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: 212; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!