Пневмотранспортный режим может встретиться и в печах, например в трубах-сушилках. При топливном режиме кислород воздуха расходуется на окисление углеводородов топлива с выделением газообразных продуктов сгорания, поэтому аэрирующая способность продуктов сгорания не уменьшается, а может даже увеличиваться. При автогенном режиме взвешенного слоя необходимо учитывать, что кислород дутья может утилизироваться без образования газовой фазы, и это скажется на аэрирующей способности газообразных продуктов реакций. Если при топливном режиме возможная плотность взвешенного слоя оценивается десятыми долями килограмма на 1 м3 газовой фазы, то   при  автогенном  и смешанном  режимах эта величина еще ниже. 
При данном режиме взвешенного слоя только для самой мелкой пыли возможно обеспечить необходимое по технологии время пребывания в рабочем пространстве, не говоря уже о том, что весь процесс деаэрации должен совершаться за пределами рабочего пространства печи с помощью специального оборудования для пылеулавливания. Вследствие отмеченного выше пневмотранспортный режим работы взвешенного слоя не имеет широкого применения. 
Факельный   режим 
При факельном режиме в рабочем пространстве печи имеет место крайне неравномерное поле скоростей не только по величине, но и по направлению. Это есть результат движения факела — струи в пространстве, стесненном стенками. Различают проточную часть факела с постепенным падением в ней скоростей и циркуляционные зоны. Принципиальной особенностью факельного режима является то, что время пребывания в рабочем пространстве печи газовой и твердой фаз в отличие от режима пневмотранспорта не совпадает. Плотность взвешенного слоя может быть значительно больше, а время пребывания твердой фазы в рабочем пространстве должно быть выбрано достаточным для осуществления технологического процесса. 
Если в условиях пневмотранспортного режима скоростные параметры взвешенного слоя сохраняются на протяжении всего рабочего пространства печи, то при факельном режиме они резко меняются. В момент ввода движение твердой фазы определяется силой инерции, создаваемой аэрирующим потоком, в дальнейшем в факеле все большее значение приобретает действие силы тяжести, и движение частиц замедляется, т.е. величина dwм/dt в уравнении становится отрицательной. В конечном итоге скорость поступательного движения твердой фазы становится равной нулю и даже может приобрести отрицательное значение. В результате твердая фаза опускается в нижнюю часть рабочего пространства и до удаления из печи продолжает подвергаться техноло-гической обработке уже в сыпучем или жидком состоянии. 
В связи с тем что при факельном режиме значения центробежных сил пренебрежимо малы, основное уравнение, характеризующее поведение частиц, будет иметь более простой вид. 
Соотношение сил, воздействующих на частицы, существенно зависит от условий ввода аэрирующей среды и пыли. В примере  приведены схемы возможного ввода газов (Г) и твердой фазы (М). Рассмотрим эти схемы, учитывая, что в реальных условиях происходят изменения материала в процессе технологической обработки. В одних случаях это приводит к изменению размера частиц — разбуханию, коагуляции, растрес-киванию, окомкованию, в других (плавильные печи) — к изменению агрегатного состояния вследствие образования жидких фаз металла и шлака. Изменение размеров частиц чаще всего связано с изменением их плотности, причем могут образовываться как фракции материала с большей способностью к витанию, так и тяжелые фракции (металл), время нахождения которых во взвешенном   состоянии невелико. 
Из трех вариантов а, б, в вертикального движения газовой и твердой фаз вариант а имеет наибольшее преимущество — удвоенный путь движения твердой фазы, поскольку последняя в конечном итоге скапливается в нижней части рабочего пространства. Этот вариант обеспечивает проведение большей части технологического процесса при взвешенном состоянии частиц. Эффективность варианта а тем больше, чем крупнее частицы. 
В приложении приведена схема печи для обжига концентратов во взвешенном состоянии, работающая по варианту а. Для улучшения условий обжига в верхнюю часть рабочего пространства вводится вторичный воздух высокоскоростными струями, обеспечивающими энергичное перемешивание. 
Вариант б отличается тем, что частица, попавшая в спутный нисходящий вер-тикальный поток, приобретает ускорение как за счет силы тяжести, так и под действием давления набегающего потока с тыльной стороны частицы. В результате этого скорость движения частиц может превысить скорость основного   газового  потока 
Однако в дальнейшем движение частиц замедляется, так как действие силы тяжести уравновешивается действием силы сопротивления, в результате при данном способе ввода материала время пребывания частиц до осаждения их в нижней части рабочего пространства будет меньшим, чем в случае а, и соответственно будет меньше время технологической обработки во взвешенном состоянии. 
Вследствие отмеченного печи со взвешенным слоем, работающие по варианту б, применяются для обработки материалов, имеющих большую плотность, вдувание которых в восходящий поток требует чрезмерно больших скоростей аэрирующей среды. 
В качестве примера рассмотрим конструкцию установки непрерывного действия для струйного рафинирования чугуна. Струя чугуна из ковша свободно падает, вытекая через калиброванное отверстие, и атакуется расположенными по кольцу струями распыливающей среды (кислорода, воздуха), вследствие чего дробится на мелкие капли, являющиеся жидкой фазой вертикально расположенного факела. В нижней части рабочего пространства имеется обогреваемая ванна, в которой завершается процесс рафинирования чугуна. 
Схемы г, д, приведенные в примере, характеризуют горизонтально-факельные режимы. При данных режимах сила давления потока на частицу и сила тяжести действуют во взаимно перпендикулярных направлениях или под углом друг к другу. Если пренебречь побочными явлениями, то частица опускается к поверхности осаждения только под действием силы тяжести и поэтому время пребывания частиц во взвешенном состоянии при горизонтально-факельном режиме зависит от размеров и плотности частиц, а также свойств газовой среды и может быть  в   первом приближении оценено с помощью необходимых  формул. 
При горизонтально-факельном режиме отсутствует возможность существенно влиять на время пребывания частиц по взвешенном состоянии, если не идти по пути уменьшения их диаметра. Поэтому этот режим преимущественно применяется в тех печах, где технологический процесс протекает не только в факеле, но и на поверхности осаждения и в глубине образующегося слоя материала, например в жидкой ванне плавиль-ой печи. 
Циклонный   режим 
Под циклонным режимом взвешенного слоя понимается спиралевидное движение газовой и твердой фаз в рабочем прост-анстве печи.  Такой характер движения возникает, если газовый поток 
подвести тангенциально с достаточной скоростью к вертикальной, гори-онтальной или наклонно расположенной камере цилиндрической формы. Для   понимания   поведения   пыли   в   условиях   циклонного   режима 
необходимо рассмотреть прежде всего движение газа-носителя. В усло-иях спиралевидного движения поля скоростей и статических давлений 
неравномерны по поперечному сечению рабочего пространства. Так как азы   вводятся   тангенциально   по   периферии   камеры,   а  отводятся   из центральной зоны, то скорости вращения увеличиваются от .периферии к центру, соответственно статическое давление возрастает от центра к периферии. 
При этом получается   , что начальная потенциальная энергия потока,  характеризуемая   величиной избыточного статического давления Ро, по мере приближения потока к центру превращается в кинетическую энергию, причем на расстоянии Rс от центра это превращение полностью . завершается. Величина Rс есть радиус центральной зоны вращения, на поверхности которой избыточное давление равно нулю (Р=0). 
При любом способе введения пыли в циклон последняя вовлекается в спиралевидное движение, при этом силы, действующие на частицу в совокупности, столь значительны, что действие силы тяжести не оказывает на движение частиц сколько-нибудь существенного влияния. По указанной причине расположение циклона (вертикальное, горизонтальное или наклонное) не оказывает ощутимого воздействия. В то же время, чем интенсивнее спиралевидное движение газа-носителя, тем в большей степени твердые частицы вовлекаются в это движение и тем большее влияние оказывают центробежные силы. 
Известно также, что на частицы, находящиеся во вращающемся потоке газа или жидкости, действует поперечная сила (эффект Магнуса) в направлении, противоположном действию центробежной силы, т.е. к центру. Пренебрегая при рассмотрении движения действием силы инерции, можно считать, что твердая частица будет двигаться к стенке, если центробежная сила будет больше поперечной. Это тем более вероятно, чем крупнее частицы. Чем мельче частицы, тем больше их вынос из циклона вместе с газовой фазой, так как они не в состоянии "выбраться" из спиралевидного движения газа-носителя. 
Если   циклон   установить   вертикально,   то   твердая   и  жидкая  фазы будут собираться на поверхности стенок в виде тонкого слоя, медленно сползающего в нижнюю часть циклона, откуда может быть организовано удаление твердой и жидкой фаз. Последнее обстоятельство позволяет при циклонном режиме осуществлять часть технологического процесса при сыпучем или жидком слое на стенках. Отмеченное имеет первостепенное значение с точки зрения обеспечения необходимого по технологическим соображениям времени пребывания частиц в печи. 
Существующие циклонные режимы работы агрегатов иногда делят на три группы: взвешенный, пленочный и смешанный. Пленочный режим имеет место в тех случаях, когда частицы настолько крупны, что малое время их пребывания во взвешенном состоянии в целом не играет существенной роли. 
Тепло- и массообмен во взвешенном слое 
Отдельные частицы пылевого облака, представляющего собой взвешенный слой, находятся в сложном тепловом и химическом взаимодействии с окружающей средой. 
Удельное значение радиационной составляющей теплообмена во взвешенном слое зависит от плотности взвешенного слоя. При большой плотности взвешенный слой даже при малой толщине нелучепрозрачен и поэтому конвективный теплоперенос имеет доминирующее значение. Напротив, при низкой плотности взвешенного слоя лучистая составляющая может иметь значение. 
Аналогично кипящему слою имеются две задачи тепло- и массопере-носа — внутренняя и внешняя. Первая рассматривает тепло- и массо-перенос между газом-носителем и взвешенной твердой (или жидкой) фазой, вторая — условия теплопереноса между взвешенным слоем и ограждением рабочего пространства печи. 
Внутренняя задача тепло- и массопереноса 
Экспериментально показано, что даже в условиях нестационарного режима движения частиц при Re = 20/400 достаточно справедливо (как для противотока, так и для прямотока)  уравнение. 
Nu=0,2Re0'83  
Из уравнения   следует, что влияние диаметра частиц на значение коэффициента теплоотдачи конвекцией от газа-носителя к частицам пренебрежимо мало, в то время как роли скорости газа-носителя, его теплопроводности и внутреннего трения велики. Однако указанное справедливо для низких значений числа Рейнольдса, т.е. для мелких частиц, обычно уносимых за пределы рабочего пространства печи. Нагрев более крупных частиц существенно зависит от их размера, что подтверждается  данными & nbsp;расчета  нагрева &nb sp;частиц  в циклонной  камере с диаметром 2,5 м при температуре среды 1800 °С и начальных скоростях газа-носителя и частиц соответственно 120 и 20 м/с. При расчете частицы рассматривались как термически тонкие тела. 
Таким образом, при нагреве во взвешенном слое полидисперсного материала, каждая его фракция будет нагреваться по-разному и до различных температур, причем мелкие фракции будут нагреваться до температуры,   близкой   к  температуре  газа -носителя, быстрее крупных. 
Процессы массопереноса во взвешенном слое отличаются крайним разнообразием и сложностью, так как на них отражаются самые различные явления: генерация и поглощение тепла частицами, изменение массы и размера частиц и др. Например, если при горении частицы пылевидного топлива остающаяся зольная масса представляет малую долю от первоначальной массы частицы, а основная масса частицы переходит в газовую фазу, то при технологической обработке во взвешенном слое того или иного сырьевого материала основная масса частицы остается в твердом (обжиг) или переходит в жидкое состояние   (плавление). 
Внешняя   задача   тепло-   и   массопереноса 
Поскольку температура во взвешенном слое обычно выше температуры окружающей среды, то происходит непрерывная передача тепла в окружающее пространство. В зависимости от характера ограждения рабочего пространства количество передаваемого тепла может быть больше или меньше, но его всегда необходимо учитывать. В печах со взвешенным слоем скорости газа-носителя у стен относи-ельно низки, поэтому конвективный перенос тепла от прилегающих лоев газовой фазы отличался бы низкой интенсивностью, однако на-ичие в газе твердой фазы интенсифицирует теплоотдачу конвекцией, ак как твердые частицы способствуют разрушению пограничного слоя уменьшению средней его толщины. Этот фактор тем существеннее, ем крупнее и тяжелее частицы. 
Лучистая составляющая теплопереноса меняется в зависимости т плотности слоя. При низких значениях плотности слоя роль лу-истой составляющей при теплообмене взвешенного слоя с огражде-ием может иметь решающее значение, и такой слой по условиям го теплового взаимодействия с ограждением приближается к све-ящемуся пламени. Как известно, излучение пламени мазута приближается к излучению абсолютно черного тела при значениях толщи-ы слоя пламени порядка 1,5 м. 
При высоких значениях плотности слоя уже при толщине его око-о 0,1 м достигается черное излучение слоя, что означает сведение к минимуму роли переизлучения между отдельными участками взвешенного слоя. Вследствие отмеченного теплообмен между элементами взвешенного слоя определяется исключительно условиями массопереноса. "акой взвешенный слой по условиям внешней теплоотдачи приближается к псевдоожиженному слою, взаимодействующему с ограждением практически только конвективным путем. В понятие конвекции в данном случае входит не только конвективная теплоотдача от периферийных элементов слоя к ограждению, но и конвективный тепло- массо-обмен по толщине взвешенного слоя. 
Тот факт, что теплоотдача слоя с высокой плотностью зависит не от лучистого теплопереноса, а от конвективного массопереноса, позволяет существенно снизить тепловые потери через ограждение рабочего пространства, если конструктивно оформить ограждение таким образом, чтобы массообмен между пограничными частицами взвешенного слоя и основной его массой был сведен к минимуму. J этом случае вблизи ограждения будет находиться прослойка с темпе-)атурой, близкой к температуре поверхности ограждения. 
Наоборот, создание интенсивного массообмена между пограничными частями взвешенного слоя и его основной массой позволяет повысить температуру поверхности ограждения с тем, чтобы вблизи этой поверхности организовать дополнительную зону технологического процесса (в виде пленки материалов), обеспечивающую полноту его завершения в пределах рабочего пространства. В качестве примера можно назвать Циклонные плавильные печи. 
Таким образом, локальная температура взвешенного слоя в любой   его   точке  устанавливается &n bsp; в   результате  протекания &n bsp; всех   процессов генерации тепла и теплопереноса и поэтому неодинакова для различных мест слоя, т.е. после температур неравномерно по высоте и по сечению слоя. 
Весьма важной характеристикой печей со взвешенным слоем является вынос твердой фазы за пределы рабочего пространства. Если на входе в рабочее пространство приходится решать задачу о введении твердой фазы в факел, то при выходе из печи приходится решать обратную задачу — выделения твердой фазы из потока, покидающего печь. 
Рассмотрим движение пылевого потока в прямом круглом канале, пренебрегая действием силы тяжести, тогда скорость пылеосаж-дения можно охарактеризовать уравнением 
dG/dt = BCF; (188) 
где В — суммарный коэффициент пылеотделения, м/с; 
С — концентрация пыли в газах, г/м3;   
F — поверхность пылеосаждения, м2. 
Сопротивление пылеулавливанию (величину обратную коэффициенту пылеотделения)  можно представить определенной формулой. 
Из уравнения следует, что пылеотделение будет тем более совершенным (больше значение коэффициента В), чем больше коэффициент турбулентной диффузии, чем меньше диаметр канала и чем больше коэффициент улавливания пыли у стенок. Механизм улавливания пыли в каналах, в которых частицы подвержены только действию турбулентных пульсаций, слагается из двух элементов: 1) поступления частицы к стенке;   2)  удержание частицы у стенки. 
Указанный механизм, очевидно, справедлив и для любых других условий пылеосаждения на стенки. Таким образом, для пылеосаждения решающее значение имеет удержание пыли у стенки, т.е. отсутствие для пыли возможности вновь поступить в поток. 
 
ОСНОВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ПЕЧЕЙ-ТЕПЛОГЕНЕРАТОРОВ С МАССООБМЕННЫМ РЕЖИМОМ 
При рабочих температурах технологических процессов решающее значение имеет перенос масс окислителя и энергетических примесей, а также продуктов их взаимодействия. Кинетика химических реакций имеет подчиненное значение. Поэтому для интенсификации любого массообменного процесса основную роль играет величина поверхности, через которую происходит массопередача, отнесенная к объему зоны технологического процесса. Возможность увеличения удельной поверхности массопереноса зависит от того, какой слой образуется в зоне технологического процесса: разуплотненный, плавящийся; псевдоожи-женный   (кипящий);  жидкий;   ; взвешенный   (псевдогазовый). 
Разуплотненный слой возникает в шахтных плавильных печах вследствие пережения движения жидких фракций слоя по отношению к его твердым сос-авляющим. Этот слой нуждается в наличии опорной неплавящейся части слоя ли в применении шахты специального профиля, например путем устройства эплечиков. Топливный режим разуплотненного слон может быть восстановительным или ейтральным в зависимости от того, какой процесс лежит в основе работы 1вхтной плавильной печи — газогенераторный или топливный. В целом энерге-лческий баланс слоя при топливном режиме обеспечивается выбором соотношения топлива и сырьевого материала в шихте. 
Восстановительный режим возможен только при применении топлива, содержащего углерод в неокисленном виде, т.е. в основном твердого топлива. Энергетика этого процесса определяется окислением углерода до СО. Замена углерода твердого топлива газообразным топливом возможна при дополнительном введении тепла в слой (подогреве воздуха, обогащении воздуха кислородом, подаче электроэнергии). 
Газогенераторный процесс, необходимый для получения восстановительного режима, характеризуется наличием в слое двух зон: генерации тепла (окислительная зона) и потребления тепла (восстановительная зона). Вследствие малой протяженности зоны генерации тепла технологический процесс в печах с восстановительным режимом почти не оказывает влияния на эту зону. Напротив, влияние технологического процесса на зону потребления тепла огромно и тем существеннее, чем большее развитие имеют реакции восстановления. Газы, поступающие в эту зону из окислительной зоны слоя, должны обладать запасом тепла, достаточным для восстановления С02, полученного и при горении топлива, и при восста-(новительных реакциях технологического процесса. Для достижения совершенства энергетики слоя при восстановительном режиме должен обеспечиваться такой запас тепла в газах, который позволил бы в верхней части слоя использовать СО и Н2 для предварительного восстановления сырьевых материалов. При этом режиме необходимо применение твердого топлива с высокой реакционной способностью, не подвергающегося растрескиванию и обладающего тем большей прочностью против истирания, чем больше высота шахтной печи. Энергетика нейтрального режима определяется полным окислением углерода до С02 и поэтому углерод твердого топлива может быть заменен любым другим видом топлива. При нейтральном режиме должны быть приняты меры против развития восстановительной части слоя путем применения плотного топлива с низкой реакционной способностью, распределения подэчи дутья по высоте слоя и соответствующей загрузке материалов в слой. 
Основным энергетическим элементом, содержащимся в сырьевых материалах, а базе которых может быть организован автогенный режим разуплотненного поя в шахтных печах цветной металлургии, является сера. Сопутствующими нергетическими  элементами&nbs p; являются   металлы, обладающие большим сродством к кислороду, чем выплавляемый металл: при производстве меди и никеля -^ железо. Содержание основного и сопутствующих энергетических элементов определяет тепловой эквивалент сырьевого материала и, таким образом, энергетическое обеспечение технологического процесса. Так как тепловой эффект окисления серы относительно низок, то окислительная зона в шахтной печи с автогенным режимом энергетически неполноценна. Поэтому при содержании энергетических элементов меньше некоторого критического значения технологический процесс вообще невозможен, вследствие недостижимости необходимых рабочих температур в фокусе печи. 
Для обеспечения автогенного режима работы печи целесообразна сосредоточенная подача дутья в шахтную печь, способствующая достижению необходимых температур в фокусе; распределенная подача одного и того же количества дутья уменьшает эту возможность. Получению необходимых температур в фокусе печи способствует также подогрев дутья, обогащение дутья кислородом, подача в фокус жидкого или газообразного топлива или введение в слой вместе с шихтой твердого топлива. 
Псевдоожиженный слой при массообменном режиме используется для восста-новительного или окислительного обжига измельченных руд или концентратов. При окислительном обжиге во многих случаях зона технологического процесса перегружена в энергетическом отношении и нуждается в охлаждении. Указанная перегрузка объясняется генерацией тепла при окислении некоторых металлов, имеющихся в сырьевых материалах. Окисление металлов при обжиге является отрицательным, хотя и неизбежным явлением и нужно стремиться к его уменьшению. Особенно это относится к случаю образования тугоплавких оксидов, в частности магнетита, увеличивающего вязкость шлаков и связанные с этим потери цветных металлов при дальнейших процессах переработки. 
При жидком состоянии зоны технологического процесса в интенсификации массообмена решающую роль играет величина межфазной удельной поверхности, зависящая от "удерживающей способности" жидкости в отношении газа или газа в отношении жидкости. Всюду, где это является возможным, предпочтителен донный, распределенный подвод дутья, так как одна и та же интенсивность массообмена достигается в этом случае при меньшей затрате мощности, а также обеспечивается более равномерная работа слоя по объему (требуется меньший рабочий объем реактора). Вследствие значительных трудностей, возникающих при сжигании жидкого или газообразного топлива в жидком слое, предпочтительна в этом случае реализация полностью автогенного режима, т.е. генерация всего необходимого тепла за счет окисления примесей шихты. 
Взвешенный слой при массообменном режиме может применяться в различных вариантах, различающихся соотношением времени пребывания твердой фазы во взвешенном состоянии и в тонком слое (сыпучем или жидком) на ограждающих поверхностях. В сумме время пребывания частиц в рабочем пространстве печи должно соответствовать времени технологической обработки. Во взвешенном слое можно осуществлять технологические процессы как обжигового, так и плавильного характера. Осуществление технологической обработки полностью во взвешенном состоянии (работа печи по режиму пневмотранспорта) возможно только для самых мелких частиц и связано с необходимостью организации пылеулавливания всего материала, подвергнутого тепловой обработке, за пределами рабочего пространства печи. Особые преимущества имеет реализация массообменного режима с использованием взвешенного слоя в аппа-ратах циклонного типа вследствие их высокой производительности и компактности 
ЭЛЙСГРИЧЕСКИЙ РЕЖИМ РАБОТЫ ПЕЧЕЙ-ТЕПЛОГЕНЕРАТОРОВ 
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЙ 
Под электрическим режимом работы печей-теплогенераторов понимается такой режим, при котором тепло в ЗТП возникает в результате преобразования электрической энергии, вводимой непосредственно в эту зону. Технологическое оборудование, в котором происходит это преобразование, получило название электротермического. Печи-теплогенераторы с электрическим режимом работы являются частным случаем технологического электротермического оборудования. 
Превращение электэической энергии в тепло внутри тела приводит к изменению его энтапьпии. Показателем энтальпии тела является температура, которая в свою очередь связана со средней кинетической энергией   элементарньк   частиц   тела    (молекул,&nb sp;  атомов,   электронов). 
Для того чтобы генерировать в теле тепло, необходимо за счет под. водимой извне энергии увеличить среднюю кинетическую энергию элементарных частиц тела. При воздействии разности электрических потенциалов на твердое, жидкое или газообразное тело движение свободных заряженных частиц упорядочивается и ускоряется в соответствии с направлением действия разности потенциалов. При наложении поля пос-тоянного тока движение частиц носит поступательный характер, при переменном токе направление движения частиц постоянно меняется в соответствии с частотой тока. Наибольшее ускорение получают частицы с минимальной массой покоя — электроны. Сталкиваясь с частицами обладающими меньшими скоростями, электроны в первую очередь определяют превращение электрической энергии в тепло. 
В отличие от химической, электрическая энергии обладает способностью целиком превращаться в тепло, количества которого определяется законом Джоуля—Ленца, являющимся частном случаем закона сохранения энергии. 
Равномерность теплогенерации характеризуется распределением мощности по объему ЗТП. При высоком сопротивлении материалов в ЗТП можно ограничиться малыми силами тока и, наоборот, при низком сопротивлении для получения той же интенсивности теплогенерации необходимы большие силы тока. 
Способность тела пропускать электрический ток характеризуется электропроводностью, удельное значение которой называется удельной проводимостью Q, 1/(Ом*м). Удельная проводимость является величиной обратной удельному сопротивлению. Элек'ропроводность зависит от количества заряженных частиц, способных переносить электричество и может носить электронный, ионный или смешанный характер. 
Металлы и их сплавы в зависимости от особенностей кристаллической решетки обладают различным количеством свободных электронов и Поэтому характеризуются различной величиной электронной проводимости как в твердом, жидком, так и в парообразном состоянии. 
Расплавленные оксиды металлов, шлаки, электролиты и т.д. обладают ионной проводимостью в тем большей степени, чем выше их ионизация. 
Газы обладают ничтожной проводимостью при низких температурах. Однакопо мере повышения их температуры вследствие процесса термической ионизации их электропроводность возрастает, имея смешанный электронно-ионный характер. Газы и вещества в парообразном состоянии при температурах свыше 5000 °С достигают высокой степени ионизации, при этом существенно возрастает их электропроводность. Это квазинейтральное ионизированное состояние вещества, при котором заряды положительных и отрицательных частиц компенсируют друг друга, получила название плазмы. 
Таким обраюм, теоретически любой материал ЗТП может быть использован как среда для реализации процессов генерации тепла из электрической энергии, однако на практике существуют определенные целесообразные |ределы. 
В отличие от (твердых и жидких материалов газ и пары могут находиться в столь разреженном состоянии, что движение заряженных частиц под действием наложенной разности потенциалов происходит практически без столкновений с другими частицами. В этих условиях подводимая электрическая  энергия &n bsp;увеличивает кинетическую энергию заряженных частиц, которая может быть в дальнейшем превращена в тепло при соударении с материалами, подвергающимися технологической обработке. Этот способ превращения электрической энергии в тепло с промежуточным получением заряженных частиц с весьма высокой кинетической энергией особенно выгоден при использовании электронов — частиц с минимальной массой, разгоняемых в вакууме до скоростей порядка десятых долей скорости света. Соответствующее устройство называемое электронной пушкой используется в плавильных электронно-лучевых печах. Устройство такой печи схематически показано на примере. Это единственный способ генерации тепла из электрической энергии, при котором не может быть использован переменный ток. 
Существуют два способа подвода электрического тома к ЗТП: контактный (кондуктивный) и индукционный. В первом случае электрический ток подводится непосредственно к ЗТП, которая с помощью специальных контактов присоединяется к питающей электрической сети. 
Из зависимости R = pAx/F следует, что сопротивление проводника будет тем меньше, а электропроводность тем больше, чем больше поперечное сечение проводника. Вследствие указанного, если ЗТП представляет собой массивное электропроводящее тело с большим сечением для прохождения тока и поэтому малым сопротивлением  то существенная генерация в ней тепла при контактном способе подведения тока практи-чески невозможна. В этом случае применяется второй способ подвода электрического тока в ЗТП, при котором используется способность переменного тока создавать переменное магнитное прле, и как следст 
вие, индуцировать в материалах, обладающих магнитной проницае мостью, вихревые токи Фуко. 
С точки зрения магнитной проницаемости все тела разделяются на два класса: ферромагнетики (железо, сталь, чугун никель, кобальт и некоторые сплавы) и парамагнетики. Магнитные проницаемости различных парамагнетиков мало отличаются и при практических расчетах принимается. У разных ферромагнетиков магнитные проницаемости существенно отличаются, зависят от напряженности магнитного поля и на два — четыре порядка выше, чем для вакуума. Индуцированные в ферромагнитном теле вихревые токи могут достигать большой силы, обеспечивая интенсивную тепло-генерацию. 
В отличие от металлов в диэлектриках нет свободных электронов, способных создавать электрический ток проводимости. Электрические заряды в диэлектрике связаны с атомами и молекулами вещества. Однако эти связанные заряды под действием электрического поля могут смещаться от своих положений равновесия и создавать диполь-ные электрические моменты. Этот процесс называют электрической поляризацией. 
Под действием переменного электрического поля диэлектрик будет поляризоваться то в одном то в другом направлении, совпадающим с направлением вектора Е (Е - вектор напряженности электрического поля, В/м; его направление совпадает с направлением силовой линии в данной точке поля). Изменение размещения связанных зарядов создает эффект движения зарядов, т.е. электрический ток в диэлектрике, который называют поляризации или током смещения. Таким образом в результате подсоединения диэлектрика к цепи переменного тока в нем возникает ток смещения, вызывающий генерацию тепла из электрической энергии и нагрев диэлектрика. 
Мощность  теплогенерации    в диэлектрике пропорциональна квадрату 
напряженности поля Е и его частоте f. 
Теплогенерация с использованием тока смещения значительно менее интенсивна, чем при использовании тока проводимости, но применительно к диэлектрикам является единственным способом, обеспечивающим введение тепла непосредственно в ЗТП, минуя теплопередачу через границы этой зоны. Очень важно подчеркнуть, что равномерность генерации тепла в диэлектриках за счет тока смещения не зависит от теплопроводности тела, а зависит только от распределения вектора электрического смещения D= Ее. 
Способы теплогенерации, основанные на индуцировании вихревых токов в проводящих телах и на эффекте поляризации диэлектриков с появлением тока смещения, могут быть осуществлены только на переменном токе. 
ОСОБЕННОСТИ КОНТАКТНОГО 
И ИНДУКЦИОННОГО СПОСОБОВ ПОДВОДА ТОКА 
В ЗОНУ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА 
При электрическом режиме уравнение в конечных величинах имеет определенный вид. 
Для случая qф.р = 0, т.е. когда реагенты вводятся холодными, изменение энтальпии ЗТП определяется количеством введенной в зону электрической энергии, что в конечном итоге зависит от падения напряжения в ЗТП. В общем случае падение напряжения в печном агрегате слагается из падения напряжения в сети между трансформатором и ЗТП и падения напряжения в самой ЗТП. Падение напряжения в сети является вредным и должно сводиться к минимуму   путем уменьшения сопротивления элементов сети. 
На равномерность нагрева тела при контактном способе подвода тока влияют два фактора: удельное сопротивление материалов и переменное магнитное поле. Чем выше удельное сопротивление, тем легче получить равномерный нагрев. Поскольку при увеличении температуры удельное сопротивление металлов возрастает, а неметаллов уменьшается, то рост температуры при нагреве металлов способствует равномерности нагрева. Для неметаллов тот же фактор действует в обратном направлении. Переменное магнитное поле, создаваемое в проводящем теле переменным током, вызывает неравномерность нагрева этого тела по сечению. По этой причине активное сопротивление тела при переменном токе Rпер будет больше, чем при постоянном Rпост 
Япер =a Rпост 
где а — коэффициент пропорциональности, a больше 1. Коэффициент а существенно зависит от четкого параметра. 
При контактном подводе постоянного тока распределение тока по объему ЗТП зависит от распределения активных (омических) сопротивлений R, а равномерность теплогенерации по объему зоны определяется распределением величины I2 R. Если отбросить влияние на сопротивление температурного фактора, то задача в данном случае сводится к распределению материалов в ЗТП. 
При переменном токе полное сопротивление системы равно сумме активного и индуктивного (реактивного) сопротивления. 
Таким образом, при переменном токе теплогенерация зависит также от индуктивности L и частоты тока f. Вследствие указанного при одном и том же распределении материалов (и активных сопротивлений) в ЗТП можно изменять распределение тока в проводящем теле, изменяя частоту тока г". 
Иные возможности в обеспечении равномерности нагрева предоставляет индукционный способ генерации тепла. При этом способе нагреваемое тело пронизывается электромагнитными волнами, которые генерируются в индукторе (первичная цепь). Проходя через проводящее тело (короткозамкнутая вторичная цепь), электромагнитные волны создают в нем магнитное поле, генерирующее в данном теле электрический ток, который, преодолевая активное сопротивление, обеспечивает генерацию тепла в проводящем теле. 
Если   электромагнитные   волны   полностью   затухают  в  проводя щем теле, то связь между параметрами тока в первичной и вторичной цепях будет строго определено. 
Выбирая должным образом напряжение и число витков первичной цепи, можно при высокой интенсивности теплогенерации иметь малое значение силы тока в первичной цепи, что позволяет работать с компактным индуктором. Чем больше сопротивление R2, тем меньше должна быть сила тока /2 для обеспечения интенсивной теплогенерации, тем большие преимущества приобретает способ наведения токов путем индуцирования перед контактным способом подведения тока. 
Представим себе, что электромагнитные волны только частично затухают в проводящем теле, а частично распространяются за его пределы. В этом случае только часть энергии магнитного поля может быть использована для теплогенерации за счет образования вихревых токов, в результате чего получается низкий коэффициент использования мощности, подводимой к индуктору. 
Устранить этот недостаток можно двумя способами: 
а) поставить на пути электромагнитных волн промежуточное тело, обладающее возможно более высокой магнитной проницаемостью и обеспечивающее сосредоточение магнитного поля. Таким совершенным ферромагнетиком является чистое железо. Этот конструктивный элемент принято называть железным сердечником; 
б) обеспечить полное затухание электромагнитных волн изменением параметров этих волн, а именно уменьшением длины волн. 
Известно, что длина волны обратно пропорциональна частоте тока. Таким образом, увеличивая частоту тока, можно уменьшить длину электромагнитных волн и обеспечить их затухание в границах нагреваемого тела и тем самым повысить коэффициент использования мощности. При достижении электромагнитной волной поверхности материала (металла) происходит резкое изменение ее длины в функции определенного параметра. Чем больше величина этого параметра, тем глубже волна проникает в металл, тем равномернее теплогенерация. Под глубиной проникновения тока в металл Ь0 (м) при индукционном его подводе условно принято считать расстояние от поверхности тела, на котором амплитуда волны уменьшается в е = 2,718 раз. 
Индуцированный    то к   протекает   в   поперечном   направлении   через сечение тела F=xb0 (x — длина нагреваемого тела), а его путь равен периметру тела /. Поэтому, подставив Ь0 из уравнения в выражение для сопротивления. 
Из формулы следует, что величина омического сопротивления возрастает при индукционном нагреве с увеличением частоты тока вследствие того, что уменьшается объем (и сечение), по которому циркулируют вихревые токи. Возрастание омического сопротивления эквивалентно усилению теплогенерации (теплогенерация определяется только активным сопротивлением). Чем больше частота тока, тем меньше глубина его проникновения и ток протекает в поверхностном слое тела, что получило название поверхностного или скин-эффекта. Такое течение тока неизбежно связано с относительным перегревом поверхностных слоев тела. Так как величины р и д недоступны для регулирования, то при конструировании печей и управлении их тепло-вой работой варьировать можно только частоту тока f. 
Резюмируя сказанное, можно охарактеризовать контактный способ подвода энергии, как преодоление током сопротивления проводника в продольном направлении, тогда как при индукционном — в поперечном. 
Способ подведения тока в ЗТП является весьма важным фактором, но он не только определяет электрический режим работы печей-теплогенераторов. Другим важным фактором является распределение тепла в ЗТП. Неравномерное выделение тепла в зоне компенсируется средствами теплообмена (теплопроводностью, конвекцией, излучением), однако необходимость в такой компенсации часто связана с замедлением технологического процесса. Именно поэтому получение равномерной по объему ЗТП теплогенерации за счет должного распределения электроэнергии в зоне в некоторых случаях является наиболее важной задачей при конструировании печей. 
Материалы в ЗТП могут быть в различных физических состояниях: твердом (в сплошном или сыпучем в виде плотного, разуплотненного или псевдоожиженного слоя), жидком или паро-газовом. Состояние материалов также оказывает весьма существенное влияние на процесс теплогенерации и распространение тепла в ЗТП. 
ЗОНА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА В ВИДЕ МАССИВНОГО ТВЕРДОГО ТЕЛА 
Нагрев массивных металлических тел перед пластической обработкой давлением, а также для термической обработки является распространенным процессом в промышленности. Печи-теплообменники, применяемые  для   этой   цели,   характеризуются   низким  коэффициентом &nb sp;использования энергии. Совмещение зон технологического процесса и теплогенерации, характерное для печей-теплогенераторов, при обработке массивных твердых тел практически возможно только на базе исполь-зования электрической энергии. 
Способ подвода электроэнергии в ЗТП в конечном итоге определяется технико-экономическими соображениями, однако при грубом приближении он может быть выбран из сравнения электрического сопротивления нагреваемого тела при контактном (продольном) и индукционном (поперечном) подводе тока. Допустим, что при одинаковой частоте тока степень неравномерности его распределения по сечению цилиндрического тела в обоих случаях одинакова и характеризуется тем, что ток проходит только по внешней половине площади сечения тела. В этом случае при контактном подводе тока 0,7 диаметра d проводящего тела, считая от центра, будут свободны от тока. Общее сопротивление тела длиной х определится по формуле. 
При индукционном нагреве, если ось индуктора будет совпадать с осью нагреваемого тела, то вихревые токи Фуко будут располагаться по замкнутым контурам в поперечном сечении проводящего тела, пронизывая внешние 50 % продольного сечения тела. 
Общее сопротивление цилиндрического тела при индукционном нагреве определяется по формуле. 
Из сопоставления формул следует, что при контактном нагреве общее сопротивление пропорционально длине тела и обратно пропорционально квадрату диаметра, тогда как при индукционном нагреве не зависит от диаметра и обратно пропорционально длине тела. Равенство сопротивлений достигается при условии х = 4d, причем легко показать, что при увеличении неравномерности нагрева, т.е. при увеличении частоты тока f, коэффициент при d возрастает. Из сказанного ясно, что преимущества индукционного нагрева возрастают при увеличении диаметра тела, частоты тока и уменьшении длины нагреваемого тела. 
Свойства материала (металла) определяются величинами, т.е. Удельным сопротивлением и магнитной проницаемостью. Удельное сопротивление материала не зависит от напряженности магнитного и электрического полей, а зависит только от температуры в отличие от магнитной проницаемости, зависящей для ферромагнетиков не только от температуры, но и от напряженности   магнитного поля. 
Нам приведены зависимости относительного удельного сопротивления и относительной магнитной проницаемости стали от температуры при постоянной напряженности магнитного поля. Относительное удельное сопротивление — отношение удельного сопротивления при данной температуре к удельному сопротивлению при 0°С: ротн = р/р0. Относительная магнитная проницаемость — отношение магнитной проницаемости при данной температуре к магнитной проницаемости вакуума. Удельное сопротивление стали растет, достигая наибольшего значения   при   850—875 °С.   При  достижении   критической  температуры 
 
(точки Кюри) магнитная проницаемость ферромагнитных материалов приближается к таковой для вакуума, что приводит к резкому увеличению глубины проникновения тока и обеспечению более равномерной теплогенерации. Так же  показана зависимость магнитной проницаемости для стали от напряженности магнитного поля Н. Как видим, эта зависимость существенна при напряженности магнитного поля до 3500 А/м. Магнитная проницаемость  парамагнитных металлов и сплавов 
(она близка к таковой для вакуума) не зависит ни от напряженности магнитного поля, ни от температуры, оставаясь постоянной величиной. При теплогенерации за счет индуцирования тока в нагреваемом ферромагнитном теле происходит непрерывное изменение удельного сопротивления и магнитной проницаемости как в сечении тела, так и во времени, что приводит к увеличению плотности тока у поверхности тела и тем самым к ускорению теплогенерации. 
Таким образом на равномерность теплогенерации в ферромагнитных материалах при постоянных диаметре проводника и частоте главное влияние оказывает зависимость магнитной проницаемости от температуры и напряженности магнитного поля. В этом отношении нагрев меди и других  парамагнетиков существенно отличается от нагрева ферромагнетиков, ибо, как указывалось, для парамагнетиков напряженность магнитного поля не оказывает влияния на магнитную проницаемость, равномерность теплогенерации в парамагнетиках в основном определяется частотой тока, от которой зависит глубина его проникновения. 
Когда технологический процесс диктует необходимость перегрева поверхности тела, как это имеет место при поверхностной закалке стали, естественно применение токов высокой частоты, причем выбор частоты зависит от диаметра детали и экономических соображений, связанных со стоимостью устройств преобразования частоты. 
Если технологический процесс требует возможно большей равномерности температурного поля тела, как это имеет место при нагреве под прокатку, протяжку и т.д., то вопрос о выборе частоты тока значительно сложнее. Здесь необходимо совместно учитывать процессы теплогенерации и теплообмена теплопроводностью. 
Наиболее быстрый и равномерный нагрев тела достигается при равномерной теплогенерации, поскольку необходимость выравнивания температуры в теле за счет теплопроводности всегда связана с увеличением времени нагрева тела. Следствием из этого является вывод—частота тока должна быть тем меньше, чем больше диаметр тела и чем меньше его теплопроводность. По этой причине, при прочих равных условиях, нагрев медных слитков можно вести при большей частоте тока, чем стальных. 
Как указывалось выше, тепловая работа печей-теплогенераторов для нагрева диэлектриков, которые являются материалами с низкой теплопроводностью, основана на применении пеоеменного тока, создающего в диэлектрике электрическое поле. 
Для получения токов смещения такой величины, которая обеспечивает необходимую интенсивность теплогенерации, к поверхности нагреваемого тела с помощью так называемых рабочих конденсаторов подводится такая разность потенциалов, которая, обеспечивая достаточную напряженность электрического поля в диэлектрике, не приводит к электрическому пробою в нагреваемом материале. Для этого рабочее напряжение принимают обычно в 1,5—2 раза ниже, чем напряжение пробоя. Так как последнее зависит от свойств материала, способа его укладки, величины воздушного зазора, то величина допустимого напряжения поля есть величина переменная, колеблющаяся в пределах 1-6 к В/см. 
Общие соображения могут быть высказаны в отношении частоты тока. До значения f меньше или равно 300 МГц длина волны превосходит 1 м, что обеспечивает равномерный нагрев диэлектрика вне зависимости от его теплопроводности. При уменьшении длины волны, если она становится соизмеримой с толщиной нагреваемого тела, будет происходить поверхностный нагрев тела и выравнивание температуры будет зависеть от его теплопроводности.  Вместе с тем, существует оптимальное значение частоты, обеспечивающее максимальную мощность теплогенерации // Объясняется это тем, что при чрезмерно большой частоте тока поляризация заряженных частиц в соответствии с изменяющимся направлением вектора напряженности электрического поля Е не успевает совершаться и величина тока смещения, а следовательно, мощность теплогенерации уменьшается. 
Более сложным является случай, когда диэлектрик обладает в переменном электрическом поле некоторой проводимостью, тогда эффект теплогенерации зависит от векторной суммы токов смещения и проводимости. Естественно, что теплогенерация в диэлектриках, обладающих проводимостью, больше, чем в диэлектриках, не обладающих ею. 
Другим сложным случаем является теплогенерация в полупроводниках. При нагреве их в переменном электрическом поле теплогенерация слагается из двух составляющих: один полупериод полупроводник греется за счет тока проводимости, другой — за счет тока смещения. Общая теплогенерация будет равняться сумме тепловыделений в двух полупериодах. 
ЗОНА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА В ВИДЕ ЖИДКОГО ТЕЛА 
К печам с ЗТП в виде жидкого тела прежде всего относятся различные типы индукционных плавильных печей. В жидком состоянии магнитная проницаемость всех металлов практически одинакова и приближается к таковой для вакуума, поэтому равномерность теплогенерации в объеме металла для плавильных индукционных печей определяется только частотой тока. 
Существуют два характерных способа теплогенерации в жидком металле за счет индуцируемого тока: в канале, представляющем собой электрически замкнутую цепь, и в емкости (тигле), представляющей собой ванну плавильной печи. Печи, реализующие первый способ теплогенерации, называют канальными, второй — тигельными. 
Теплогенерация в канале 
В приложении приведены три схемы плавильных печей с теплогенерацией этого типа. Там же показана схема плавильной печи с каналом кольцевой формы постоянного сечения. В электрическом отношении этот канал представляет одновитковую вторичную цепь с током, циркулирующим по замкнутому контуру. Активное сопротивление канала, и следовательно, теплогенерация в нем, зависят от его сечения. Нам показаны схемы печей, плавильный канал в которых является составной частью электрической цепи, замыкаемой жидким металлом в емкости, расположенной над каналом или рядом с ним. Емкость большого сечения  представляет для тока малое сопротивление и поэтому в ней тепло практически не генерируется. Для обеспечения теплогенерации в плавильном канале он должен обладать необходимым (но не чрезмерным) сопротивлением, которое создается за счет относительно малой площади поперечного сечения канала. Отличительной особенностью канальных индукционных печей подобного типа является наличие железного сердечника для предотвращения больших потерь энергии вследствие рассеяния магнитного поля. Это происходит потому, что магнитное поле, возбуждаемое переменным током первичной цепи, в основном сосредоточивается в сердечнике, вызывая интенсивное индуцирование тока во вторичной цепи — плавильном канале. Так как магнитный поток способен возбуждать в самом сердечнике вихревые токи Фуко, то такие печи строятся низкочастотными (50 Гц), чтобы уменьшить разогрев сердечника и потери энергии в окружающую среду. 
Для обеспечения генерации тепла в канальной печи электрическая цепь канала должна быть всегда замкнутой, что возможно только при нахождении в канале расплавленного металла ("болота"). Поэтому при выпуске металла печь не опорожняется полностью и в ней остается некоторое количество жидкого металла, в который затем загружается твердая шихта. 
Несмотря на наличие над каналом определенной емкости, размеры которой казалось бы не связаны с размерами канала, тоннаж печи с закрытым каналом не может быть произвольным, так как соотношение объемов жидкого металла в тигельной части и в канале не должно быть больше определенной величины, зависящей от тепловых потерь тигельной части в окружающую среду. В противном случае металл в тигле не может быть нагрет до нужной температуры. Возможно, однако, большее соотношение указанных объемов металла при работе индукционной печи этого типа с подогревом (например, плазменным) металла в тигельной части. 
Теплогенерация в тигле 
Если расположить первичную катушку индуктора вокруг тигля индукционной печи, как можно ближе к металлу, находящемуся в тигле, то можно магнитное поле в значительной степени сосредоточить в металле и свести к минимуму потери из-за его рассеяния. Магнитное поле в металле, загруженном в тигель, приводит к возникновению в нем токов Фуко вне зависимости от того, будет металл в твердом или жидком состоянии. Поэтому для пуска индукционных тигельных печей нет необходимости иметь в них жидкий металл  ("болото"). 
Отсутствие в тигельных индукционных печах железного сердечника не позволяет избавиться от значительных потерь энергии из-за рассеяния магнитного поля, следствием чего является низкий коэффициент использования энергии. 
Как следует из сказанного ранее, глубина проникновения тока при ju = const зависит от параметра, что дает возможность сосредоточить вихревые токи в объеме тигля путем выбора частоты тока. Очевидно, чем больше тигель, тем меньше может быть частота тока. Именно поэтому большие тигельные индукционные сталеплавильные печи могут работать на сетевой частоте тока. 
Можно провести аналогию между индукционным нагревом твердого массивного металлического тела и нагревом жидкого металла в тигле. Эта аналогия, однако, касается только процесса теплогенерации. Распределение же тепла в ЗТП, находящейся в твердом состоянии, зависит только от теплопроводности тела, тогда как в ЗТП, находящейся в жидком состоянии, не столько от теплопроводности, сколько от конвекции. Конвективный перенос тепла возникает, поскольку при наложении магнитного поля на электропроводную жидкость в ней появляются дополнительные силы, являющиеся результатом взаимодействия магнитного поля с электрическими вихревыми токами, индуцированными в жидкости. Этот эффект носит название электромагнитного перемешивания и является сопутствующим явлением индукционного нагрева или применения специально при других методах нагрева ванны. 
Теоретические основы данного вида перемешивания относятся к области электромагнитной гидродинамики. Для простейшего случая одномерного течения вязкой несжимаемой жидкости в поперечном магнитном поле можно использовать основные уравнения гидродинамики с учетом действия магнитных сил. Для условий циркуляции жидкости в замкнутом объеме система уравнений принимает значи тельно более сложный вид и может быть решена только численными методами. 
Влияние частоты на перемешивание противоречиво. С одной стороны, чрезмерно высокие частоты приводят к тому, что ориентация заряженных частиц в соответствии с изменением направления тока не успевает завершиться, и поэтому вследствие инерции металл "остается на месте". С другой стороны, чем выше частота тока, тем больший ток проходит у поверхности, тем больше силы отталкивания между первичным и вторичным токами, заставляющие жидкий металл от периферии ванны вытесняться к ее центру, подниматься в центр на поверхность, создавая циркуляцию металла по замкнутым контурам. В общем случае, чем меньше частота тока, тем равномернее процесс электромагнитного перемешивания, именно поэтому при отдаленном расположении индуктора от жидкого металла необходима малая частота тока. Например, устройства для электромагнитного перемешивания в дуговых плавильных печах работают на частоте тока 1—1,5 Гц. В индукционных плавильных печах индуктор расположен ближе к жидкому металлу и действуют силы отталкивания, поэтому перемешивание достигается и при высоких значениях частоты тока. 
Рассмотрим теперь вариант, когда ЗТП образована жидкостью с низкой электропроводностью, например солями или шлаками. 
Температура плавления жидких шлаков, с которыми практически приходится иметь дело, превышает 1000 °С, что и определяет температурную область работы печей данного типа. Примером таких печей, в частности, являются соляные, электродные ванны и печи электрошлакового переплава стали  (ЭШП). 
В печах ЭШП в состав шлаков входят соединения: CaF2, CaO, MgO, AI2O3, TiО2, SiО2 и др. Удельное сопротивление таких шлаков изменяется в зависимости от состава и температуры в пределах 0,001 — 0,01 Ом • м уменьшаясь с повышением температуры. Как известно, удельное электрическое сопротивление металлов при 20 °С находится в пределах 0,2 • 10-6-0,02 • 10_6 Ом • м, т.е. удельное сопротивление шлаков на 4—5 порядков выше, чем металлов. Низкая электропроводность шлака объясняется ионным характером этой проводимости, причем с повышением температуры она возрастает в несколько раз, тогда как для металлов с повышением температуры — уменьшается. При наложении переменного электрического поля в любом теле возникают токи проводимости и смещения. В металле величина тока смещения по сравнению  с  током& nbsp;  проводимости  пренебрежимо&nbs p; мала.  Напротив, для диэлектриков ток смещения велик, а ток проводимости можно не принимать во внимание. 
В шлаках возникают и ток смещения и ток проводимости. Нагрев шлака за счет токов смещения требует токов весьма высокой частоты и поэтому неоправдан. Учитывая, что шлаки электропроводны, их целесообразно греть за счет токов проводимости. Необходимый ток проводимости в шлаке можно получить как путем контактного подвода тока, так и путем его индуцирования. Однако, как правило, используется контактный способ подвода. 
При электрошлаковом переплаве расходуемых электродов — способе, все более широко применяемом в качественной металлургии, — шлаковый слой, являющийся зоной теплогенерации, элемент сложной  электрической &n bsp;цепи.   В  этих  цепях   для эффективности процесса теплогенерации слой шлака должен представлять возможно большее сопротивление по сравнению с суммой сопротивления других элементов цепи. 
Как известно, теплопроводность шлака на 1—2 порядка ниже, чем у металлов, поэтому определяемый процесс, т.е. распределение тепла в ЗТП, происходит не столько за счет теплопроводности, сколько за счет конвективного переноса, связанного часто с барботажем. Для обеспечения интенсивного конвективного переноса тепла процессы переплава ведут в шлаковых ваннах, перегретых не менее чем на 200—250 С выше эвтектической температуры, поскольку вязкость и подвижность шлака, а, следовательно, и конвективный перенос тепла в нем тесно связаны с величиной указанного перегрева. 
 
ЗОНА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА В ПАРО-ГАЗОВОМ СОСТОЯНИИ 
Газы и пары обладают некоторыми резко выраженными свойствами, весьма существенными с точки зрения генерации в них тепла за счет электроэнергии. К этим свойствам в первую очередь относятся: а) способность к расширению и сжатию; б) выравнивание состава в процессе молекулярной диффузии компонентов паро-газовой среды, в том числе и заряженных частиц; в) способность к диссоциации при повышении температуры; г) способность к ионизации при повышении температуры. 
Если ЗТП находится в твердом или жидком состоянии, то вся электрическая энергия превращается в тепло, характеризуемое повышением температуры. При газообразном состоянии ЗТП электрическая энергия частично аккумулируется в газе в результате возрастания числа заряженных частиц, частично превращается в химическую энергию в результате эффекта диссоциации, происходящего при поглощении энергии, и только часть электрической энергии расходуется на повышение энтальпии ЗТП, характеризуемое увеличением температуры. Поэтому в общем случае энергетическое состояние газообразного тела нельзя характеризовать только его температурой. 
Энергетическое состояние (энергосодержание) ЗТП может быть охарактеризовано равенством 
Qсумм = Qз + Qx + Qи 
где Q3 — энтальпия зоны, Дж/кг; Qx — химическая энергия зоны, Дж/кг; Ои — электрическая энергия зоны, связанная с ионизацией, Дж/кг. 
Таким образом, газообразная среда является не только теплоносителем. При повышении температуры она начинает приобретать общие свойства энергоносителя, так как обладает не только тепловой, но и химической (за счет диссоциации), и электрической (за счет ионизации) энергией. Например, кислород, при 4000 К на 40 % является теплоносителем, а остальные 60 % приходятся на химическую и электрическую энергию. При той же температуре водород только на 0,7 % является теплоносителем. При температурах свыше 2000 К механизмы как теплогенерации, так и теплообмена существенно изменяются, и это обстоятельство связано с процессами диссоциации и ионизации. 
Роль диссоциации 
Диссоциация теоретически может происходить при любых температурах, однако практическое значение диссоциация продуктов сгорания приобретает только при температурах выше 1800 К, что связано с затратой  энергии,   необходимой  для  ра спада  молекул на атомы.  
Из сопоставления приведенных данных следует, что легче всего диссоциирует диоксид углерода, а труднее всего идет образование атомарного водорода. 
Как известно, С02, СО, Н2О, а также О2, N2 и Н2 — наиболее распространенные составляющие газов промышленной технологии. При высоких температурах (свыше 1800 К) процессы диссоциации и расход тепла на них приобретают все большее значение. В частности диссоциация определяет предельную температуру  (около 3000 К), которая достижима при сжигании холодного топлива в кислороде. Следует иметь в виду, что предварительный подогрев топлива и воздуха не может повлиять на величину предельной температуры, хотя и способствует экономии топлива. 
Таким образом, процесс диссоциации ограничивает технологические возможности химической энергии топлива, так как не позволяет получить особо высокие температуры. Реализация технологических процессов с такими температурами возможна только путем использования электрической энергии. 
Роль ионизации 
При   том   или   ином энергетическом воздействии   на  атом   возрастает его кинетическая энергия и его электроны переходят на другую орби ту или срываются с внешней орбиты. При отрыве электрона атом приобретает положительный заряд и становится ионом. Этот процесс называется ионизацией. Обратный процесс, при котором положительный ион "захватывает" встретившийся с ним свободный электрон, называется рекомбинацией. 
Частным случаем энергетического воздействия является соударение частиц при их беспорядочном движении в газообразной среде. Соударения, при которых частицы обмениваются кинетической энергией, получили название упругих в отличие от других — неупругих, при которых происходит возбуждение атомов или отрыв электронов. Ионизация при неупругих соударениях называется термической и связана с тем-пературным уровнем среды. 
Для ионизации атомов различных веществ необходимы затраты разных количеств энергии. Потенциал ионизации (расход энергии на работу по выходу электрона) для некоторых элементов и соединений характеризуется   следующими   данными,   эВ    (1   эВ = 1,6 • 10-19   Дж). 
Из приведенных данных следует, что степень ионизации при данной температуре зависит главным образом от содержания в газообразной среде элементов с низким потенциалом ионизации, а именно металлов щелочноземельной группы или их солей. 
В качестве примера нам показана зависимость степени ионизации водорода, т.е. отношения числа положительных ионов к числу нейтральных частиц (атомов), от температуры. Существенная ионизация водорода наблюдается только при температуре выше 8000—10000 К. Однако кривые ионизации паров щелочноземельных металлов сдвинуты в сторону более низких температур (ниже 3000 К). Поэтому при сжигании топлива некоторая степень ионизации продуктов сгорания может быть получена только при введении щелочноземельных металлов или их солей. В отсутствие щелочноземельных металлов при температурах, меньших, чем 3000 К, ионизация столь незначительна, что в уравнении можно принимать QИ = 0. Ощутимая термическая иони-зация может иметь место при температурах, превышающих 5000—6000 К, в которых, однако, не нуждается большинство современных технологических процессов. 
Теплогенерация 
При высоких температурах в газах и парах только часть химической энергии может превращаться в тепло, тогда как остальная часть за счет диссоциации остается в виде химической энергии. При наложении на газообразное тело электрического поля часть энергии также превращается в тепло, вызывая увеличение средней скорости частиц (повышение температуры), а часть идет на увеличение степени ионизации газов. При высокой степени ионизации газообразная среда переходит в состояние, называемое плазмой. Строго говоря, плазма состоит только из ионов и электронов, однако практически термин "плазма" применяется для газообразного состояния вещества с того момента, когда газ начинает обладать ощутимой электропроводностью, т.е. теряет свои диэлектрические свойства (степень ионизации около 0,01). 
Прохождение электрического тока через газ получило название газового разряда, причем различается несколько его разновидностей. С точки зрения теплогенерации практическое значение имеют распределенный и дуговой  разряды. 
Рассмотрим газовый слой толщиной Ах, на границах которого создана разность потенциалов AU. Если данный слой является идеальным диэлектриком, то наложенное электрическое поле не вызовет появления в нем тока проводимости. При повышении напряжения в точке   с   абсциссой   AU г   наступает   явление   пробоя   (искра).   На  пути искры в так называемом шнуре возникает быстрая ионизация частиц, резко возрастает электропроводность, снижается сопротивление. Если поддерживать неизменным падение напряжения AUXl то сила тока и расходуемая мощность достигнут огромной величины. Однако вследствие ограниченности мощности это невозможно и поэтому одновременно будут падать напряжение и возрастать сила тока (по сплошной кривой). При этом искровой разряд превращается в дуговой, а падение напряжения стабилизируется на уровне, отвечающем достигнутой степени ионизации и, стало быть, определенной величине сопротивления шнура. 
Распределенный разряд можно назвать несостоявшимся искровым разрядом, если в точке AU1 развитие разряда приостанавливается за счет интенсивной турбулизации газовой среды, уничтожающей в зародыше образующийся шнур. Принцип распределенного разряда используется при создании электрохимических горелок, позволяющих повысить предельную температуру при сжигании топлива примерно до 3500 К за счет введения в пламя некоторого количества электрической энергии и превращения ее в тепло. Схема такой горелки показана в приложении. Это горелки высокого напряжения (бальше 1000 В) с малой силой тока. Для того чтобы получить распределенный газовый разряд при относительно невысокой температуре, требуется некоторая ионизация продуктов сгорания, которая обеспечивается подачей соли щелочноземельного металла (в данном случае KCI). В таких горелках могут применяться постоянный и переменный токи, как и в других устройствах, где используется газовый разряд. 
Другой вид газового разряда — дуговой разряд — как способ генерации тепла за счет электрической энергии имеет весьма широкое распространение. В современных печах тепловые мощности дуг превышают 85 МВт или свыше 100 кВт/см2 анодного пятна. Изменяя длины дуг и рабочее напряжение, можно в широких пределах регулировать их способность к генерации тепла в соответствии с требованиями технологии. 
Теплоотдача 
Рассматривая конвективный перенос в газовой среде с высокой температурой прежде всего необходимо констатировать, что в этих условиях возникает диссоциация газа. Так как температура поверхности нагрева ниже, чем газа в отдалении от нее, естественно предположить повышенную концентрацию непродиссоциировавших молекул (например, СО2 и Н2О) у поверхности и пониженную в отдалении, т.е. наличие разности концентраций, обеспечивающей массообмен и связанный с ним конвективный перенос тепла. Поскольку коэффициент диффузии прямо пропорционален температуре в степени 1,5 и обратно пропорционален плотности газа, постольку диффузия продуктов диссоциации будет превалировать над обратной диффузией непродиссоциировавших ингредиентов газа и таким образом будет ускорять процесс переноса тепла к поверхности нагрева в тем большей степени, чем выше температура. 
При диссоциации происходит процесс превращения трехатомных газов в двух- и одноатомные, что, как известно, связано с резким уменьшением лучеиспускательной способности газа, т.е. в результате диссоциации лучистая составляющая суммарного теплообмена должна относительно уменьшаться, а конвективная возрастать. 
Известны три разновидности излучения плазмы: тормозное, ре-комбинационное, возбуждения атомов и ионов. Тормозное электромагнитное излучение плазмы возникает за счет кинетической энергии заряженных частиц при резком изменении их скорости. Электрон при столкновении с атомом или ионом отдает ему только небольшую часть своей кинетической энергии, а основная ее часть, теряемая при столкновении, излучается в виде фотонов, причем спектр этого излучения сплошной. При температурах до 10000 К тормозное излучение электронов практического значения не имеет. 
В печной теплотехнике тормозное излучение электронов имеет практическое значение в электронно-лучевых печах. Поток электронов со скоростью, достигающей десятых долей скорости света, бьющий в анод, вызывает теплогенерацию за счет кинетической энергии электронов. Однако часть этой энергии в виде тормозного излучения   рассеивается   и   поглощается   охлаждаемым   ограждением   печи. 
Таким образом, тормозное излучение в электронно-лучевых печах явление вредное и уменьшает коэффициент полезного использования энергии. 
Сущность явления рекомбинации заключается в том, что пролетающий электрон захватывается ионом и переходит в связанное состояние. При акте рекомбинации излучается энергия, равная сумме кинетической энергии электрона и энергии его связи с ионом. Спектр излучения при этом носит сплошной характер. Данный вид излучения плазмы не имеет практического значения при температурах до 6000 К. В вакуумных плазменно-дуговых печах рекомбинационное излучение, поглощаемое охлаждаемым ограждением печи, несколько уменьшает коэффициент полезного использования энергии. 
Излучение, связанное с возбуждением атомов и ионов при температурах до 6000 К, относится к области светового и ближнего инфракрасного диапазонов длин волн. Это излучение носит дискретный характер и возникает при столкновении свободного электрона с атомом или ионом, когда получаемая последними энергия недостаточна для ионизации, но возбуждает атом или ион, и вызывает кратковременный переход электрона на внешнюю орбиту. В момент возвращения электрона на прежнюю орбиту эквивалентное количество энергии излучается в виде фотона. 
Резюмируя вышесказанное, можно сделать вывод, что при температурах до 6000 К ионизация влияет на теплоотдачу излучением только за счет дискретного излучения при возбуждении атомов и ионов. Что касается других видов плазменного излучения (тормозного, рекомби-национного), то в печной теплотехнике они играют, как правило, отрицательную роль, увеличивая тепловые потери через ограждения печей. 
Высокотемпературный ионизированный газ — плазма в технологических процессах может быть использован в двух направлениях: 1) как химически активная среда;   2)   как  энергоноситель. 
Как известно, химические свойства ионов остаются такими же, как у исходных веществ. Поэтому возможно получение плазмы с восстановительными, окислительными или нейтральными свойствами. Это обстоятельство используется, в частности, в высокотемпературной плазменной металлургии, которая объединяет процессы, протекающие в газовой фазе — плазме с последующей избирательной конденсацией продуктов технологической обработки. Совместная теплоотдача излучением и контактным способом при температурах 2500—6000 К может достигать огромных значений, что при обработке мелко раздробленных материалов позволяет осуществлять технологический процесс практически мгновенно. 
Высокотемпературный газовый поток за счет происшедших в нем процессов   диссоциации   и   ионизации   обладает   высоким   энергосодержанием. Греющая способность такого потока при воздействии на поверхность достигает значений на 1—2 порядка выше, чем греющая способность, которая может быть достигнута в топливных печах. Последнее обстоятельство позволяет ускорять многие технологические процессы, связанные с обработкой массивных тел, например при их плавлении, сварке, резке и т.д. Все указанное делает плазменные технологические процессы весьма перспективными, а в некоторых случаях и незаменимыми. 
ЗОНА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА В СЫПУЧЕМ СОСТОЯНИИ 
Данный случай является наиболее сложным и наименее доступным для анализа. Сложность обусловлена тем, что при сыпучем состоянии шихты (плотный, разуплотненный или кипящий слой сыпучего материала) на пути тока лежат разнородные по своим свойствам материалы: твердые или жидкие проводники или малоэлектро-проводные материалы, а также газовая фаза. 
В зависимости от назначения и характера технологического процесса соотношение и свойства указанных составляющих, заполняющих ЗТП, а также их относительное расположение могут быть различными. Наилучшие условия протекания технологического процесса создаются в том случае, когда теплогенерация целесообразно распределена по объему зоны. 
В приложении приведены две идеализированные схемы контактного подвода тока в ЗТП. Общее падение напряжения между вводом А и отводом Б тока является величиной постоянной, т.е. AU = const, и поэтому в соответствии с законом Ома ток пойдет по пути с меньшим общим сопротивлением. Набор последовательно расположенных сопротивлений на этом пути и будет определять распределение теп-логенерации. Схемы имеют параллельное расположение слоев материалов  различной &nb sp;толщины  Aх  и&nb sp; с  различными &n bsp;удельными сопротивлениями р. В схеме, приведенной в приложении, а, слои включены последовательно и, таким образом, ток лишен возможности миновать тот или иной слой. Как известно, генерация тепла зависит от сопротивления R, а последнее от параметра рАх. Поэтому получить необходимую теплогенерацию а том или ином слое или распределить ее должным образом можно только подбором параметра рАх. В схеме, приведенной в приложении, слои материала расположены параллельно и для регулирования распределения теплогенерации кроме подбора величин р слоев можно также использовать такие параметры, как углубление электродов в слой, расстояние между электродами и их число. Регулирование с помощью параметра рАх всегда представляет большие трудности, как вследствие непостоянства его значений, так и по причине изменения расположения материалов в ходе технологического процесса,  что особенно характерно для печей периодического действия. 
Режим теплогенерации в печах с сыпучим состоянием ЗТП слагается из генерации тепла в твердых кусках или частицах материала и паро-газовых промежутках между ними (иногда еще в жидкой фазе). В реальных условиях паро-газовая фаза имеет большое сопротивление, чем прочие наполнители ЗТП, поэтому теплогенерация в значительной степени происходит именно в ней. Теплогенерация в парогазовой фазе может быть сосредоточенной (дуга) или распределенной по объему ЗТП в межкусковых промежутках. Режим сосредоточенных дуг позволяет иметь весьма высокие значения удельной теплогенерации при высоких температурах, превышающих 3000—3500 К. Целесообразность получения высоких температур определяется потребностями тех-нологического процесса. Для иллюстрации рассмотрим два примера. 
Нам приведена схема трехфазной руднотермической печи, применяющейся для производства различных сплавов, в частности ферросплавов из оксидных руд с использованием в качестве восстановителя углерода (кокса). Вся ЗТП такой печи заполнена исходными материалами, находящимися в сыпучем состоянии, и продуктами процесса, находящимися в жидком состоянии. Жидкие продукты (сплав и шлак)  периодически или непрерывно выпускаются из печи. 
В зависимости от   свойств   исходного   сырья,   готового   продукта   и характера технологического процесса выбираются рациональные условия теплогенерации, поскольку проводимость материалов в ЗТГ| колеблется для разных технологических условий в  широких пределах. 
При низкой электропроводности шихтовых материалов и необходимости высокой температуры для протекания процесса наиболее целесообразна сосредоточенная теплогенерация в электрических дугах. Вокруг дуги образуется пространство, ограниченное материалами процесса, находящимися в сыпучем или тестообразном состоянии. Такие пространства носят название тиглей. При более высокой электропроводности шихты, когда, например, в шихте содержится достаточное количество углеродсодержащих материалов (кокса) целесообразна бездуговая распределенная теплогенерация. Однако в этом случае вследствие несовершенства контакта электродов с сыпучими материалами все же большая доля тепла выделяется вблизи электродов. 
На схеме, приведенной нам, концы электродов находятся в расплаве, и теплогенерация в большей степени сосредоточена в самом расплаве. Приближение зоны теплогенерации к подине уменьшает вероятность образования на ней настылей и облегчает выпуск расп-лава. Управление местоположением зоны и характером теплогенерации осуществляется подъемом или опусканием электродов или изменением напряжения. 
Нам показана схема электропечи с псевдоожиженным (кипящим) слоем. На стенках рабочего пространства расположены электроды А и Б. Псевдоожижающий газ (нейтральный или восстановительный) подается через пористое дно или специальную решетку. Если частицы твердого наполнителя слоя обладают достаточной электропровод-ностью, то в кипящем слое возможно и целесообразно осуществить распределенную генерацию тепла. Отличительной особенностью подобных печей является равномерность температуры по всему объему ЗТП. По условиям службы электродов эти печи применяются для низкотемпературных технологических процессов, например, для термообработки металлических изделий. 
 
ОСНОВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ПЕЧЕЙ-ТЕПЛОГЕНЕРАТОРОВ С ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ РЕЖИМОМ РАБОТЫ 
Теплогенерация за счет электрической энергии реализуется преодолением активного (омического) сопротивления, поэтому при использовании переменного тока нужно стремиться к уменьшению реактивного (индуктивного) сопротивления, являющегося следствием рассеивания магнитной энергии. В отличие от постоянного тока, при переменном токе эффект теплогенерации зависит от частоты тока. 
Нагрев диэлектриков осуществляется только переменным током за счет образования так называемых токов смещения. При нагреве диэлектриков, обладающих некоторой электропроводностью, теплогенерация определяется суммой токов смещения и проводимости. Мощность токов проводимости не зависит, а мощность токов смещения существенно зависит от частоты тока. Поэтому при нагреве диэлектриков следует работать на оптимальной частоте тока, при которой ток смещения и, следовательно, теплогенерация достигают максимального значения. Равномерность теплогенерации за счет тока смещения не зависит от теплопроводности диэлектрика. 
При индукционном нагреве полноту использования электроэнергии можно обеспечить двумя способами: экранированием с помощью совершенного ферромагнетика (печи с железным сердечником) или уменьшением длины волны за счет увеличения частоты тока. Чем больше частота тока, тем более неравномерна теплогенерация по сечению тела, обусловливающая перегрев поверхности тела по сравнению с его центром. Изменение температуры при нагреве тела вызывает непрерывное изменение удельного сопротивления и магнитной проницаемости, вследствие чего изменяются условия теплогенерации. Практически это приводит к увеличению плотности тока у поверхности тела и к интенсификации теплогенерации в этом слое. Если поставлена задача минимизировать время нагрева массивного тела, то частота тока должна быть тем меньше, чем больше диаметр тела и меньше его теплопроводность. 
Равномерность теплогенерации в индукционных плавильных печах определяется практически только их размерами и частотой тока. Отличительными особенностями канальных индукционных печей являются наличие железного сердечника, низкая частота тока и необходимость иметь канал электрически замкнутым, т.е. работать в начале плавки с порцией жидкого металла. В тигельных индукционных печах шихта в момент запуска и в ходе процесса может быть как в жидком, так и в твердом состоянии. Чем больше тигель, т.е. чем меньше сопротивление ЗТП, тем ниже может быть частота тока. 
При жидком состоянии ЗТП распределение тепла в этой зоне зависит не только от теплопроводности, но и от конвекции. Конвективный перенос (перемешивание) в жидком теле в индукционных печах определяется взаимодействием магнитного поля с индуцированными в металле электрическими токами. 
При организации нагрева жидких шлаков следует исходить из того, что их удельное сопротивление на 4—5 порядков выше, чем у металлов. Поэтому при достаточной для целей нагрева электропроводности контактный способ нагрева наиболее эффективен. Распределение тепла в шлаке зависит не столько от его теплопроводности, сколько от интенсивности перемешивания. 
Для получения тепла из электрической энергии в газовой среде практическое значение имеют два вида газового электрического разряда — распределенный и дуговой. Принцип распределенного разряда целесообразно использовать в электрохимических горелках, позволяющих при сжигании топлива повысить предельную температуру пламени до 3500 К. Дуговой разряд широко применяется в различных печах. Существенным его достоинством является возможность в значительных пределах регулировать теплогенерацию за счет изменения длины и напряжения дуги. 
Процесс ионизации не изменяет химических свойств ионов по сравнению с соот-ветствующими атомами. Поэтому возможно создание плазмы с окислительными восстановительными или нейтральными свойствами и тем самым применение плазмы для различных видов технологических процессов. Поток высокотемпературного ионизированного газа — плазмы обладает в 10—100 раз более высокой греющей способностью, чем поток газа в топливных печах, и поэтому применение плазмы является мощным средством ускорения технологических процессов в плазменных печах. 
В слое сыпучего материала теплогенерация в значительной степени осуществляется в газовой фазе. Эта теплогенерация в зависимости от электропроводности материалов слоя и потребности технологического процесса в высоких температурах может быть сосредоточенной (в дуге) или распределенной по объему слоя в межкусковых промежутках. Управление местоположением зоны теплогенерации в слое сыпучего материала осуществляется перемещением электродов или изменением напряжения. 
ТЕПЛОВЫЕ СВОЙСТВА ОГРАЖДЕНИЯ ПЕЧЕЙ 
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ 
Из определения понятия "печь" следует, что печи являются тепловыми устройствами технологического назначения, в которых тепло есть рабочий вид энергии и которые ограждены от окружающего пространства. Таким образом, ограждение есть необходимый и неизбежный элемент конструкции печей. 
Ограждение выполняет две основные функции: создает условия для осуществления технологического процесса и обеспечивает уменьшение потерь тепла в окружающую среду. Вследствие указанного в зависимости от особенностей технологии печи нуждаются в ограждениях, обладающих разными свойствами. 
Кроме выполнения технологических и теплотехнических функций, ограждение печей в некоторых случаях должно обладать необходимой прочностью при рабочих температурах и воздействии постоянных и переменных тепловых и механических нагрузок. По мере развития техники печестроения все в большей степени стремятся освободить ограждение и, в частности, футеровку печей от воздействия излишних нагру-зок, передавая последние на каркас и арматуру печей. 
Технологические функции ограждения определяются характером технологического процесса. Технология требует создания в ограниченном пространстве определенного режима температур, и режима давления. Чем выше температура в печи, тем больше вероятность химического воздействия твердых, жидких или газообразных материалов, заполняющих ЗТП и ЗГТ, на ограждение печи или, как говорят, тем выше агрессивность воздействия на ограждение. Наиболее агрессивна жидкая фаза, а чем она агрессивнее, тем больше участие ограждения в технологическом процессе, ибо именно жидкая фаза наиболее тесно контактирует с ограждением. 
Газовая фаза также может взаимодействовать с ограждением,ускоряя его разрушение, однако, активность воздействия газовой фазы на ограждение значительно меньше, чем жидкой. 
Помимо химического взаимодействия ограждения с материалами, происходит еще механическое воздействие материалов на ограждение, приводящее к разрушению последнего (истирание и т.д.). Проиллюстрируем сказанное несколькими примерами: в печах для сушки материалов ограждение не принимает никакого участия в технологическом процессе; в печах для нагрева металла или неметаллических ма-териалов попутно образующиеся шлаковые образования могут оказывать нежелательное химическое воздействие на ограждение; в высокотемпературных плавильных печах влияние материала ограждения (футеровки)   является  решающим   с  точки  зрения состава получающегося шлака и протекания технологического процесса. В вакуумных печах практически отсутствует контакт материалов с ограждением и лишь только при охлаждении продукта в кристаллизаторе такой контакт неизбежен. При особенно высоких температурах агрессивность некоторых материалов процесса столь велика, что приходится применять ограждение (футеровку) из того же материала, что и сам расплав; такая футеровка получила название гарнисажа. 
Рассмотрим тепловые свойства ограждения печей. Условимся называть ограждение "холодным", когда температура его внутренней поверхности близка к температуре окружающей среды. Во всех остальных случаях будем применять термин "горячее" ограждение, или футеровка. 
При установившемся (стационарном) состоянии передача тепла через плоскую стенку характеризуется четкой формулой. 
Из формулы следует, что низкое значение тепловых потерь через ограждения можно получить различными способами, создавая необходимое по величине суммарное сопротивление переносу тепла Яг. 
ХОЛОДНОЕ ОГРАЖДЕНИЕ 
Холодное ограждение в печах применяется сравнительно редко, когда специфические условия работы печей исключают возможность интенсивного переноса тепла на внутреннюю поверхность ограждения, т.е. когда величина Rвт существенно превосходит две другие составляющие суммарного сопротивления (Rогр→0, Rвш→0). В качестве примера приведем три характерных случая применения холодного ограждения. 
Рефлекторные печи 
Нам приведена схема рефлекторной печи с водяным охлаждением стенок (с кессонированным ограждением). Коэффициент теплоотдачи конвекцией от стенки к движущейся воде столь велик, что соответствующее тепловое сопротивление стремится к нулю (Rвш →0).  Температура  п оверхности   кессона,  обращенной &nbs p;в  рабочее пространство печи,  при этом близка к температуре охлаждающей воды   (или другой охлаждающей среды). 
При этих условиях внутренняя поверхность из полированного алюминия может длительное время сохранять высокую отражательную способность, которая сводит к минимуму усвоение тепла, передаваемого излучением. Если при этом существенно уменьшить конвективный перенос тепла к внутренней поверхности стенки, то в сумме тепловое сопротивление может быть весьма значительным, сводящим к минимуму величину тепловых потерь через ограждение. Кессонированное ограждение может быть весьма прочным, легко выдерживающим пониженное и повышенное давление и обладающим абсолютной газоплотностью. 
Вакуумные дуговые и электроннолучевые печи 
Применение вакуума возможно только при использовании кессо-нированного ограждения, так как требуется его абсолютная газоплотность. Тепло к внутренней поверхности ограждения поступает за счет облучения ее плазмой (тормозное и рекомбинационное излучения), а также за счет кинетической энергии электронов и ионов, попадающих на эту поверхность вследствие эффекта рассеивания заряженных частиц и вторичной эмиссии электронов с анода. Сюда следует также добавить непосредственное излучение раскаленного анода и поверхности расплава. Все вместе взятое создает тепловой поток на внутреннюю поверхность ограждения, требующий отвода его за счет охлаждения водой. Унос тепла с водой охлаждения может быть существенным и в энергетическом балансе достигает 20—40 %. Таким образом, ограждение ва-куумно-дуговых и электронно-лучевых печей энергетически несовер-шенно, однако этот недостаток перекрывается многими другими достоинствами печей данного типа, оправдывающими с технико-экономической точки зрения применение холодного ограждения. 
Шахтные печи для нагрева сыпучих низкотеплопроводных материалов 
Как указывалось ранее, перенос тепла в плотном слое в поперечном направлении незначителен. Тепловая роль ограждения в таких печах невелика, а главное его назначение строительные функции. При работе печи под повышенным давлением наилучшие результаты дает кессонированное ограждение. Если не предъявляются особо высокие требования к газоплотности, то возможно кессонированное ограждение делать   местным   в   особо   опасных   с  точки  зрения&nbs p;  стойкости   местах. 
Внутренняя поверхность кессонированного ограждения будет находиться   при   температуре,   близкой   к   температуре  охлаждающей    воды. 
Если стеночный эффект движения газов не имеет чрезмерного развития, то температура элементов слоя, непосредственно примыкающих к охлаждаемой поверхности, будет также низкой, но быстро возрастающей по направлению к центру печи. По мере образования в печи жидкой фазы тепловые свойства кессонированного ограждения существенно изменяются вследствие образования настылей. Толщина настылей воз-растает до тех пор, пока температура на ее внутренней границе не будет равна температуре плавления жидкой фазы. В месте образования настылей таким образом возникает гарнисажное ограждение, являющееся ограждением горячего типа. 
Существует вид ограждения, который занимает промежуточное положение между холодным и горячим. Такое ограждение применяется в низкотемпературных печах, так, например, в сушильных печах для органических материалов, работающих при температурах менее 150 °С. Ограждение таких печей выполняется из листового материала, для которого R0гр приблезительно равно 0 Суммарное тепловое сопротивление в данном случае определяется значениями Rвт и Rвш, т.е. конвективным переносом тепла к внутренней поверхности ограждения и отдаче тепла наружной поверхностью окружающему воздуху путем свободной конвекции. Для охраны работающих у таких печей в некоторых случаях ограждение снаружи покрывают тонким слоем низкотеплопроводного материала, например асбеста. 
ГОРЯЧЕЕ ОГРАЖДЕНИЕ - ФУТЕРОВКА 
Горячее ограждение (футеровка) является наиболее распространенным. Отличительной особенностью футеровки является то, что температура ее внутренней поверхности приближается к эффективной температуре рабочего пространства печи. Достигается это применением для футеровки материалов с низкой теплопроводностью. Предельным слу-чаем горячего ограждения является так называемая идеальная футеровка печи, которая обладает столь высоким тепловым сопротивлением, что тепловые потери через нее отсутствуют, а температура ее внутренней поверхности равняется эффективной температуре печи. 
Внутренняя поверхность футеровки участвует в теплообменных процессах в печи. Внешняя (или кожух печи) — участвует в теплообмене с окружающей средой. Таким образом футеровка, входит в две взаимосвязанные системы теплообмена: внутреннюю и внешнюю. По толщине футеровки ее тепловые свойства могут существенно различаться, что определяется способом изготовления футеровки и свойствами материалов, из которых она сделана. 
Потери тепла футеровкой QE за единицу времени, например за сутки, слагаются из тепла, теряемого теплопроводностью в результате наличия разности температур меЖду внутренней и внешней поверхностью футеровки, тепла, аккумулированного футеровкой при разогреве печи и теряемого при частичном или полном ее охлаждении. 
В непрерывно действующих печах значение At велико, и поэтому Qсумм  приблезительно равно Qт Напротив, для Периодически действующих печей существен-ную роль может играть второй член уравнения. Для того чтобы получить минимальное значение Qa, желательно иметь распределение температур по типу кривой 2. 
Поскольку для многих Ьгнеупорных материалов коэффициент теплопроводности уменьшается с понижением температуры, постольку при применении таких Материалов для футеровки приходится иметь дело с распределением температур, отвечающим кривой 3,   т.е.   невыгодным  с  точки   зрения   потерь  тепла  на&nb sp; аккумуляцию. 
В практических условиях задача уменьшения потерь тепла решается путем применения многослойной футеровки из материалов с разными коэффициентами теплопроводности. 
Многослойные футеровки 
Температурный режим многослойной футеровки рассмотрим на примере двухслойной, изготовленной из материалов разной теплопроводности. Однбслрйная футеровка на примере, а приведена для сопоставления. Общая толщина футеровки во всех случаях одинакова, так же как и соотношение толщин обоих слоев футеровки. С помощью элементарных расчетов легко показать, что при одинаковых величинах Твт и Твш плотнфть теплового потока через футеровку будет одинаковой для обоих* двухслойных вариантов стенки меньшей, чем для однослойной футеровки. Следует отметить, что обычно введение слоя изоляции уменьшает и температуру внешней поверхности футеровки Твш. При равенстве плотностей тепловых потоков через футеровку для двухслойной футеровки имеется существенное различие в средней температуре футеровки. Футеровка с внешним изоляционным слоем аккумулирует большее количество тепла, и ее применение для печей периодического действия связано с увеличением тепловых потерь за счет аккумулированного тепла. Для таких печей более эффективна футеровка с внутренним изоляционным слоем. 
Связанное с применением тепловой внутренней изоляции удорожание стоимости футеровки оправдано в тех случаях, когда длительность периода работы печи Af мала, и поэтому второй член правой части формулы является по отношению к потеряМ тепла теплопроводностью QT существенным. Дополнительным преимуществом печей периодического  действия   с  внутренней   ;теплоизоляцией   является   меньшее время разогрева до рабочей температуры. В настоящее время в связи с появлением высокотемпературных волокнистых материалов внутренняя теплоизоляция находит все большее применение в печах как периодического, так и непрерывного действия. 
Футеровка с внешней тепловой изоляцией широко применяется в печах непрерывного действия, для которых можно пренебречь величиной . 
Нам  показано распределение температур в футеровке, внутри которой   имеется   тонкая   воздушная   прослойка.   Воздух  имеет  очень низкий  коэффициент теплопроводности,  и если толщина прослойки исключает наличие конвективного переноса, а температурный уровень в данном месте кладки исключает также и теплопередачу излучением, то такое устройство футеровки позволяет снизить тепловые потери как теплопроводностью, так и за счет аккумуляции. Подобная футеровка, кроме того, имеет меньшую толщину. Ее недостатки — меньшая механическая прочность и возможность применения только для средне-и низкотемпературных печей. 
Гарнисажные футеровки 
Эти футеровки применяют наиболее часто в плавильных печах цветной металлургии: шахтных, ПЖВ (плавление в жидкой ванне) и др. Гарнисажные футеровки представляют собой слой расплава (металла, сплава или шлака), намерзшего на поверхности металлических охлаждаемых панелей, из которых изготовлены стенки печи (иногда на поверхности кладки с достаточно высокой теплопроводностью). В черной металлургии гарнисаж встречается в дуговых сталеплавильных печах и образуется из плавильной пыли брызг шлака на водоохлаждаемых панелях стен. 
Особенностью футеровки-гарнисажа является то, что ее толщина не может быть выбрана произвольно, а определяется интенсивностью теплоотдачи от расплава к поверхности гарнисажа. Так как температура внут ренней поверхности гарнисажа твт всегда равна температуре плавления расплава, а температура внешней поверхности твш близка к температуре охлаждающей воды или другого охлаждающего агента, то в гар-нисаже устанавливается постоянный перепад температур AT. Установившееся состояние, т.е. отсутствие намерзания или расплавления гарнисажа и изменения положения его внутренней поверхности, означает, что плотность теплового потока от расплава к поверхности гарнисажа равна плотности теплового потока через гарнисаж (принимая его теплопроводность X независящей от температуры. 
Таким образом, толщина гарнисажа в установившемся состоянии обратно пропорциональна плотности теплового потока от расплава на поверхность гарнисажа. Потери тепла через гарнисажную футеровку в этих условиях равны количеству тепла, поступающего к ней от расплава. Поскольку теплоотдача от расплава к гарнисажу осуществляется путем конвекции, то единственный способ увеличения толщины гарни-сажа и уменьшения тепловых потерь через футеровку связан с рациональной организацией движения расплава и уменьшением при этом скоростей его у поверхности футеровки. 
Специальные виды ограждения 
В печах небольших размеров могут примениться футеровки, в которых тепловые потери как бы компенсируются теплом отходящих из печи газов. В приложении показана такая футеровка, имеющая пористый слой А, через который продукты сгорания из рабочего пространства печи поступают в расположенные в футеровке йтводные каналы Б, соединенные с дымовой трубой или отсасывающим устройством. Температура пористого слоя практически постоянна по толщине и близка к температуре фильтрующихся газов, и поэтому тепловой поток теплопроводностью минимальный. Внешний слой футеровки В изготовляют из изоляционного материала, с тем, чтобы уменьшить охлаждение продуктов сгорания в каналах Б. 
Подобную футеровку можно применять при отсутствии в продуктах сгорания пыли или сажистого углерода во избежание быстрого засорения пористого слоя. Менее склонна к засорению футеровка, у которой пористый слой А заменен слоем обычного огнеупора с множеством каналов, соединяющих рабочее пространство печи с отводными каналами Б. Достоинство подобной футеровки — равномерная температура всей ее внутренней поверхности и быстрота разогрева печи. При таких футеровках часть тепла отходящих газов расходуется на компенсацию потерь тепла через стены, которое при обычной кладке терялось бы рабочим пространством, т.е. часть тепла отходящих газов как бы возв-ращается в рабочее пространство. Поэтому такие печи носят название печей с внутренней рекуперацией. 
К числу специальных видов горячего ограждения относится конструкция, изображенная на примере, применяемая в печах с малоокислительной атмосферой и в вакуумных печах. Между водяным охлаждением на внешней стороне ограждения и рабочим пространством печи расположен слой из нескольких металлических экранов. Так, в печах для термообработки экраны выполнены из стали, легированной молибденом и танталом. Поверхности отдельных экранов не обладают особенно высокой отражательной способностью, но последовательное расположение экранов сводит лучистый перенос тепла к минимуму. Экранированное ограждение применяется в вакуумных печах, вследствие чего конвективный перенос в промежутках между экранами также исключается.  Чем больше вакуум, тем лучше работает указанное ограждение. 
4. КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ФУТЕРОВОК ПЕЧЕЙ 
Существуют несколько способов изготовления футеровок печей: из огнеупорных кирпичей, блоков, массы, бетона и керамических волокон. При выборе конструкции футеровки прежде всего принимается во внимание требование к ее проницаемости для жидкой и газовой фаз. Так, для внутреннего слоя футеровки плавильных печей, контактирующего с расплавом, могут применяться огнеупорные массы. Футерование осуществляется путем набивки с последующим обжигом на месте. Таким способом изготовляют футеровку подины в мартеновских и электрических плавильных печах. Огнеупорные массы могут применяться в виде торкретмасс, набрасываемых на поверхность холодной или нагретой футеровки из специальных устройств. 
Наиболее распространенным видом футеровки является кладка из огнеупорных кирпичей. Из нескольких стандартных типов кирпичей можно выкладывать различные по форме и размерам печи, однако наличие большого числа швов, хотя и заполненных связующим раствором, все же исключает возможность получения абсолютно газоплотной кладки. Кроме того, кирпичная кладка в основном ведется вручную. Индустрилизация методов строительства и ремонта печей привела к применению огнеупорных блоков и бетонов. Следует отметить, и новый вид футеровки из полос, листов керамического волокна, прикрепляемых в кирпичной кладке с помощью специального клея или к кожуху печи с помощью анкерных креплений. 
Чем больше толщина футеровки, тем больше ее тепловое сопротивление и, следовательно, меньше тепловые потери теплопроводностью, но вместе с тем она в большей степени способна аккумулировать тепло. Стоимость футеровки возрастает по мере увеличения ее толщины. Поэтому сумма затрат, связанных со строительством и эксплуатацией футеровки и стоимостью теряемого тепла, противоречиво зависит от толщины футеровки х0, 
Вопрос об определении толщины футеровки х0, наивыгоднейшей с экономической точки зрения, сводится к нахождению минимума функции, графическое изображение которой дано в приложении. Кривые на примере построены для определенных значений At, Р, а, б и других параметров, поэтому относительное расположение кривых может несколько изменяться, однако их характер остается неизменным. Кривая 7 соответствует первому слагаемому правой части выражения и,   естественно,   показывает линейное  увеличение &nbs p;стоимости  футеровки &n bsp;с ростом х0 при постоянных значениях а, п и Р. Кривая 2 соответствует второму слагаемому правой части выражения (208) и имеет минимум в зависимости от соотношения потерь тепла теплопроводностью QT и на аккумуляцию Qa (QT уменьшается, a Qa увеличивается с ростом х0). Абсцисса минимума результирующей кривой 3 соответствует экономически наивыгоднейшей толщине футеровки х'0. Однако эта толщина футеровки не равняется толщине xj,', соответствующей минимальным тепловым потерям. 
Реальную толщину футеровки выбирают так, чтобы она были близка к экономически целесообразной, однако практически приходится учитывать строительные и технологические функции футеровки. При использовании кирпича толщина футеровки, кроме того, должна быть кратной размером кирпича. Вследствие этого в практике установились определенные нормативы для выбора толщины футеровки, в которых учитываются все отмеченные выше факторы. 
Время действия печей между остановками Дг связано с условиями эксплуатации и существенно зависит от качества огнеупоров. В зависимости от особенностей технологии и условий эксплуатации в различных частях печи могут применяться для футеровки разные огнеупоры, с различной их стоимостью а. Например, для свода плавильных высокотемпературных печей применяются более дорогие огнеупоры, чем для стен или боровов, и т.д. 
Как следствие величина а функционально связана не только с показателями качества огнеупоров, но и с конструктивными особенностями футеровки. От конструкции футеровки зависит возможность использования более дорогих огнеупоров. Технико-экономические соображения заставляют, где только возможно и целесообразно, заменять дорогие огнеупоры более дешевыми. 
Еще более сложен вопрос о реальной стоимости единицы тепла б, теряемой различными частями печной кладки. Нам представлена схема использования тепла   в   рабочем  пространстве &nb sp;печи.  Тепло,  по лученное в  ЗГТ Qсумм,  распределяет ЗТП, именно поэтому тепловая изоляция этой зоны с энергетической точки зрения имеет особо важное значение. 
За пределами рабочего пространства ценность единицы тепла падает, так как с точки зрения полезного теплоиспользования безразлично, потерялось ли тепло с отходящими газами в атмосферу или через футеровку печи. Однако такой вывод справедлив, если не учитывать возможность использования тепла отходящих газов для нагрева воздуха, топлива или получения пара. Известно, что тепло нагретого воздуха или газа ценнее тепла химической энергии топлива. 
Вопрос о сравнительной ценности тепла, теряемого различными элементами печной футеровки, имеет отношение к выбору теплоизоляционного слоя футеровки. Там, где ценность теряемого тепла выше, тепловая изоляция должна быть по возможности более совершенной. 
 
ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ АВТОМАТИЗАЦИИ ПЕЧЕЙ 
Большинство современных печей не может эффективно работать без автоматизации, под которой понимается выполнение всех или некоторых функций управления работой печи без человека. Автоматическое управление (в простейших случаях регулирование) осуществляется системами автоматического управления (САУ) или системами автоматического регулирования (САР). В современных условиях получили широкое раз-витие автоматизированные системы управления (АСУ), в которых управление осуществляется с помощью управляющих вычислительных машин (УВМ) и при участии человека — оператора, т.е. АСУ представляют собой сложные человека-машинные системы. АСУ подразделяются на системы управления производством — АСУП и системы управления технологическими процессами — АСУ ТП. 
Любая САР, САУ или АСУ укрупненно может быть представлена состоящей из объекта управления и управляющих устройств. В нашем случае объектом управления является печь, часть печи или протекающий в ней технологический процесс. При общем подходе объект управления характеризуется несколькими выходными, управляемыми величинами х1, х2…. Хn , получение определенных или экстремальных значений которых является целью процесса управления. Воздействие на управляемые величины осуществляется с помощью так называемых управляющих величин ух, уг, …. Уn, являющихся входными величинами объекта. Имеется еще одна группа входных величин — возмущающие величины (или просто возмущения) zx, z2,…. Zn, которые нарушают равновесие объекта, воздействуют на управляемые величины, но их значение или изменение наподвластны системе управления. 
Например, в печи, отапливаемой газообразным топливом, одной из управляемых величин является температура печи, управляющей величиной — расход топлива; возмущений может быть несколько: изменение давления топлива в газопроводе, изменение теплоты сгорания топлива, изменение садки печи и др. 
Вопрос о том, что является управляемой и управляющей величиной зависит от постановки задачи, от структуры объекта управления и т.д. Так, если в качестве объекта управления рассматривать процесс нагрева металла в печи, то управляемой величиной будет температура поверхности металла, а управляющей величиной — температура в печи. Если объектом управления считать собственно печь, то управляемой величиной будет температура печи, а управляющей величиной — расход топлива. И наконец, если объединить оба рассмотренных объекта управления в один, то управляемой величиной будет температура поверхности металла, а управляющей — расход топлива. Поэтому первой задачей при разработке системы управления является анализ возмущающих воз-действий и взаимосоотношений между ними. 
Каждый тип печей имеет свои управляемые и управляющие величины и свои особенности управления. Однако попытаемся выделить некоторые общие моменты и особенности автоматического управления печами с различными тепловыми режимами, используя для этого принципы анализа и классификации общей теории печей. Естественно поэтому проводить анализ особенностей автоматизации применительно к типовым режимам тепловой работы печей. 
АВТОМАТИЗАЦИЯ ПЕЧЕЙ-ТЕПЛООБМЕННИКОВ 
В печах-теплообменниках с разделенными зонами генерации тепла и технологического процесса в определенной степени возможно разграничить системы управления тепловым режимом и технологическим процессом. 
Рассматривая собственно печь как объект управления, т.е. автоматизируя ее тепловой режим, в качестве основной управляемой величины следует выбирать "температуру печи" (более строго "эффективную температуру   печи"),   под   которой   понимается  температура,    измеренная  с помощью какого-либо температурного датчика (термопары, пирометра и др.)- Управляющей величиной служит расход топлива в топливных печах или электроэнергии в электрических печах. 
Другой управляемой величиной является состав печной атмосферы. В топливных печах — это состав продуктов сгорания (например, содержание в них кислорода), определяющий качество сжигания топлива. Управляющая величина — расход воздуха (иногда кислорода), используемого для сжигания топлива. В термических печах с контролируемой атмосферой (топливных и электрических) управляющая величина — ее расход. 
В большинстве топливных печей управление составом печной атмосферы сводится к управлению сжиганием топлива. Как известно, качественное сжигание топлива с минимальным коэффициентом расхода воздуха определяет экономичность работы печи, а недостаток или избыток воздуха горения приводят к существенным перерасходам топлива. Качество сжигания топлива имеет также и технологическое значение, поскольку от состава продуктов сгорания зависит их взаимодействие с обрабатываемым материалом, например, окисление металла в нагревательных печах. Очень часто управление сжиганием осуществляют путем регулирования соотношения топливо — воздух при установке спаренных заслонок на газо- и воздухопроводах в простейших случаях и при использовании автоматических систем регулирования в более сложных случаях на крупных печах. Однако наиболее целесообразно управлять сжиганием по составу продуктов сгорания. В последние годы кроме газоанализаторов появились простые по конструкции полупроводниковые или твердоэлектролитные датчики, позволяющие непосредственно контролировать состав продуктов сгорания. Их использование делает системы автоматического регулирования состава продуктов сгорания крайне   перспективными   для   всех,  даже  небольш их  топливных  печей . 
Еще одной важной управляемой величиной в топливных печах-теплообменниках является давление в печи (обычно под сводом рабочего пространства). Управляющая величина — тяга, т.е. разрежение в дымоотводящем тракте, создаваемое дымовой трубой или дымососом (эксгаустером). Управление избыточным давлением в печи влияет главным образом на расход топлива. Высокое избыточное давление приводит к выбиванию нагретых продуктов сгорания из рабочего пространства печи, что вызывает прямые тепловые потери и ухудшение работы регенераторов или рекуператоров за счет уменьшения поступающих в них дымовых газов. Чрезмерное давление в рабочем пространстве может отрицательно сказываться и на стойкости кладки. При малом избы-точном давлении под сводом в нижерасположенных частях печи создается разрежение, которое вызывает подсос в печь холодного атмосферного воздуха. Это приводит к потерям тепла на нагрев подсосанного воздуха   (причем  часть  этог о  тепла  может  ; отбираться  у &nbs p;расположенных   на поду заготовок) и затрудняет работу дымоотводящей системы, вынужденной эвакуировать большее количество газов. В некоторых случаях снижение температуры дымовых газов перед рекуператором или регенератором может отрицательно сказаться на использовании тепла отходящих газов. Все это говорит о том, что давление в рабочем пространстве должно поддерживаться на некотором оптимальном уровне, обеспечивающем наименьший расход топлива. 
В высокотемпературных печах-теплообменниках, особенно в плавильных печах, при автоматизации теплового режима приходится решать задачу автоматической защиты кладки и некоторых элементов печи от перегрева с целью обеспечения достаточной продолжительности службы. Так в мартеновских печах необходимо защищать от перегрева кладку свода рабочего пространства и поверхность насадок регенераторов; в некоторых нагревательных печах приходится защищать от перегрева металлические рекуператоры. 
Защита от перегрева кладки рабочего пространства печи осуществляется путем изменения расхода топлива (тепловой мощности), т.е. обычной стабилизацией температуры кладки. Защита от перегрева таких элементов как регенераторы и рекуператоры может осуществляться также за счет тепловой мощности. Поскольку такое регулирование связано с уменьшением производительности, то прибегают к снижению температуры дымовых газов перед регенератором или рекуператором за счет регулируемого подсоса холодного атмосферного воздуха или также регулируемой подачи распыленной воды (например, в шлаковики мартеновской печи). 
Все изложенное выше относится, главным образом, к печам-теплообменникам с радиационным режимом работы. Естественно, что управление тепловыми режимами печей с конвективным режимом работы имеет определенные особенности. Так, например, в печах с конвективным проточным режимом может не регулироваться температура зоны технологического процесса, но зато необходимо регулирование температуры зоны генерации тепла или температуры теплоносителя при выходе из этой зоны. 
Управление указанными выше выходными величинами несколько отличается в печах непрерывного и периодического действия. Так в печах непрерывного действия необходимые (заданные) значения управляемых величин при стационарных условиях работы объекта изменяются во времени незначительно. Поэтому управление этими величинами сводится к их стабилизации (поддержанию постоянного значения). Вместе с тем следует помнить, что в разных частях печи одноименные управляемые величины могут существенно отличаться друг от друга, как, например, температура в разных зонах проходной нагревательной печи. 
Напротив, в печах периодического действия управляемые величины, в  особенности  темп ература,   существенно  изменяются & nbsp; во  времени, что вызвает необходимость применения сложных систем управления, как это делается, например, а мартеновских печах. В некоторых случаях, в частности в термических печах периодического действия, применяются программные системы управления температурой, в которых заданное значение температуры изменяется во времени по жесткой наперед заданной программе. 
Для регулирования каждой из указанных величин используются обычно отдельные, независимые друг от друга системы автоматического регулирования. Вместе с тем, особенность управления топливными печами-теплообменниками заключается в том, что строго говоря, системы автоматического регулирования температуры, состава продуктов сгорания и давления не могут действовать независимо друг от друга, поскольку они связаны между собой через объект управления, который называют в этом случае многосвязанным объектом. Если, например, при регулировании температуры в печи изменится расход топлива, то это непременно вызовет изменение как состава продуктов сгорания, так и давления в печи. Поэтому вслед за системой регулирования температуры включаются в действие системы регулирования состава продуктов сгорания и давления, работа которых, в свою очередь, скажется друг на друге и на системе регулирования температуры. Возникает проблема так называемого связного регулирования. 
При автоматизации теплового режима печи-теплообменника можно ставить вопрос об оптимизации (получении минимального значения) только расхода топлива. Критерий оптимальности в данном случае — расход топлива, а оптимизирующие воздействия — режим давления в рабочем пространстве (давление под сводом рабочего пространства) и режим сжигания топлива  (коэффициент расхода воздуха). 
В случае автоматизации непосредственно технологического процесса основной управляемой величиной наиболее целесообразно выбирать температуру обрабатываемого материала, например, температуру поверхности металла в нагревательных печах. Однако здесь возникают трудности получения достоверной информации о значении этой темпе-ратуры. Контактные измерения в большинстве случаев невозможны, особенно в проходных нагревательных и термических печах. Бесконтактные измерения существенно затруднены и их точность часто недостаточна из-за влияния на показания прибора излучения факела, продуктов сгорания, стен и неизвестной степени черноты измеряемой поверхности. 
Может сложиться такая ситуация, при которой более точная информация о температуре обрабатываемого материала получается на основании расчетов по математической модели теплопередачи в печи с использованием измеряемых значений температуры печи, расхода топлива и других величин. Эту расчетную температуру и используют как управ-ляемую   величину.   Такой   же  подход  применяе тся   при   необходимости управлять температурой, которую в принципе невозможно определить непосредственным измерением, например температуру в центре сплошной заготовки при ее нагреве или охлаждении. 
Автоматизация только теплового режима печи в отрыве от технологии перестает удовлетворять требованиям достижения высокого качества продукции. Поэтому современные системы управления строятся на основе управления технологическими процессами и решают задачу комплексной автоматизации и теплового и технологического режимов. Следовательно, автоматизация идет по линии создания АСУ ТП с использованием ЭВМ. Системы управления тепловым режимом (температурой печи, составом продуктов сгорания и давлением) входят в состав АСУ ТП как локальные САУ, задания которым вырабатывает ЭВМ в соответствии с решением основной задачи управления технологическим процессом. Например, АСУ ТП решает задачу выдачи заготовки в проходной печи с заданной температурой нагрева (вернее, с минимальным отклонением действительной температуры нагрева металла от требуемой по технологии) вне зависимости от изменения сортамента заготовок, температуры всада, темпа продвижения заготовок и др. — так называемая задача гарантированного нагрева. В этих условиях ЭВМ для каждого конкретного случая будет рассчитывать температурный профиль печи (изменение температуры по зонам), обеспечивающий выполнение поставленной задачи, и выдавать соответствующие задания локальным САУ температур по зонам. Локальная САУ температуры в каждой зоне будет поддерживать заданное ей значение температуры, воздействуя на подачу топлива в зону. 
При автоматизации в комплексе технологического процесса и теплового режима в нагревательных печах, кроме получения минимального расхода топлива, можно сформулировать еще несколько задач-целей оптимизации: получение заготовок с минимальным отклонением действительной температуры нагрева от заданной по технологии (наиточнейший нагрев или задача "гарантированного нагрева"); как можно более быстрый (наискорейший) нагрев заготовок до данной температуры с целью получения максимальной производительности печи; минимальные потери металла от окисления в процессе нагрева и др. Возможна также оптимизация по некоторому обобщенному экономическому критерию — например, получение минимальной стоимости нагрева с учетом расхода топлива, окисления металла, влияния производи-тельности печи и т.д. 
Необходимо еще раз отметить роль математических моделей в вопросах автоматического и, в особенности, оптимального управления печами. Если при создании обычных систем управления математические модели нужны в тех случаях, когда управляемая величина не поддается непосредственному измерению (ее значение вычисляется с   помощью   математической    мо дели,   как   например,   температура   в центре   заготовки),   то   создание   оптимальных   систем   управления  без математических моделей вообще невозможно. 
АВТОМАТИЗАЦИЯ ПЕЧЕЙ-ТЕПЛОГЕНЕРАТОРОВ 
В печах-теплогенераторах с массообменным режимом, особенно при автогенных процессах, невозможно раздельно автоматизировать тепловой и технологический режимы. Поэтому основные выходные управляемые величины как правило характеризуют температуру и химический состав зоны технологического процесса или конечного продукта, например температуру и химический состав металла в ста-леплавильном кислородном конвертере; температуру кипящего слоя в обжиговой печи; температуру и химический состав штейна в конвертере при производстве меди и т.д. 
Управляющие величины (воздействия) при автогенных процессах: состав и расход шихты; расход технологического реагента (дутья) ; расход охладителя в процессах с избыточным количеством тепла. В печах периодического действия, например в сталеплавильных конвертерах, применяются разовые априорные (до начала процесса) управляющие воздействия по составу, расходу шихты и охладителя (стального лома). Часть этих управляющих воздействий может быть распределена во времени, например, подача извести или руды-охладителя в процессе продувки в кислородном конвертере. 
В печах непрерывного действия с массообменным режимом управляющие воздействия (состав и расход шихты, расход охладителя или охлаждающей среды) как правило носят непрерывный характер. Например, расходы шихты и охлаждающей среды в холодильниках обжиговых печей кипящего слоя могут непрерывно изменяться в ходе процесса. 
Основное управляющее воздействие в печах с массообменным автогенным режимом — расход и режим подачи технологического реагента — дутья (обычно это окислитель — воздух, кислород или их смесь). Управляющее воздействие может меняться непрерывно в печах как периодического так и непрерывного действия. Однако в печах периодического действия интегральная величина этого управляющего воздействия, например суммарный расход кислорода в конвертере, должна быть вполне определенной, обеспечивающей окончание технологического процесса (например, окисление углерода чугуна до заданной конечной концентрации). 
Все рассмотренные управляющие величины, как правило, оказывают одновременное влияние на обе управляемые величины — температуру и химический состав обрабатываемого материала. По этой причине, а также из-за отсутствия в большинстве случаев датчиков температуры    и&nbs p;   особенно     химического   состава   материалов   локальные системы автоматического регулирования этих параметров применять крайне трудно, или даже, невозможно. Вместе с тем управление температурой и составом обрабатываемых материалов включается как важная задача в АСУ ТП и реализуется расчетом на ЭВМ исходного состава шихты, добавок шихтовых материалов и охладителей по ходу процесса, а также режима использования непрерывного уп-равляющего воздействия — подачи технологического реагента. Отдельные САУ и САР могут использоваться как вспомогательные для стабилизации некоторых входных величин, например расхода сыпучих шихтовых материалов, расхода воздуха или кислорода и т.д. 
Рассматривая оптимальное управление печами-теплогенераторами с массообменным автогенным режимом (прежде всего конвертерами), следует отметить, что оптимизация чисто теплотехнических параметров не производится. Вместе с тем можно говорить об оптимизации технологического процесса или некоторых его элементов. Например, в кислородных конвертерах для производства стали целесообразно оптимальное управление режимом продувки ванны кислородом (расход кислорода, высота кислородной фурмы над уровнем ванны), обеспечивающее максимальный выход жидкой стали за счет ведения процесса окисления углерода таким образом, чтобы не допускать выбросов металла и шлака из конвертера. 
В случае топливных печей-теплогенераторов, как и других топливных печей, добавляется еще одно управляющее воздействие — расход топлива, например расход кокса (величина коксовой колоши) в доменных печах. 
Следует отметить характерную особенность шахтных печей как объектов автоматического управления (как печей-теплогенераторов, так и печей-теплообменников с конвективным режимом), заключающуюся в существенном отличии быстродействия управляющих воздействий по количеству и составу шихты и управляющих воздействий по количеству и составу технологического реагента — дутья. Так, в доменных печах изменение состава шихты, распределения ее по сечению колошника и соотношения шихта—кокс (управление сверху) начинает сказываться на управляемых величинах (температуре и составе чугуна) через несколько часов. Изменения же в подаче дутья и его характеристиках (расход, температура, влажность, добавки природного газа) — управление снизу — начинает сказываться через несколько минут, т.е. практически сразу. 
Для печей-теплогенераторов с топливным массообменным режимом, так же как для печей с автогенным режимом, создание локальных систем автоматического регулирования температуры и химического состава обрабатываемого материала практически невозможно и управление этими величинами осуществляется АСУ ТП с использованием ЭВМ   для    соответствующ их    расчетов     количества     и    сос тава   шихты, расхода кокса и т.д. Вместе с тем, локальные САР целесообразно использовать для стабилизации параметров дутья; температуры, влажности, содержания кислорода, расходов дутья и природного газа. Естественно, что задания локальным САР должна устанавливать УВМ в рамках АСУ ТП. 
Еще одной управляемой величиной в печах-теплогенераторах, является давление в рабочем пространстве. Главная цель регулирования давления — не допустить выбрасывания в атмосферу цеха газов, получающихся в ходе технологического процесса, или продуктов сгорания топлива. Тем более, что в ряде случаев отходящие газы носят крайне токсичный характер: СО — в доменных печах и сталеплавильных кислородных конвертерах; SО2 — в конвертерах для производства меди. Другая цель регулирования давления — не допустить подсосов атмосферного воздуха в газоотводящей тракт (подсосы воздуха в рабочее пространство практически невозможны) и, следовательно , разбавления отходящих газов (с целью их дальнейшего использования: СО — как топлива, SO2 — как сырья для получения серной кислоты). Регулирование давления в рабочем пространстве может иметь и технологический смысл, как, например, поддержание достаточно высокого давления на колошнике доменной печи, обеспечиваю-щего более полное использование восстановителя на восстановление оксидов железа. Управляющие воздействия на режим давления — интенсивность отсоса отходящих газов эксгаустером или величина сопротивления (положение заслонки — дросселя) газоотводов в случае, когда движение газов в печи, в целом, определяется давлением дутья (как в доменных печах). 
Печи-теплогенераторы с автогенным факельным режимом взвешенного слоя как объекты автоматического управления очень близки по своим особенностям к печам-теплообменникам с радиационным режимом, поскольку в этих печах факел, создаваемый топливом, заменен на факел, создаваемый горящими шихтовыми материалами. Вместе с тем, есть и свои отличия. Одно из них заключается в том, что регулирование температуры печи должно происходить за счет изменения расхода шихтовых материалов, так как именно они являются источниками энергии. А это неминуемо ведет к соответствующему изменению и производительности печи, что в ряде случаев недопустимо. 
Сформулировать общие особенности автоматического управления печами-теплогенераторами с электрическим режимом довольно сложно из-за очень большого разнообразия печей и глубокого отличия состояний зоны технологического процесса по условиям теплогенерации и теплообмена. Вместе с тем, можно отметить одну из особенностей, заключающуюся в том, что температура редко используется в качестве регулируемой величины по двум причинам. Во-первых, температуры, характеризующей  общее &n bsp;тепловое  состояние печи, т.е. той,  которую в печах-теплообменниках называют "температура печи", в печах-теплогенераторах в большинстве случаев просто не существует. Во-вторых, температуру зоны технологического процесса (нагреваемого или переплавляемого металла и др.) в некоторых случаях трудно точно измерить, а иногда нет особой необходимости это делать, поскольку она достаточно жестко связана с электрическим режимом печи. Из этого, собственно говоря, следует другая особенность управления электрическими печами, состоящая в том, что осуществляется непосредственно управление электрическим режимом (стабилизация или программное изменение параметров) зачастую без обратной связи по характеристикам техноло-гического процесса. 
При автоматизации электрического режима печей управляемыми величинами служат: напряжение, сила тока, подводимая мощность, сопротивление какого-либо участка, например электрической дуги, или коэффициент мощности. При независимом управлении электрическим режимом эти величины стабилизируются на некотором задан-ном значении или изменяются по заданной программе в ходе технологического процесса. В некоторых случаях, но далеко не всегда, устанавливается связь управляемых величин с параметрами технологического процесса (температурой зоны технологического процесса, скоростью переплава и др.). Управляющими воздействиями служат: переключение ступеней напряженности трансформатора, положение электродов в дуго-вых печах, сила тока нагрева катода в электроннолучевых печах и некоторые другие.