РАБОТАЮЩИЕ ПО КОНВЕКТИВНОМУ РЕЖИМУ



Общие сведения

Как уже отмечалось, в печах, обеспечивающих нагрев металла перед обработкой давлением, основным видом теплоотдачи яв­ляется излучение. При этом для необходимого уровня темпера­туры и теплоотдачи кладка печи должна иметь необходимую достаточно высокую температуру. Это в полной мере относится и к печам скоростного нагрева, представителями которых яв­ля­ются описанные выше секционные печи. В этих печах необхо­димо поддерживать температуру внутренней поверхности кладки на максимально допустимом по огнеупорности применяемого ма­териала уровне, что может быть достигнуто лишь при значитель­ной тепловой изоляции печи. В результате таким печам свойственны два крупных недостатка: предельная температура внут­ренней поверхности кладки и большая тепловая инерция, вызванная значительной теплоизоля­цией печи.

Вместе с тем большой тепловой поток (свойственный скорост­ному нагреву) на поверх­ность металла может быть создан и кон­вективным путем, если раскаленные газы с большой скоро­стью направить на поверхность нагреваемого металла. Такой метод, получивший название ско­ростного конвективного (ударного) на­грева, появился сравнительно недавно и настойчиво раз­рабаты­вается применительно к кузнечному и прокатному нагреву. Для его осуществления соз­даются специальные горелки, внутри которых осуществляется сжигание газообразного топ­лива при величине коэффициента расхода воздуха около единицы. Продукты сгорания, имею­щие температуру близкую к калориметрической выходят из горелки с высокой скоростью (100 м/с и более), на­правляются на поверхность металла и обеспечивают очень вы­сокий внешний конвективный поток. Компонуя горелки соответ­ствующим образом, можно создавать печи для нагрева различных заготовок. Необходимо отметить, что температура кладки в та­ких печах мо­жет находиться на весьма умеренном уровне, по­скольку подавляющее количество тепла пода­ется к поверхности металла конвекцией струями раскаленных продуктов сгорания. Если, на­пример, осуществляется нагрев металла до 1200 °С, то нет необходимости иметь температуру внутренней поверхности кладки выше ~ 1250 °С. Такая температура не является предельной даже для наиболее дешевого огнеупорного материала.

При использовании конвективного (ударного) нагрева атаку­ющими струями раскален­ных газов высокий тепловой поток на поверхности нагреваемого металла достигается благодаря пря­мому удару струи газов с большой скоростью о поверхность ме­талла. В результате достига­ется разрушение пограничного слоя - лимитирующего звена при конвективном теплообмене и обеспе­чивается высокий коэффициент теплоотдачи конвекцией [~350— 400 Вт/(м2-К)1. Вели­чина коэффициента теплоотдачи конвек­цией при нагреве атакующими струями зависит от ряда факторов, к которым относятся: скорость газов, теплофизические характе­ристики газов, отно­сительные конструктивные размеры рабочего пространства печи и нагреваемого металла.

Многочисленными экспериментами установлено, что значи­тельное увеличение коэффи­циента теплоотдачи при ударном нагреве имеет место лишь до увеличения величины скорости га­зов около поверхности заготовки до 90—100 м/с. При увеличении действительной скорости газов выше этой величины коэффициент теплоотдачи изменяется незначительно.

Большое влияние на величину коэффициента теплоотдачи ока­зывает относительное рас­стояние между срезом сопла го­релки и диаметром сопла. Так, изменение этой вели­чины от 2 до 10 уменьшает величину коэффициента теплоотдачи более чем в 1,5 раза.

Скоростной конвективный (ударный) нагрев обладает рядом преимуществ по сравне­нию с нагревом в обычных печах: резко снижается обезуглероживание и окисление металла; увеличивается скорость нагрева, которая, однако, лимитируется внутренней задачей, в резуль­тате чего этот метод наиболее приемлем для на­грева тонких в тепловом отношении изделий. Проведенные метал­лографические исследования образцов, подвергавшихся конвек­тивному (ударному) нагреву и обычному нагреву, убедительно говорят в пользу первого.

Все эти преимущества, а также малые размеры возможных печей при их высокой произ­водительности, малая тепловая инер­ционность печей, большая универсальность использования на­грева атакующими струями раскаленных газов делают этот метод весьма перспективным, чем и вызвано большое внимание, которое уделяется разработке этого метода нагрева металла в ряде стран.

Конструкции печей

Отличительной чертой печей конвективного (ударного) нагрева является пассивная роль футеровки печи, теплоотдача от которой играет подчиненную роль. Решающую роль в теплоот­даче к на­греваемому металлу в печах подобного рода играет теплопереход от струй раскален­ных газов, истекающих из горелок соответ­ствующей конструкции. Компонуя горелки тем или иным спо­собом, можно создавать печи, обладающие различными конструк­тивными особенно­стями.

Для создания высокотемпературного высокоскоростного по­тока продуктов сгорания, на­правленного на поверхность нагре­ваемого изделия, необходимы совершенно специфические горелки, сжигание топлива в которых происходит внутри в относительно небольшом объеме. Поджигание смеси топлива и окислителя (обычно воздуха) производится при помощи специ­альных электри­ческих свечей. При сжигании топлива в закрытом объеме внутри горелки разви­вается высокая температура (~1700—1900 °С и более), резко увеличивается давление газов, что и обеспечивает высокую скорость газов на выходе из сопла горелок.

Наличие высокой температуры внутри корпуса горелки соз­дает весьма значительные проблемы по обеспечению достаточной жизнеспособности горелок, особенно при их значитель­ной тепло­вой мощности. Обеспечение устойчивой работы таких горелок при необходимых гра­ницах регулирования делает задачу создания таких горелок достаточно сложной. В принципе для создания подобных горелок могут быть использованы два приема:

1) выполнение внутреннего объема горелки из высококачест­венных огнеупорных мате­риалов;

2) выполнение внутреннего объема из жаростойкой стали с использованием охлаждения стенок горелки, например, возду­хом, подаваемым для горения

     На рис. 28-1 представлены различные конструкции горелок для печей конвективного на­грева. Огнеупорную впускную на­садку тоннельной горелки (рис. 28-1, а), где начинается воспла­мене­ние и камеру сгорания выполняют из высокоглиноземистых материалов. Скорость выхода продуктов сгорания из сопла го­релки составляет 100—150 м/с, кратность регулирования горелки примерно равна

  Рис. 28-1. Горелки для печей конвективного (ударного) нагрева: а - тон­нельная горелка с камерой сгорания, выполненной из огнеупорных мате­риалов (1- огнеупорный блок; 2 - камера сгорания; 3 - впускная на­садка; 4 - металлический впускной блок; 5 - труба, подающая топливо и воздух); б - скоростная горелка с металлической воздухоохлаждаемой камерой сгорания (/ - камера сгорания; 2 - кожух; 3 - смеситель; 4 - запальная свеча); в - горелка с авторекуперацией (I - подвод воздуха; 2 - воздушная трубка, по которой проходит подогреваемый воздух; 3 - кольце­вой канал для удаления продуктов сгорания из печи; 4 - удаление продуктов сгорания (к дымососу); 5 - подвод газа; 6 - сопло для сме­шения газа с подо­гретым воздухом; 7 - стена печи); г - высокоскорост­ная горелка (/ - под­вод газа; 2 - кольцевое пространство для газов; 3 - отверстия для прохода газа в камеру сгорания; 4 - камера сгорания; 5 - коробка для подвода возду­ха в камеру сгорания через специальные отвер­стия; 6 — клапан, который открывается при помощи тяги; 7 - лропорц­нонирование подачи воздуха в ка­меру сгорания через кольцевую щель и отверстия в стенках; 8 - сопло; 9 - цилиндрическая камера для уста­новки форсунки в случае необходимости)

 

1: 6, что позволяет вести автоматическое управ­ление изменением температуры. Располагая горелки в ряд с двух (или четырех) сторон от нагреваемой заготовки, можно скомпоно­вать печь конвективного скоростного нагрева.

Горелки с металлическим корпусом из жаростойкого металла с охлаждением воздухом, пода­ваемым для горения (рис. 28-1, б), спроектированы, исходя из условия, что температура стенки ка­меры горения не должна превышать 900—950 °С, а температура подогрева воздуха не должна превышать 600 °С. Диапазон регу­лирования не менее 1 : 4. Результаты испытания горелок подоб­ного рода показали, что горелки устойчиво работают при постоян­ном коэффициенте расхода воздуха равном 1,05, скорость исте­чения от 40 до 200 м/с.

Большой интерес представляют также горелки, представлен­ные на рис. 28-1, в, г.

С использованием скоростных горелок был создан ряд полу­промышленных печей. Например, печь скоростного конвективного нагрева производительностью 500 кг/ч с одноряд­ным распо­ложением заготовок диаметром 60—80, длиной до 120 мм. По всей длине установлено десять скоростных горелок с метал­лическими воздухоохлаждаемыми камерами горения (см. рис. 28-1, б) по пять с ка­ждой стороны. Расстояние между осями соседних горелок 348 мм, противоположных 174 мм. Уста­новка горелок по всей длине рабочего пространства печи позволяет изменять длину отапливаемой зоны путем включения или отклю­чения определенного числа горелок. Часть рабочего простран­ства с отключенными горелками служит методической зоной. Розжиг горелок производится индивидуально. Каждая горелка оборудована электрической запальной свечой.

 

 

Тема программы Газовое оборудование печей и других агрегатов. Оборудование для газопламенной обработки металлов

 

 

Урок № 6

Тема занятия: Трубопрокатное производство

Цели занятия:

обучающая: Дать основные сведения об организации трубопрокатного производства_______

________________________________________________________________________________

развивающая: Формировать у слушателей умение анализировать, выделять главное, опреде­лять и объяснять понятия __________________________________________________________

__________________________________________________________________________________

воспитательная: Показать значимость знаний и умений, создать условия для развития интереса к изучаемым темам

__________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________

Методическая: ____________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________

Тип занятия: ___Формирование новых знаний__________________________________________

Вид занятия: ____________Лекция____________________________________________________

Оборудование занятия (КМО): _Опорные конспекты лекций, справочный материал, плакаты по теме___________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Ход занятия

1. Организационная часть занятия:

1.1 Проверка присутствующих слушателей на занятии

1.2 Проверка готовности слушателей к занятиям

1.3 Сообщение темы занятия, постановка целей

2. Основная часть занятия:


Дата добавления: 2019-02-12; просмотров: 91;