Теплотехнические процессы

Особенности совр конструкций ВТУ

Основные требования : 1. Качеств нагрев мет с MIN расходом теплоты (точное поддержание технологич режима, MIN окалинообразование и обезуглероживание). 2. Простота и универсальность конструкций (возм-ть нагрева заготовок разм формы, массы, размеров), надежная работа при переходе с 1 топлива на др и при колебаниях теплоты сгорания. 3. Надежн работа, удобная эксплуатация и удобный ремонт.

Используемые печи имеют низкий КПД. Осн причины – низкая тепл эф-ть тепловых печек. 1. Продолжительные горячие простои (20-30% и более от общ вр работы) . 2. Высокая хим неполнота сгорания топлива (10-20 % - плохие ГУ). 3. Нарушения работы автоматики регулирования соотношения т/в-х. 4. Большие потери ч/з кладку теплопроводностью. 5. Потери ч/з открытые проемы и неплотности, подсос хол в-ха в раб пр-во, ч/з открытые и неплотные окна, заслонки. 6. Отсутствие утилизации теплоты ух газов (рекуператор нужен) . 7. Несоответствие конструкции и режима работы печи х-ру пр-ва.

Для поточного и крупносерийного пр-ва при нагреве мет изделий должны применяться проходные печи непрер действия. А для мелкосерийного и индивидуального пр-ва – печи периодич действия. Для массовой штамповки на мех прессах и штамповочных молотов заготовок до 10 см и длиной от 1 до 1,5 диаметров исп-ся печи скоростного конвективного нагрева, к-е конкурентоспособны с индукционными нагревательными.

Для нагрева заготовок большего диаметра лучше использовать печи с вращающим подом, к-е более экономичны, чем камерные и полуметодические печи. Нагрев особо крупных заготовок в камерных печах с выдвижным или выкатным подом, где наблюдается равномерный нагрев без темпер напряжений. В поточномассовом пр-ве нагрев производят в проходных печах с механизированным подом (роликовые, конвеерные, с шагающими балками). Где происходит нач нагрев при невысоком удельном расходе топлива. Для обеспечения интенсивного т-обм и MIN удельного расхода топлива рециркуляция газов в методической зоне(внутр и внеш). В этом случае интенсивное перемешивание печных газов с остывшими, ликвидируются застойные холодные зоны. Ув-ся ск-ть движ печн газов у пов-ти заготовок и возрастает т-отдача конвекицей и излучением к нагреваемому металлу. Для равномерного изделий необходимо создавать зазоры. 2е эф-е ср-во – сокращение времени нагрева и повышение его кач-ва – сжигание газа в тонком пристенном слое кладки свода или боковых стен печи. Для равномерного нагрева – раскаленная кладка до 1500-1800 К становится вторичным ист излучения и обеспечивает быстрый и равномерный нагрев – эф-но при тепловой обработке термически тонких изделий. Установка регенераторов и рекуператоров – важный способ экономии – утилизационные устр-ва. Уст-ка рекуператора в печах позволяет сэкономить от 10-20 % топлива. Значительная экономия при оптимизации и автоматизации режима тепловой обработки, снижении потерь ч/з кладку и теплового режима с автоматич поддерж α экономит от 10-20 % топлива. При большой массивности стен печей (толщина >=70 см) затраты на аккумуляцию составляют 10-15 %. Потери теплопроводностью 4-5%. Алюмо-силикатные легковесные огнеупорные мат-лы на основе каолинового волокна в неск раз сокращают затраты теплоты на нагрев кладки и потери тепл-пров-ю. При экономии топлива ум-ся и выбросы в атмосферу вредн в-в. Выбор ГУ и их расположения. В печках проходного типа необходим распределенный подвод теплоты по длине печки, поэтому в них исп-ся большое ч-ло горелок малой мощ-ти. В камерн печах для нагрева заготовок под пластическую деф-ю устанавливаются 1 или 2 горелки для интенсивного и равномерного нагрева (исключить подсос хол в-ха и выбивание пламени – прод сгор нужно).

В печах для интенсивного конвективного нагрева исп-ся скоростные конвективные горелки. Горелки д. б. расположены так, чтобы МАХ использовать кинетич эн-ю прод сгор для теплоотдачи к нагреваемому изделию. Это наблюдается в проходных вихревых печах струйного и циклонного типа и к рециркуляционным камерам.

В термич печах, особенно в крупных с выкатным подом, где должны происходить многоступенчатые изменения t (закалка, нормализация, отпуск) требуются горелки с широким диапазоном регулирования и с переменным к-том α. Установка таких горелок обусловлена созданием интенсивной рециркуляции продуктов сгорания. Изменение расхода топлива не приводит к изменению расхода в-ха, это позволяет сохранить практически постоянным к-во движения газов в рабочем пр-ве печи.

Удельные нормы расхода топлива

К основным параметрам печей относятся:

1) удельная производительность, кг/(м2час)

2) удельный расход теплоты, МДж/кг

3) тепловое напряжение пода, МВт/м2

4) КПД печи

Рассмотрим эти показатели для печей с кладкой из огнеупорного и теплоизоляционного кирпича. Печь работает на газе с низшей теплотой сгорания Qнр = 25-110 МДж/м3

Удельная производительность печей соответствует нагреву углеродистых сталей, а не легированных. Из таблицы видно, что большему значению удельной производительности соответствует меньшее значение удельного расхода теплоты и большее значение КПД.

Табличное значение удельного расхода теплоты является руководящим значением для определения нормы расхода топлива. Для всех значений G.

Табличные значения наибольших тепловых напряжений соответствуют наибольшему значению производительности и являются наибольшими для определения суммарной мощности грелочных устройств и сечений воздухопроводов и дымовых каналов.

46.