Thiết kế, phục hồi hệ thống lò nấu nhôm

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ, PHỤC HỒI HỆ THỐNG LÒ NẤU
NHƠM

Người hướng dẫn:
Sinh viên thực hiện:

TS LƯU ĐỨC BÌNH
NGUYỄN VĂN ĐÀI
TRẦN HỒNG QUÂN

Đà Nẵng, 2017


Thiết kế, phục hồi hệ thống lị nấu nhơm

CHƢƠNG 1 :TỔNG QUAN VỀ CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC
CỦA LÕ NẤU NHƠM

1.1. TÍNH CHẤT VÀ VAI TRÕ CỦA NHƠM TRONG ĐỜI SỐNG KĨ
THUẬT.
1.1.1. Tính chất của nhơm
Nhơm là ngun tố hố học thuộc nhóm III trong bảng hệ thống tuần hồn.
Nhơm có 13 electron với cấu hình điện tử e nhƣ sau:

1s22s22p63s23p1.
Với cấu hình này, Al có 3 electron ở lớp ngồi cùng (3 electron hố trị) do vậy
nhơm thƣờng có hố trị III (Al3+). Tuy nhiên, nhơm cũng có hố trị I (Al1+) và gần
đây, ngƣời ta đã điều chế đƣợc nhơm hố trị II (Al2+). Nhơm có bán kính nguyên tử

C
C

1,4 A0, bán kính ion 0,86 A0và ngun tử lƣợng là 26,98 đ.v.C. Do có 3 electron
hố trị nên trong các phản ứng hố học nhơm thể hiện tính nhƣờng e (tính kim loại).
Với độ âm điện lớn, ngun tử nhơm có hoạt tính rất mạnh. Nhơm có thể phản ứng

R
L

với ơxi trong khơng khí và tạo thành một lớp màng ôxit (Al2O3) máng, lớp màng
này rất bền vững nên lớp nhôm ở bên trong không tiếp tục bị ơxi hố. Vì vậy, nhơm
có khả năng chống ăn mịn rất tốt.
Cũng do có hoạt tính rất lớn nên trong tự nhiên, nhôm thƣờng tồn tại dƣới
dạng các hợp chất vô cơ nhƣ : muối phèn (K2SO4.Al2(SO4)3. 21H2O), quặng bơxit
(Al2O3. nH2O), . . .thuộc chu kì 3, có số hiệu ngun tử Z = 13, kí hiệu hố học Al.
Nguyên tử Al

T

U
D

Hình 1.1 : Các sản phẩm từ Nhôm.

SVTH : Nguyễn Văn Đài
Trần Hồng Quân

Hướng dẫn: TS. Lưu Đức Bình

Trang 1


Thiết kế, phục hồi hệ thống lị nấu nhơm

Xét về mặt vật lí, nhơm là kim loại nhẹ (khối lƣợng riêng 2, 7 g/ cm3), màu
trắng bạc, nóng chảy ở nhiệt độ khoảng (660 - 670) 0C . Nhôm rất dẻo, dễ dát mỏng
và kéo sợi. Do có cấu tạo tinh thể dạng lập phƣơng tâm diện, mật độ electron tự do
lớn nên nhơm có độ dẫn nhiệt tốt. Độ dẫn điện của nhôm cũng rất tốt. Độ dẫn điện
của nhôm bằng 2/ 3 độ dẫn điện của đồng. Hệ số dẫn nhiệt của nhôm lớn gấp 3 lần
hệ số dẫn nhiệt của sắt. Các tính chất của nhơm nhƣ : tỉ trọng, nhiệt độ chảy, nhiệt
độ sôi, nhiệt dung riêng, độ dẫn điện . . . phụ thuộc rất nhiều vào độ sạch và nhiệt độ
của nhôm.
- Nhiệt độ chảy: Nhiệt độ chảy của nhômsẽ tăng khi độ sạch của nhôm tăng
( xem bảng 1. 1 ) .
Bảng 1. 1: Quan hệ giữa hàm lƣợng và nhiệt độ chảy của nhôm
Hàm lƣợng [% Al]

99, 2

99, 5

99, 6

99, 9

99, 996

Nhiệt độ chảy [0C]

657

658

658, 7

659, 8

660, 24

C
C

- Tỉ trọng của nhôm phụ thuộc vào độ sạch và nhiệt độ của nhôm (xem bảng 1. 2).
Bảng 1.2: Quan hệ giữa tỉ trọng của nhôm với nhiệt độ và độ sạch.

R
L

T

Độ sạch

Tỉ trọng của nhôm

Nhôm rắn ở 200C
99, 250
99, 400
99, 750
99, 751
99, 996

Nhôm lỏng ở 10000C

U
D

2, 7270

2, 3110

2, 7060

2, 2910

2, 7030

2, 2890

2, 6960

2, 2890

2, 6989

2, 2890

- Nhiệt độ sôi: Ở áp suất thƣờng, nhiệt độ sôi của nhôm gần bằng 25000C, nhƣng
ở trong chân khơng thì nhiệt độ sơi giảm xuống (xem bảng1.3)

SVTH : Nguyễn Văn Đài
Trần Hồng Quân

Hướng dẫn: TS. Lưu Đức Bình

Trang 2


Thiết kế, phục hồi hệ thống lị nấu nhơm

Bảng 1. 3: Quan hệ giữa áp suất và nhiệt độ sôi của nhôm.
Áp suất 0,
[mmHg] 0025

0, 01

0, 10

1, 00

10, 0

100

760

1000

2086

Nhiệt
độ sôi
[K]

1480

1634

1880

2002

2382

2760

2830

3000

1400

- Nhiệt dung riêng : Nhiệt dung riêng của nhôm thay đổi khi nhiệt độ thay đổi
(xem bảng 1.4):
Bảng 1. 4: Nhiệt dung riêng của nhôm trong khoảng 0 - 1000 0C.

Nhiệt độ [0C]

Nhiệt dung

Nhiệt độ [0C]

Nhiệt dung

(trạng thái rắn)

riêng [kJ/kg.K]

(trạng thái láng)

riêng [kJ/kg.K]

100

0, 9456

657

1, 634

200

0, 9615

700

300

0, 9987

750

400

1, 3704

800

500

1, 0100

900

1, 482

600

1, 0264

1000

1, 444

657

1, 0350

C
C

R
L

T

U
D

1, 598
1, 565
1, 531

- Độ dẫn điện: Độ dẫn điện của nhôm tăng theo độ sạch (xem bảng 1. 5):
Bảng 1. 5: Quan hệ giữa độ dẫn điện với độ sạch của nhôm.
Độ sạch
[% Al]

Nhiệt độ
[0C]

Điện trở suất x 10 3
[Ώ. mm2/m]

So với độ dẫn điện
của đồng [%]

99, 500

0

25, 300

62, 50

99, 959

0

24, 500

64, 50

99, 971

20

26, 690

64, 90

99, 996

20

26, 548

65, 49

1.1.2. Vai trị của nhơm trong đời sống – kĩ thuật
Nhôm là kim loại đƣợc sử dụng rộng rãi (sau sắt) trong nhiều ngành kinh tế - kĩ
thuật và đời sống hàng ngày. Những ứng dụng này của nhôm liên quan chặt chẽ đến
tính chất vật lí và hố học của nhơm. Nhơm và hợp kim nhơm có đặc tính: nhẹ, bền
đối với khơng khí và nƣớc. Nhơm đƣợc dùng làm vật liệu chế tạo máy bay, ô tô ,
tên lửa, tầu vũ trụ…
Nhơm và hợp kim nhơm có màu trắng bạc đƣợc dùng trong xây dựng nhà cửa và
trang trí nội thất.
SVTH : Nguyễn Văn Đài
Trần Hồng Quân

Hướng dẫn: TS. Lưu Đức Bình

Trang 3


Thiết kế, phục hồi hệ thống lị nấu nhơm

Nhơm có tính dẫn nhiệt và dẫn điện tốt nên đƣợc dùng để chế tạo dây cáp dẫn
điện cao thế thay cho đồng .
Nhôm đƣợc dùng để chế tạo thiết bị trao đổi nhiệt, dụng cụ đun nấu.

C
C

R
L

T

U
D

Hình 1.2. Dụng cụ đun nấu từ nhôm.
Giấy nhôm không gây độc hại nên đƣợc dùng để bao gói thực phẩm, bánh kẹo.
Bét nhơm dùng chế tạo hỗn hợp tecmic (hỗn hợp bột nhôm và ôxit sắt từ) để hàn
kim loại, điều chế mét sè kim loại trong phịng thí nghiệm.
Nhơm siêu sạch dùng để chế tạo bán dẫn Al-Sb. Loại bán dẫn này chịu đƣợc
nhiệt độ cao nên đƣợc dùng nhiều trong kĩ thuật điện tử.
1.2. LÕ ĐIỆN VÀ LĨNH VỰC SỬ DỤNG CỦA LÕ ĐIỆN
1.2.1. Lò điện và đặc điểm của lò điện
Lò điện là thiết bị biến điện năng thành nhiệt năng dùng trong các q trình cơng
nghệ khác nhau nhƣ nung nóng hoặc nấu luyện các vật liệu, các kim loại và các hợp
kim khác

SVTH : Nguyễn Văn Đài
Trần Hồng Quân

Hướng dẫn: TS. Lưu Đức Bình

Trang 4


Thiết kế, phục hồi hệ thống lị nấu nhơm

Hình 1.3. Lị điện trở

C
C

Lị điện có ƣu điểm:
- Có khả năng tạo đƣợc nhiệt độ cao do nhiệt năng đƣợc tập trung trong thể tích nhá.
- Tạo ra đƣợc tốc độ nung lớn do nhiệt năng tập trung, nhiệt độ cao.

R
L

T

- Đảm bảo nung đều, nung chính xác, dễ điều chỉnh chế độ điện và chế độ nhiệt
của lò.

U
D

- Lò đảm bảo đƣợc độ kín, có khả năng nung trong chân khơng hoặc trong mơi
trƣờng có khí bảo vệ nên kim loại ít bị tổn hao.
- Có khả năng cơ khí hố và tự động hố q trình chất dỡ liệu và vận chuyển vật
phẩm .
- Đảm bảo đƣợc điều kiện lao động hợp vệ sinh: khơng có bụi, khói, ít tiếng ồn.
Điều kiện thao tác tốt, thiết bị gọn nhẹ.
Lò điện có nhƣợc điểm:
- Năng lƣợng điện đắt so với các năng lƣợng khác: than, dầu, khí...
- Yêu cầu ngƣời vận hành lị điện phải có trình độ cao, nghiệp vụ tốt.
1.2.2. Lĩnh vực sử dụng của lò điện
Với những ƣu, nhƣợc điểm của lị điện đã trình bày ở trên, lò điện đƣợc sử dụng
rộng rãi trong các lĩnh vực kỹ thuật:

- Trong luyện kim và chế tạo máy, lị điện có một vị trí quan trọng và thƣờng
đƣợc dùng để:
+ Sản xuất thép chất lƣợng cao.
+ Nhiệt luyện và hoá nhiệt luyện.
+ Nung các vật phẩm trƣớc khi cán, rèn dập, kéo dây kéo sợi.
SVTH : Nguyễn Văn Đài
Trần Hồng Quân

Hướng dẫn: TS. Lưu Đức Bình

Trang 5


Thiết kế, phục hồi hệ thống lị nấu nhơm

- Trong cơng nghiệp hố học lị điện đƣợc sử dụng để:
+ Sản xuất CaC2, SiC, B4C.
+ Sản xuất CS2, C2H2...
+ Sản xuất các kim loại kiềm thổ.
- Trong các lĩnh vực công nghiệp khác:
+ Trong công nghiệp nhẹ và thực phẩm, lò điện đƣợc sử dụng để: sấy, mạ vật
phẩm và chế biến thực phẩm.
+ Trong các lĩnh vực khác, lò điện đƣợc sử dụng để sản xuất: gốm, sứ, thuỷ tinh,
các loại vật liệu chịu lửa...
Ngồi ra, lị điện cịn đƣợc sử dụng rộng rãi trong đời sống sinh hoạt: bếp điện,
nồi cơm điện, bình nƣớc nóng, thiết bị nung, rán, sấy điện...
1.3. CÁC PHƢƠNG PHÁP BIẾN ĐỔI ĐIỆN NĂNG THÀNH NHIỆT NĂNG
Điện năng đƣợc biến đổi thành nhiệt năng theo các phƣơng pháp sau :

C

C

- Phƣơng pháp điện trở.
- Phƣơng pháp cảm ứng.
- Phƣơng pháp hồ quang điện.

R
L

- Phƣơng pháp điện môi.
- Phƣơng pháp Plasma.

T

1.3.1. Phương pháp điện trở ( hình 2. 1 )
Phƣơng pháp điện trở dựa trên định luật Joule-Lence: Khi dịng điện chạy qua
dây dẫn có điện trở R thì trên dây dẫn sẽ toả ra mét lƣợng nhiệt, lƣợng nhiệt này
đƣợc tính theo cơng thức:

U
D

Q = R. I2. t [J]
Trong đó:
- R : điện trở của dây dẫn, [Ω]
- I : cƣờng độ dòng điện chạy qua dây dẫn, [A].
-t : thời gian dòng điện chạy qua dây dẫn, [s].
Nguyên lý làm việc của lò điện trở đƣợc trình bày trên hình 2.1:

SVTH : Nguyễn Văn Đài

Trần Hồng Quân

Hướng dẫn: TS. Lưu Đức Bình

Trang 6


Thiết kế, phục hồi hệ thống lị nấu nhơm

C
C

R
L

Hình 1.4. Nguyên lý làm việc của lò điện trở.

T

a - Đốt nóng trực tiếp.
1 - Cầu dao điện.
.

b - Đốt nóng gián tiếp
4 - Vật liệu đƣợc nung nóng trực tiếp.

U
D

2 - Biến áp.

3 - Đầu cấp điện.

5 - Vật liệu đƣợc nung nóng gián tiếp.
6 - Dây điện trở.

1.3.2. Phương pháp cảm ứng ( hình 2. 2 )
Phƣơng pháp cảm ứng dựa trên định luật cảm ứng điện từ của Faraday: Khi dịng
điện xoay chiều chạy qua cuộn cảm thì tạo ra từ trƣờng biến thiên xung quanh cuộn
cảm. Từ trƣờng biến thiên này tác động lên vật dẫn (vật nung hoặc nấu chảy) làm
xuất hiện dòng điện cảm ứng trong vật dẫn - dịng điện xốy (dịng Fucơ). Những
phần của vật dẫn có dịng điện xốy sẽ toả nhiệt. Những phần khơng có dịng điện
xốy chạy qua sẽ nhận nhiệt bằng dẫn nhiệt hoặc đối lƣu từ phần kim loại nóng có
dịng điện xốy chạy qua.

SVTH : Nguyễn Văn Đài
Trần Hồng Quân

Hướng dẫn: TS. Lưu Đức Bình

Trang 7


Thiết kế, phục hồi hệ thống lị nấu nhơm

Ngun lý làm việc của lị điện cảm ứng đƣợc trình bày trên hình 2.2:

C
C

Hình 1.5. Ngun lý làm việc của lị điện cảm ứng

a. Lị điện cảm ứng có kênh.
b. Lị điện cảm ứng kiểu nồi.
1. Mạch dẫn tõ .
3. Nồi lị, chứa vật liệu cần gia cơng.
2. Vịng cảm ứng.
4. Tƣờng lị bằng vật liệu chịu nóng.

R
L

T

U
D

1.3.3. Phương pháp hồ quang điện ( hình 2. 3 )
Phƣơng pháp hồ quang điện dựa trên nguyên lý phát nhiệt của ngọn lửa hồ quang
điện. Hồ quang điện là mét trong những hiện tƣợng phóng điện qua chất khí. Bình
thƣờng thì khí khơng dẫn điện, nhƣng nếu ion hố khí và dƣới tác dụng của điện
trƣờng thì khí sẽ dẫn điện. Khi hai điện cực tiếp cận nhau thì giữa chúng sẽ xuất
hiện ngọn lửa hồ quang. Ngƣời ta dùng nhiệt năng của ngọn lửa hồ quang để gia
nhiệt cho vật nung hoặc nấu chảy.Nguyên lý làm việc của lò hồ quang điện đƣợc
trình bày trên hình 2.3:
a – Lị hồ quang trực tiếp.
b – Lò hồ quang gián tiếp.
1 – Điện cực.
3 – Vật gia công nhiệt.
2 – Ngọn lửa hồ quang.
4 – Tƣờng lò.

SVTH : Nguyễn Văn Đài
Trần Hồng Quân

Hướng dẫn: TS. Lưu Đức Bình

Trang 8


Thiết kế, phục hồi hệ thống lị nấu nhơm

Hình 1.6. Nguyên lý làm việc của lò điện hồ quang
1.3.4. Phương pháp điện mơi ( hình 2. 4 )
Phƣơng pháp điện môi dựa trên nguyên tắc: Nếu đặt các vật liệu rắn, khơng
dẫn điện vào vùng điện trƣờng có tần số cao thì các ngun tử, các phân tử của vật
đó sẽ bị phân cực. Sự phân cực này có tần số bằng tần số biến đổi của điện trƣờng

C
C

R
L

và tần số này thƣờng rất lớn. Đối với sự phân cực có tần số lớn thì sẽ sinh ra nhiệt
ma sát, nhiệt ma sát này toả ra trong toàn bộ thể tích của vật nung.
Trong lị nung điện mơi, vật liệu nung đƣợc đặt giữa các phần điện cực. Các điện
cực này có thể tiếp xúc với vật nung hoặc đặt cách xa vật nung mét khoảng nào đó.
Nguyên lý làm việc của lị nung điện mơi đƣợc trình bày trên hình 2.4:

T

U
D

Hình 1.7. Ngun lý làm việc của lị nung điện mơi.
1.3.5. Phương pháp Plasma ( hình 2. 5 )
Phƣơng pháp Plasma dựa trên nguyên tắc phát nhiệt Plasma: Đó là sự toả nhiệt
trong luồng khơng khí đƣợc ion hố dƣới tác dụng của hồ quang điện. Do khí bị ion
hố và bị nén trong thể tích khơng lớn nên mật độ nhiệt rất cao và nhiệt độ đạt đƣợc
cũng rất lớn (10000 - 20000) OC.

SVTH : Nguyễn Văn Đài
Trần Hồng Quân

Hướng dẫn: TS. Lưu Đức Bình

Trang 9


Thiết kế, phục hồi hệ thống lị nấu nhơm

Ngun lý làm việc của lị điện Plasma đƣợc trình bày trên hình 2.5:

C
C

Hình 1.8. Ngun lý làm việc của lị điện Plasma.

R
L

1.4. PHÂN LOẠI LÕ ĐIỆN
1.4.1. Phân loại lò điện
Theo phƣơng pháp biến đổi điện năng thành nhiệt năng ngƣời ta chia lò điện
thành các loại sau:
- Lò điện trở.
- Lò điện cảm ứng.
- Lò điện hồ quang.
- Lò nung điện mơi.
- Lị điện Plasma.

T

U
D

Đối với từng loại lị ngƣời ta lại phân chia ra cụ thể hơn theo nguyên lý phát
nhiệt hoặc theo cấu trúc lò.
Lò điện trở đƣợc phân thành lò điện trở tác dụng trực tiếp và lò điện trở tác
dụng gián tiếp.
Lò điện cảm ứng phân thành lị điện cảm ứng có lõi sắt (lị điện cảm ứng có
kênh) và lị điện cảm ứng khơng có lõi sắt (lò nồi).
Lò điện hồ quang đƣợc phân thành lò điện hồ quang trực tiếp và lò điện hồ
quang gián tiếp.
1.4.2. Sơ đồ phân loại lò điện
Sù phân loại lò điện đƣợc trình bày trên hình 2. 6 và hình 2. 7 :

SVTH : Nguyễn Văn Đài
Trần Hồng Quân

Hướng dẫn: TS. Lưu Đức Bình

Trang 10


Thiết kế, phục hồi hệ thống lị nấu nhơm

C
C

R
L

T

1.5. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ LÕ ĐIỆN TRỞ
1.5.1. Nguyên lý làm việc của lò điện trở.
Lò điện trở làm việc dựa trên cơ sở khi có một dịng điện chạy qua một
dây dẫn hoặc vật dẫn thì ở đó sẽ toả ra một lƣợng nhiệt theo định luật JunLenxơ :
Q=I2RT

U
D

Q - Lƣợng nhiệt tính bằng Jun (J)
I - Dịng điện tính bằng Ampe (A)
R - Điện trở tính bằng Ơm

T - Thời gian tính bằng giây (s)
Từ cơng thức trên ta thấy điện trở R có thể đóng vai trị :
- Vật nung : Trƣờng hợp này gọi là nung trực tiếp

- Dây nung : Khi dây nung đƣợc nung nóng nó sẽ truyền nhiệt cho vật nung
bằng bức xạ, đối lƣu, dẫn nhiệt hoặc phức hợp. Trƣờng hợp này gọi là nung gián
tiếp.
Trƣờng hợp thứ nhất ít gặp vì nó chỉ dùng để nung những vật có hình dạng đơn giản
( tiết diện chữ nhật, vng và trịn ).Trƣờng hợp thứ hai thƣờng gặp nhiều trong
thực tế công nghiệp. Cho nên nói đến lị điện trở khơng thể khơng đề cập đến vật
liều để làm dây nung, bộ phận phát nhiệt của lò.

SVTH : Nguyễn Văn Đài
Trần Hồng Quân

Hướng dẫn: TS. Lưu Đức Bình

Trang 11


Thiết kế, phục hồi hệ thống lị nấu nhơm

1.5.2. Những vật liệu dùng làm dây nung
a) - Yêu cầu của vật liệu dùng làm dây nung
Dây nung là bộ phận phát nhiệt của lò, làm việc trong những điều kiện
khắc nghiệt do đó địi hỏi phải đảm bảo các yều cầu sau :
+ Chịu nóng tốt, ít bị ơxy hố ở nhiệt độ cao
+ Phải có độ bền cơ học cao, không bị biến dạng ở nhiệt độ cao
+ Điện trở suất phải lớn
+ Hệ số nhiệt điện trở phải nhỏ
+ Các tính chất điện phải cố định hoặc ít thay đổi
+ Các kích thƣớc phải khơng thay đổi khi sử dụng
+ Dễ gia công, dễ hàn hoăc dễ ép khn
Vật liệu làm dây đốt có thể là :

- Hợp kim: Cr-Ni, Cr-Al….với lị có nhiệt độ làm việc dƣới 12000C;

C
C

- Hợp chất: SiC, MoSi2…với lị có nhiệt độ làm việc 12000C÷16000C;
- Đơn chất: Mo, W, C(graphit)…với lị có nhiệt độ làm việc cao hơn 16000C
Bảng 1.6. Tính chất vật liệu làm dây đốt

R
L

T

U
D

SVTH : Nguyễn Văn Đài
Trần Hồng Quân

Hướng dẫn: TS. Lưu Đức Bình

Trang 12


Thiết kế, phục hồi hệ thống lị nấu nhơm

b)- Dây nung kim loại
Để đảm bảo yêu cầu của dây nung, trong hầu hết các lị điện trở cơng nghiệp, dây
nung kim loại đều đƣợc chế tạo bằng các hợp kim Crơm-Nhơm và Crơm-Niken là

các hợp kim có điện trở lớn. Còn các kim loại nguyên chất đƣợc dùng để chế tạo
dây nung rất hiếm vì các kim loại nguyên chất thƣờng
có những tính chất khơng có lợi cho việc chế tạo dây nung nhƣ :
+ Điện trở suất nhỏ
+ Hệ số nhiệt điện trở lớn
+ Bị ơxy hố mạnh trong mơi trƣờng khí quyễn bình thƣờng
Dây nung kim loại thƣờng đƣợc chế tạo ở dạng tròn và dạng bang

C
C

R
L

T

U
D

Dây tiết diện tròn kiểu xoắn lò xò

c) - Dây nung phi kim loại
Dây nung phi kim loại dùng phổ biến là SiC, grafit và than.
d) – Khi lựa chọn và lắp đặt dây vào trong lò cần chú ý:
- Khả năng ăn mịn hóa học giữa dây điện trở và lớp lót tiếp xúc với dây điện trở
- Khả năng ăn mịn hóa học của khí lị đối với dây
Để giữ dây cố định ta dùng gạch gốm chất lƣợng cao làm gạch đỡ dây điện trở.
1.6. CẤU TẠO LÕ ĐIỆN TRỞ
1.6.1. Những yêu cầu cơ bản đối với cấu tạo lị điện
a, Hợp lý về cơng nghệ

Hợp lý về cơng nghệ có nghĩa là cấu tạo lị khơng những phù hợp với q trình
cơng nghệ u cầu mà cọn tính đến khả năng sử dụng nó đối với q trình cơng
nghệ khác nếu nhƣ khơng làm phức tạp q trình gia công và làm tăng giá thành
SVTH : Nguyễn Văn Đài
Trần Hồng Quân

Hướng dẫn: TS. Lưu Đức Bình

Trang 13


Thiết kế, phục hồi hệ thống lị nấu nhơm

một cách rõ rệt. Cấu trúc lò đảm bảo đƣợc các điều kiện nhƣ thế mới coi là hợp lý
nhất. Điều này đặc biệt quan trọng trong khi nhu cầy về lò điện vƣợt xa khả năng
sản xuất ra nó.
b, Hiệu quả về kỹ thuật
Hiệu quả về kỹ thuật là khả năng biểu thị hiêu suất cực đại của kết cấu khi các
thơng số của nó xác định ( kích thƣớc ngồi, công suất, trọng lƣợng giá thànhv.v.. ).
Đối với một thiết bị hoặc một vật phẩm sản xuất ra, năng suất trên một đơn vị
công suất định mức, suất tiêu hao điện để nung v.v... là các chỉ tiêu cở bản của hiệu
quả kỹ thuật. Còn đối với từng phần riêng biệt của kết cấu hoặc chi tiết, hiệu quả kỹ
thuật đƣợc đánh giá bằng công suất dẫn động, mô men xoắn, lực v.v... ứng với trọng
lƣợng, kích thƣớc hoặc giá thành kết cấu.
c, Chắc chắn khi làm việc
Chắc chắn khi làm việc là một trong những chỉ tiêu quan trọng nhất của chất

C
C

lƣợng kết cấu của các lò điện. Thƣờng các lò điện làm viêc liên tục trong một ca,
hai ca và ngay cả ba ca một ngày. Nếu trong khi làm việc, một bộ phận nào đó
khơng hồn hảo sẽ ảnh hƣởng đến quá trình sản suất chung. Điều này đặc biệt quan

R
L

trọng đối với các lò điện làm việc liên tục trong dây chuyền sản xuất tự động. Ngay
đối với các lò điện làm việc chu kỳ, lò ngừng cũng làm thiệt hại rõ rệt cho sản xuất
vì khi ngừng lò đột ngột ( nghĩa là phá huỷ chế độ làm việc bình thƣờng vủa lị ) có
thể dẫn đến làm hƣ hỏng sản phẩm, lãng phí nguyên vật liêu và làm tăng giá thành
sản phẩm. Một chỉ tiêu phụ về sự chắc chắn khi làm việc của một bộ phận đó của lị
điện là khả năng thay thế nhanh hoặc khả nằng dự trữ lớn khi lò làm việc bình
thƣờng. Theo quan điểm chắc chắn, trong thiết bị cần chú ý đến các bộ phận quan
trọng nhất, quyết định sự làm việc liên tục của lị. Thí dụ : dây nung,băng tải v.v...
d,Tiện lợi khi sử dụng
Tiện lợi khi sử dụng nghĩa là yêu cầu
- Số nhân viên phục vụ tối thiểu.
- Khơng u cầu trình độ chuyên môn cao, không yêu cầu sức lực và sự dẻo dai
của nhân viên phục vụ.
- Số lƣợng các thiết bị hiếm và q bị hao mịn nhanh u cầu tối thiểu
- Bảo quản dễ dàng. Kiểm tra và sửa chữa tất cả các bộ phận của thiết bị thuận lợi.
- Theo quan điểm an toàn lao động, điều kiện làm việc phải hợp vệ sinh và tuyệt đối
an toàn.

T

U
D

e, Rẻ và đơn giản khi chế tạo
Về mặt này yêu câu nhƣ sau :
SVTH : Nguyễn Văn Đài
Trần Hồng Quân

Hướng dẫn: TS. Lưu Đức Bình

Trang 14


Thiết kế, phục hồi hệ thống lị nấu nhơm

- Tiêu hao vật liệu ít nhất, đặc biệt là các vật liệu quí và hiếm ( các kim loại mầu,
các hợp kim có hàm lƣợng niken cao v.v... )
- Cơng nghệ chế tạo đơn giản nghĩa là khả năng chế tạo phải sao cho ngày cơng ít
nhất và tận dụng đƣọc các thiết bị, dụng cụ thơng thƣờng có sẵn trong các nhà máy
chế tạo để gia công.
- Các loại vật liệu và thiết bị yêu cầu để chế tạo phải ít nhất.
- Sử dụng đến mức tối đa các kết cấu giống nhau và cùng loại để dễ dàng đổi lẫn
và thuận tiện khi lắp ráp.
- Chọn hợp lý các dạng gia công để phù hợp với điều kiện chế tạo ( đúc, hàn, dập
). Bỏ các chi tiết và các khâu gia cơng cơ khí khơng hợp lý.
f, Hình dáng bề ngoài đẹp
Mỗi kết cấu của thiết bị, vật phẩm, các khâu và các chi tiết phải có hình dáng và
tỷ lệ các cạnh phù hợp, dễ coi. Tuy vậy cũng cần chú ý rằng, độ bền của kết cấu khi

C
C

trọng lƣợng nhỏ và hình dáng bề ngồi đẹp có quan hệ khăng khít với nhau.

Việc gia cơng lần chót nhƣ sơn có vai trị đặc biệt quan trọng đối với hình dáng bề
ngồi của lị điện. Song cũng cần tránh sự trang trí khơng cần thiết.

R
L

4.1.2.Cấu tạo lị điện trở
Lị điện trở thơng thƣờng gồm ba phần chính : vỏ lị, lớp lót và dây nung.
a - Vỏ lò
Vỏ lò điện trở là một khung cứng vững, chủ yếu để chị tải trọng trong quá trình
làm việc của lò. Mặt khác vỏ lò cũng dùng để giữ lớp cách nhiệt rời và đảm bảo sự
kín hồn tồn hoặc tƣơng đối của lò. Đối với các lò làm việc với khí bảo vệ, cấn
thiết vỏ lị phải hồn tồn kín, cịn đối với các lị điện trở bình thƣờng, sự kín của vỏ
lị chỉ cần giảm tổng thất nhiệt và tránh sự lùa của khơng khí lạnh vào lị, đặc biệt
theo chiều cao lò.Trong những trƣờng hợp riêng, lò điện trở có thể làm vỏ lị khơng
bọc kín. Khung vỏ lò cần cứng vững đủ để chị đƣợc tải trọng của lớp lót, phụ tải
lị ( vật nung ) và các cơ cấu cơ khí gắn trên vỏ lị.
- Vỏ lò chữ nhật thƣờnng dùng ở lò buồng, lò liên tục, lò đáy rung v.v...
- Vỏ lò tròn dùng ở các lò giếng và một vài lò chụp v.v...
- Vỏ lò tròn chịu lực tác dụng bên trong tốt hơn vỏ lò chữ nhật khi cùng một
lƣợng kim loại để chế tạo vỏ lò. Khi kết cấu vỏ lò tròn, ngƣời ta thƣờng dùng thép
tấm dày
3 - 6 mm khi đƣờng kính vỏ lị là 1000 – 2000 mm và 8 – 12 mm khi đƣờng kính

T

U
D

vỏ lị là 2500 – 4000 mm và 14 – 20 mm khi đƣờng kính vỏ lị khoảng 4500 – 6500

mm. Khi cần thiết tăng độ cứng vững cho vỏ lò tròn, ngƣời ta dùng các vòng đệm
tăng cƣờng bằng các loại thép hình. Vỏ lị chữ ngật đƣợc dựng lên nhờ các thép
SVTH : Nguyễn Văn Đài
Trần Hồng Quân

Hướng dẫn: TS. Lưu Đức Bình

Trang 15


Thiết kế, phục hồi hệ thống lị nấu nhơm

hình U, L và thép tấm cắt theo hình dáng thích hợp. Vỏ lị có thể đƣợc bọc kín, có
thể khơng tuỳ theo u cầu kín của lị. Phƣơng pháp gia cơng vỏ lò loại này chủ yếu
là hàn và tán.
b- Lớp lót
Lớp lót lị điện trở thƣờng gồm hai phần : vật liệu chịu lửa và cách nhiệt. Phần
vật liệu chịu lửa có thể xây bằng gạch tiêu chuẩn, gạch hình và gạch hình đặc biệt
tuỳ theo hình dáng và kích thƣớc đã cho của buồng lị. Cũng có khi ngƣời ta đầm
bằng các loại bột chịu lửa và các chất dính dết gọi là các khối đầm. Khối đầm có thể
tiến hành ngay trong lị và cũng có thể tiến hành ở ngồi nhờ các khn.
Phần vật liệu chịu lửa cần đảm bảo các yêu cầu sau :
+ Chịu đƣợc nhiệt độ làm việc cực đại của lị.
+ Có độ bền nhiệt đủ lớn khi làm việc.
+ Có đủ độ bền cơ học khi xếp vật nung và đặt thiết bị vận chuyển trong điều

C
C

kiện làm việc.

+ Đảm bảo khả năng gắn dây nung bền và chắc chắn.
+ Có đủ độ bền hoá học khi làm việc, chịu đƣợc tác dụng của khí quyển lị và ảnh

R
L

hƣởng của vật nung.
+ Đảm bảo khả năng tích nhiệt cực tiểu. Điều này đặc biệt quan trọng đối với lò
làm việc chu kỳ.
Phần cách nhiệt thƣờng nằm giữa vỏ lò và phần vật liệu chịu lửa. Mục đích chủ
yếu của phần này là để giảm tổn thất nhiệt. Riêng đối với đáy, phần cách nhiệt địi
hỏi phải có độ bền cơ học nhất định cịn các phần khác nói chung khơng u cầu.
u cầu cơ bản của phần cách nhiệt là :
+ Hệ số dẫn nhiệt cực tiểu
+ Khả năng tích nhiệt cực tiểu
+ Ổn định về tính chất lý, nhiệt trong điều kiện làm việc xác định. Phần cách
nhiệt có thể xây bằng gạch cách nhiệt, có thể điền đầy bằng bột cách nhiệt.

T

U
D

1.7 . PHÂN LOẠI LÕ ĐIỆN TRỞ
Lò điện trở là thiết bị biến đổi điện năng thành nhiệt năng thông qua dây đốt
(dâyđiện trở). Từ dây đốt, qua bức xạ, đối lƣu và truyền nhiệt dẫn nhiệt, nhiệt năng
đƣợc truyền tới vật cần gia nhiệt. Lò điện trở thƣờng dung để nung, nhiệt luyện nấu
chảy kim loại màu và hợp kim màu… Phân loại lị điện trở có nhiều cách :
a. Theo nhiệt độ làm việc của lò

- Lò nhiệt độ thấp t˚<650˚C)
- Lị nhiệt độ trung bình (t˚=650˚C÷1200˚C)
- Lò nhiệt độ cao (t˚>1200˚C).
SVTH : Nguyễn Văn Đài
Trần Hồng Quân

Hướng dẫn: TS. Lưu Đức Bình

Trang 16


Thiết kế, phục hồi hệ thống lị nấu nhơm

b. Theo nơi dùng
- Lị dùng trong cơng nghiệp
- Lị dùng trong phịng thí nghiệm
- Lị dùng trong gia đình v.v…
c. Theo đặc tính làm việc
- Lị làm việc liên tục
- Lị làm việc gián đoạn
Lò làm việc liên tục được cấp điện liện tục và nhiệt độ giữ ổn định ở một
giá trị nào đó (hình 1.3) sau q trình khởi động lò .
d. Theo kết cấu của lò
-Lò buồng
-Lò giếng lị chụp, lị bể…
e. Theo mục đích sử dụng

C
C

-Lị tơi
-Lị ram
-Lò ủ

R
L

-Lò nấu chảy v.v…
Việt Nam thường dùng kiểu lò buồng để nhiệt luyện (tôi, ủ, nung, thấm ); kiểu lò
giếng để nung, nhiệt luyện; lò muối để nhiệt luyện dao cắt qua muối nung

T

U
D

SVTH : Nguyễn Văn Đài
Trần Hồng Quân

Hướng dẫn: TS. Lưu Đức Bình

Trang 17


Thiết kế, phục hồi hệ thống lị nấu nhơm

CHƢƠNG 2: THIẾT KẾ LỊ NẤU NHƠM

2.1. TÍNH TỐN CÂN BẰNG NHIỆT CỦA LỊ
Việc tính tốn cân bằng nhiệt của lị nhằm mục đích xác định tổng lƣợng nhiệt

mà lị cần cung cấp trong một đơn vị thời gian.
Từ lƣợng nhiệt cần thiết này ta sẽ xác định đƣợc công suất điện cần cung cấp
cho lị Pđiện [kW]. Giá trị của cơng suất điện Pđiện là cơ sở để tính tốn dây điện trở
cho lò và đƣa ra các biện pháp khống chế, điều chỉnh chế độ nhiệt cũng nh- chế độ
điện của lị cho hợp lí.
Nội dung của việc tính tốn cân bằng nhiệt của lò là xác định các khoản nhiệt
cần chi phí cho lị, bao gồm:
- Lƣợng nhiệt cần cấp cho vật gia công nhiệt (trong đồ án này là lƣợng nhiệt cấp
cho dây điện trở ).

C
C

- Lƣợng nhiệt cần cấp cho các thiết bị phô ( lƣợng nhiệt cấp cho nồi lò ).
- Lƣợng nhiệt tổn thất do tích nhiệt trong tƣờng lị, đáy lị

R
L

- Lƣợng nhiệt tổn thất do dẫn nhiệt qua nóc lị.

T

2.1.1. Lượng nhiệt để nung phôi nhôm (Q1)



Q1  0,28 . P . i  idAl

U

D

Al
c



, [W] (5.1)

Trong đó:
0,28 : hệ số chuyển đổi đơn vị từ [kJ/h] sang [W].
P : công suất của lò,
P

G Al

n

, [kg / h].

với:
GAl : tổng khối lƣợng của dây cáp nhôm trong 1 mẻ nung.
GAl = 15 [kg/mẻ]
n : thời gian của một mẻ nung, n = 0.3[h/mẻ].[chƣơng 4]
P

15
 50 [kg / h].
0.3

icAl : entanpi của nhôm ứng với nhiệt độ trung bình của nhơm ở cuối giai đoạn

nung ( t tbc ).
Al
= 746,035 [kJ/kg].
icAl = i800
0
C

idAl : entanpi của nhơm ứng với nhiệt độ trung bình của nhôm ở đầu giai đoạn

nung ( t tbd ).
SVTH : Nguyễn Văn Đài
Trần Hồng Quân

Hướng dẫn: TS. Lưu Đức Bình

Trang 18


Thiết kế, phục hồi hệ thống lị nấu nhơm
Al
= 18,669 [kJ/kg]
idAl = i20
0
C

Theo cơng thức (5.1) ta có:
Q1 = 0,28. 50.(746,035 - 18,669) = 9119,124[W].
Q1 = 10182,634 [W]

2.1.2. Lượng nhiệt để nung nồi lò (Q2)
Q2 

0, 28 . Ginox . Cinox .  tcinox  tdinox 

n

, [W ]. (5.2)

Trong đó:
0,28 : hệ số chuyển đổi đơn vị từ [kJ/h] sang [W].
Cinox : Nhiệt dung riêng trung bình của inox.
Cinox = 0,48[kJ/kg.K].

C
C

0

tcinox : nhiệt độ của lõi rulô ở cuối giai đoạn nung, tcinox = 800 [ C].
0

tdinox : nhiệt độ của lõi rulô ở đầu giai đoạn nung, tdinox = 20 [ C].

R
L

n : thời gian của một mẻ nung, n = 0.3 [h].

T

Theo cơng thức (5.2) ta có:
Q2 

0,28 . 22 . 0,48 . 800  20
 7687 [W ].
0,3

U
D

Q2= 7687 [W]

2.1.3. Lƣợng nhiệt tổn thất do dẫn nhiệt qua tƣờng lị, đáy lị, nóc lị (Q3)
Trong q trình nung phơi nhơm, lị làm việc theo chu kỳ (theo từng mẻ nung)
nên tƣờng lị, đáy lị và nóc lị đều ở chế độ nhiệt khơng ổn định. Vì vậy, lƣợng
nhiệt tổn thất do dẫn nhiệt qua tƣờng lò, đáy lị và nóc lị khơng thể xác định đƣợc
bằng các công thức truyền thống.
Q

t


 i
i

.  F , [W].

Trong đó:
t : độ chênh nhiệt độ giữa mặt trong của tƣờng lò và vỏ lò, [0C].

i : chiều dày của líp vật liệu thứ i, [m].
i : hệ số dẫn nhiệt của líp vật liệu thứ i, [W/m.K].

F

: tổng diện tích bề mặt trao đổi nhiệt, [m2].

SVTH : Nguyễn Văn Đài
Trần Hồng Quân

Hướng dẫn: TS. Lưu Đức Bình

Trang 19


Thiết kế, phục hồi hệ thống lị nấu nhơm

Để xác định đƣợc lƣợng nhiệt tổn thất do dẫn nhiệt qua tƣờng lị, đáy lị và nóc lị
ở chế độ nhiệt không ổn định ta sử dụng công thức sau:

Q3   . t vo  t moitruong . F , [W ].

(5.3)

Trong đó:
tvỏ : nhiệt độ trung bình của vỏ lò trong giai đoạn nung, theo thực tế ở những lị
đang hoạt động, tvỏ =50 [0C].
tmơi trƣờng : nhiệt độ của môi trƣờng xung quanh, tmôi trƣờng = 20 [0C].
 : hệ số trao đổi nhiệt từ bề mặt ngoài tƣờng lị tới mơi trƣờng xung quanh (bao
gồm cả trao đổi nhiệt bức xạ và đối lƣu), với vỏ lò làm bằng thép ta có:

 = 7,0 + 0,043. tvỏ , [W/m2.K].

[9].

vậy:
 = 7,0 + 0,043.35 = 8,505 [W/m = 8,505 [W/m2.K].

 F : tổng diện tích mặt ngồi tƣờng lò, đƣợc xác định:
F

C
C

=2ПR.H +2ПR2 [m2].

R
L

với:

F

= 3,14. 0,65. 0,59+ 2. 3,14. 0.3252 =1,87 [m2].

T

Theo cơng thức (5.5) ta có:

U
D

Q3 = 8,505.(50 - 20).1,87 = 477[W].
Q3 = 477 [W]

2.1.4. Lượng nhiệt tổn thất do tích nhiệt trong tường lị, đáy lị, nóc lị (Q4)
Vì lị làm việc ở nhiệt độ thấp nên ngoài các tấm thép làm vỏ để tạo kết cấu
cho lò ta chỉ sử dụng một loại vật liệu cách nhiệt là xỉ bơng đƣợc bố trí ở giữa tấm
thép làm líp vỏ ngồi và tấm thép làm líp vỏ trong. Do vậy, lƣợng nhiệt tổn thất do
tích nhiệt trong tƣờng lị, đáy lị và nóc lị chủ yếu là trong líp xỉ bơng .
Q4 

0,28 . VT . ρ T . C T . t

n

, [W ]. (5.4)

Trong đó:
0,28 : hệ số chuyển đổi đơn vị từ [kJ/h] sang [W].
n : thời gian của một mẻ nung, n = 0.3 [h].
t: độ thay đổi nhiệt độ trung bình của gạch sau mỗi chu kì làm việc, lấy trong
khoảng từ 100- 200 [0C].
T : khối lƣợng riêng của gạch samốt, samot = 2100 kg/m3. [8]
SVTH : Nguyễn Văn Đài
Trần Hồng Quân

Hướng dẫn: TS. Lưu Đức Bình

Trang 20

Thiết kế, phục hồi hệ thống lị nấu nhơm

C samot : nhiệt dung riêng của gạch samốt.
Csamot  0,84  0,264.10  3. t tbsamot , [kJ / kg.K ]. [8]

với:
t tbsamot : nhiệt độ trung bình của tƣờng lị, đƣợc xác định:
t tbsamot 

t c  t d 800  20

 410 [ 0 C ].
2
2

vậy:
C xØ b«ng  0,84  0,264.10  3. 410  1,09 [kJ / kg.K ].

VT : thể tích của gạch samốt đƣợc dùng.
VT = Vng - Vtrong , [m3].
với:
Vng : thể tích ngoại hình lị.
Vtrong : thể tích bên trong lị.

C
C

VT = 0.16 [m3].
Theo cơng thức (5.4) ta có:

Q4 

R
L

0,28 . 0,16 . 2100 . 1.09 . 100
 8545.6 [W ].
0,3.3,6

T

Q4 = 8545.6 [W]

U
D

2.1.5. Tổng lượng nhiệt mà lò cần cung cấp
Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4

, [W].

Trong đó:
Q1 : lƣợng nhiệt để nung phôi nhôm, Q1 = 9119,24[W].
Q2 : lƣợng nhiệt để nung thép làm nồi lò. Q2 = 7616 [W].
Q3 : lƣợng nhiệt tổn thất do tƣờng lò, đáy lị, nóc lị.
Q3 = 477 [W].
Q4 : lƣợng nhiệt tổn thất do tích nhiệt trong gạch.
Q4 = 8545.6 [W].
Theo cơng thức (5.6) ta có:
Q = 10182,634 +7616 +477 + 8545.6 [W].

Q = 26820 [W]

Q = 26820 [W]

SVTH : Nguyễn Văn Đài
Trần Hồng Quân

Hướng dẫn: TS. Lưu Đức Bình

Trang 21


Thiết kế, phục hồi hệ thống lị nấu nhơm

2.1.6. Lập bảng cân bằng nhiệt của lò
Với các thành phần nhiệt đã tính đƣợc, ta tính tỉ lệ phần trăm (%) của từng thành
phần và lập bảng cân bằng nhiệt cho lò (bảng 4.2).
Bảng 2.1. Bảng cân bằng nhiệt của lò.
STT

Đại lƣợng nhiệt

Ký hiệu

Giá trị [W]

Tỷ lệ [%]

1

Nhiệt để nung phôi nhôm

Q1

10182

35.4

2

Nhiệt để nung thép làm lõi
rulô

Q2

7616

29,56

3

Nhiệt tổn thất do dẫn nhiệt

Q3

477

1.9

4

Nhiệt tổn thất do tích nhiệt

Q4

8545.6

Q

26820

33.14

Tổng
lƣợng
nhiệt
thành
phần

C
C

100,00

R
L

T

2.2. XÁC ĐỊNH CƠNG SUẤT ĐIỆN CỦA LÕ.

2.2.1. Xác định cơng suất nhiệt của lị (Pnhiệt)
Cơng suất nhiệt của lị đƣợc xác định dựa vào giá trị của các lƣợng nhiệt chi
cho lò (xem bảng 4.2).
Pnhiệt = Q , [kW].
Trong đó:

U
D

Q : tổng các lƣợng nhiệt thành phần.
Q = 25757 [W] = 25,8[kW].
Vậy, ta có:
Pnhiệt = 25,8 [kW].
2.2.2. Xác định cơng suất điện của lị (Pđiện)
Cơng suất điện của lị đƣợc xác định bằng cơng thức:
Plo  Pnhiet .

k1
, [kW ]. (5.6)
k2

Trong đó:
Pnhiệt : cơng suất nhiệt của lò, Pnhiệt = 25757 [kW].
k1 : hệ số dự trữ công suất, k1 = 1,2. [1]
k2 : hệ số xét đến sự sụt áp của lƣới điện, k2 = 0,90. [1]

SVTH : Nguyễn Văn Đài
Trần Hồng Quân

Hướng dẫn: TS. Lưu Đức Bình

Trang 22


Thiết kế, phục hồi hệ thống lị nấu nhơm

Thay các giá trị vào cơng thức (4.22) ta có:
Plo  26820 .

1,2
 35,7 [kW ] , lấy: Pđ = 35[kW]
0,90

2.3. CHỌN CẤU TRÚC LỊ
2.3.1. Cơ sở lựa chọn cấu trúc lị
Khi lựa chọn cấu trúc lò cần lƣu tâm tới các dữ liệu kỹ thuật sau:
- Đảm bảo yêu cầu công nghệ của dây chuyền sản xuất đề ra.
- Năng suất, thời gian, số lƣợng vật liệu đƣa vào lị.
- Hình dáng, kích thƣớc vật liệu đƣợc gia cơng nhiệt trong lị.
- Cơng nghệ nung nóng vật liệu.
Dùa trên các điều kiện đã cho ban đầu và đặc điểm làm việc của từng loại lò, ta
sẽ lựa chọn đƣợc cấu trúc lò phù hợp.
Với yêu cầu đặt ra của đề tài đồ án tốt nghiệp này, lò thiết kế là lò điện trở có :
- Lị có nhiệt độ sử dụng: 20 OC  900OC.
- Nhiệt độ cao nhất của lò: 900OC.
- Dung sai nhiệt độ: ±100C.
- Thời gian nâng nhiệt của lò: tới 900OC trong.

C
C

R
L

T

- Năng suất của lò: 15 kg/ mẻ nung

2.3.2. Chọn cấu trúc lò
a) Các yêu cầu về cấu trúc lị:
Theo u cầu cơng nghệ và các điều kiện ban đầu đã trình bày ở trên, lị lùa chọn
cần có cấu trúc thoả mãn các yêu cầu sau:
- Lò làm việc theo chu kỳ (theo từng mẻ nung).
- Lị giếng.
- Đảm bảo khơng gian buồng lị kín để tránh sự oxy hóa nhơm và tổn thất

U
D

nhiệt thấp nhất.
- Đảm bảo sự an tồn về điện cho cơng nhân kỹ thuật khi vận hành lò.
Ta lựa chọn cấu trúc lò để đạt đƣợc ở mức cao nhất những u cầu về cơng nghệ
và kỹ thuật đƣợc trình bày ở trên.
b) Chọn cấu trúc lò:
Sau khi nghiên cứu cấu trúc và đặc điểm của từng loại lò cũng nhƣ những yêu
cầu mà lò thiết kế cần thoả mãn ta quyết định lựa chọn và thiết kế lị. Hình dáng sơ
bộ của lị đƣợc trình bày trên hình 3.2:

SVTH : Nguyễn Văn Đài
Trần Hồng Quân

Hướng dẫn: TS. Lưu Đức Bình

Trang 23


Thiết kế, phục hồi hệ thống lị nấu nhơm

60.0

42.0

25.0

C
C

R
L

65.0

T

Hình 2.1. Hình dáng sơ bộ của lị nấu nhơm.

U
D

1 –Lớp cách nhiệt. 3 – Gạch chịu lửa.

5–Dây điện trở .
6 – Cảm biến nhiệt.

2 – Nồi lò.

4 – Bảng điện.

Nguyên lý làm việc của lò:
Lò nung điện trở là thiết bị biến đổi điện năng thành nhiệt năng thông qua dây đốt
(dây điện trở). Từ dây đốt, qua bức xạ, đối lƣu và truyền dẫn nhiệt, nhiệt năng đƣợc
truyền tới vật cần gia nhiệt. Lò điện trở thƣờng đƣợc dùng để nung, nhiệt luyện, nấu
chảy kim loại màu và hợp kim màu.
Đây là loại lị nung điện trở có tác dụng toả nhiệt gián tiếp, có nghĩa là nhiệt năng
toả ra ở dây đốt (dây điện trở), rồi dây đốt sẽ truyền nhiệt cho vật nung bằng bức xạ,
đối lƣu hay dẫn nhiệt.
– Lị nung điện trở này có nhiệt độ làm việc trung bình: nhiệt độ làm việc của lị từ
20độ C đến 900độ C. Do đó đƣợc nhiệt độ chính xác nên dễ dàng điều chỉnh chế độ
điện và nhiệt độ.
– Lò nung điện trở này đƣợc thiết kế gọn nhẹ, phù hợp với điều kiện làm việc hợp
vệ sinh ở những nơi có phịng ốc khang trang, sạch sẽ.
– Đặc tính của lị điện trở này là lị làm việc gián đoạn. Khi làm việc, lò đƣợc cấp
điện liên tục, qúa trình gia nhiệt, giữ nhiệt đều do chƣơng trình cài đặt sẳn điều
SVTH : Nguyễn Văn Đài
Trần Hồng Quân

Hướng dẫn: TS. Lưu Đức Bình

Trang 24