Пламенная печь тепловой баланс рекуператор

Введение

Пламенная печь тепловой баланс рекуператор

Пламенные печи вследсвии универсальности до сих пор имеют широкое применение. Они используются в крупносерийном кузнечно-штамповочном производстве. Пламенные печи позволяют достичь высокого качества заготовок при правильном нагреве металла для ковки или штамповки в пределах установленных температур.

В них могут нагреватся заготовки различного веса, размера и формы.

Пламенная печь - сложный тепловой агрегат, в котором протекают процессы получения тепла от горения топлива и передачи его нагреваемому металлу. Эта совокупность процессов теплообмена при горении топлива и движении газов в рабочем пространстве между печными газами, стенками и металлом является тепловой работой печи.

По характеру нагрева металла пламенные печи делятся на камерные и методические.

Обоснование выбора печи

 

Камерная печь имеет обычно прямоугольную форму. Основная часть печи представляет собой рабочую камеру, где на поду нагреваются заготовки. Посадка нагреваемых заготовок в рабочую камеру производится через окно, закрываемое специальной заслонкой. В стенке рабочей камеры установлены горелки. Продукты горения отводятся из рабочей камеры по каналам, находящимся в стенках камеры и сообщающимся с дымоходом, над которым обычно устанавливается рекуператор для подогрева воздуха, поступающего для горения, теплом уходящих дымовых газов. Камерные печи обладают несложной конструкцией и просты в обслуживании. В камерных печах заготовки загружаются в рабочую камеру печи обычно через определенные промежутки времени (периодически) партиями (садками). При очередной садке температура в рабочей камере резко и значительно понижается, а затем, постепенно повышаясь, достигает максимума. Таким образом, в камерной печи вся партия заготовок одновременно нагревается до заданной температуры, а затем заготовка за заготовкой выдается для ковки. Из минусов камерной печи можно отметить, что из-за одинаковости температуры по всему объему камеры печи при загрузке в печь холодного металла, он сразу попадает в среду с высокой температурой, что может привести при нагреве толстых заготовок к браку по нагреву - образованию в металле трещин. Так же, если эти печи без рекуператора, то они работают с низким теплоиспользованием, так как дымовые газ уходят из печи с высокой температурой.

Расчёт горения топлива

 

Таблица 1

Состав Топлива	Сод в %	Реакция горения компонентов топлива	O2	N2	Всего:	CO2	H2O	N2	O2	Всего:
CH4	98	CH4+2O2= =CO2+2H2O	196	207,5*3.762=781		98	196	781 (из воздуха)	-
C3H8	1	C3H8+5O2== 3CO2+4H2O	5			3	4		-
С4H10	1	C4H10+6,5O2= 4CO2+5H2O	6,5			4	5		-
		ab=1	207,5	781	988,5	105	201	781	-	1091
		ab=1.1	228,25	859	1087,25	105	201	859	20,75	1181,75

 

 

 

 

Q^р_н = 8550·0.98+28300·0.01+0,01 21800 = 8880 ккал/м3 (Теплотворная способность топлива).

q_m = 0 ккал/ м³ (т.к. подогревать топливо нецелесообразно)

q_в = C_в · L_d ·t_в = 0.318 ·11·400 = 1399,2 ккал/ м³ (Тепло вносимое подогретым воздухом, C_в - теплоёмкость воздуха, t_в - температура воздуха)

C_д =0,374ккал/м³·град (Теплоёмкость дымовых газов. t_у.д.г.=1150С⁰)

ή=0.65 t_д= ή·t_k=1488C⁰

Расчёт времени нагрева

 

Продолжительность нагрева в камерных печах слитков и заготовок толщиной свыше 60 мм с достаточной для практики точностью можно определить по формуле Н.Н.Доброхотова:

 

, где

 

d = 200мм = 0,2м (диаметр заготовки)

k - коэффициент равный 10 для низко-среднеуглеродистых и малолегированных сталей и равный 20 - для высокоуглеродистых и высоколегированных сталей.

а - коэффициент, учитывающий способ укладки заготовок на поду

расстояние между заготовками 0.5d a= 1,4

Подставив значение в формулу получим:

Количество одновременно нагреваемых заготовок, можно посчитать по этой формуле:

 

n` = n · τ, где

 

n = 8 шт/час

τ = 1,25 часов (время нагрева)

откуда:

n` = 8 1,25 = 10 шт.

Расчет прихода теплоты

 

Теплота горения топлива

 

 

Где B_m - расход топлива(м³/с)

Q_н^р -теплотворность топлива(ккал/м³)

6.1.2 Теплота, вносимая подогретым воздухом

 

 

 

Где С_в - средняя теплоемкость воздуха

t _в-температура подогрева воздуха

 

Определим величину

 

,

 

где

 (Производительность печи,

где - плотность стали, длина заготовки, -радиус заготовки, -производительность печи)

 

 

Расчет расхода теплоты

 

, где

 

-теплота, расходуемая на нагрев металла.

-теплота, уносимая с уходящими дымовыми газами.

-потери теплоты через рабочие окна печи.

-потери теплоты через кладку печи.

-потери теплоты от неполного сгорания топлива.

-неучтенные потери.

 

Расход теплоты на нагрев металла

 

 

Потери тепла с уходящими дымовыми газами

 

 

 (Средняя теплоёмкость дымовых газов)

t_д.г.=1150С⁰ (Температура уходящих дымовых газов)

 

Потери теплоты через рабочие окна печи

 

 

Потери теплоты излучением:

, где

 

 (Площадь Окон)

 

(Коэффициент диафрагмирования

)

 (Средняя заготовка)

(Температура печи в Кельвинах)

 

Потери теплоты с выбивающимися из окон газами:

 

 

t_д.г.=1150С⁰

 

 

 

Потери теплоты через кладку печи

 

, где

 

 - потери тепла через стены печи

- потери тепла через свод печи

 - потери тепла через под печи

 

 

; ;

 

;

;

,

 

 

;

;

;

,

 

 

 

 

 

Потери теплоты от неполноты горения

 

 

Неучтённые потери теплоты

 

 

Список литературы

 

1. М.А. Касенков; Нагревательные печи и устройства кузнечного производства

.   В.С. Соколов, А.В. Ефремов, А.В. Соколов; Учебное пособие «Нагревательные печи и устройства»

Введение

пламенная печь тепловой баланс рекуператор

Пламенные печи вследсвии универсальности до сих пор имеют широкое применение. Они используются в крупносерийном кузнечно-штамповочном производстве. Пламенные печи позволяют достичь высокого качества заготовок при правильном нагреве металла для ковки или штамповки в пределах установленных температур.

В них могут нагреватся заготовки различного веса, размера и формы.

Пламенная печь - сложный тепловой агрегат, в котором протекают процессы получения тепла от горения топлива и передачи его нагреваемому металлу. Эта совокупность процессов теплообмена при горении топлива и движении газов в рабочем пространстве между печными газами, стенками и металлом является тепловой работой печи.

По характеру нагрева металла пламенные печи делятся на камерные и методические.

Обоснование выбора печи

 

Камерная печь имеет обычно прямоугольную форму. Основная часть печи представляет собой рабочую камеру, где на поду нагреваются заготовки. Посадка нагреваемых заготовок в рабочую камеру производится через окно, закрываемое специальной заслонкой. В стенке рабочей камеры установлены горелки. Продукты горения отводятся из рабочей камеры по каналам, находящимся в стенках камеры и сообщающимся с дымоходом, над которым обычно устанавливается рекуператор для подогрева воздуха, поступающего для горения, теплом уходящих дымовых газов. Камерные печи обладают несложной конструкцией и просты в обслуживании. В камерных печах заготовки загружаются в рабочую камеру печи обычно через определенные промежутки времени (периодически) партиями (садками). При очередной садке температура в рабочей камере резко и значительно понижается, а затем, постепенно повышаясь, достигает максимума. Таким образом, в камерной печи вся партия заготовок одновременно нагревается до заданной температуры, а затем заготовка за заготовкой выдается для ковки. Из минусов камерной печи можно отметить, что из-за одинаковости температуры по всему объему камеры печи при загрузке в печь холодного металла, он сразу попадает в среду с высокой температурой, что может привести при нагреве толстых заготовок к браку по нагреву - образованию в металле трещин. Так же, если эти печи без рекуператора, то они работают с низким теплоиспользованием, так как дымовые газ уходят из печи с высокой температурой.

Расчёт горения топлива

 

Таблица 1

Состав Топлива	Сод в %	Реакция горения компонентов топлива	O2	N2	Всего:	CO2	H2O	N2	O2	Всего:
CH4	98	CH4+2O2= =CO2+2H2O	196	207,5*3.762=781		98	196	781 (из воздуха)	-
C3H8	1	C3H8+5O2== 3CO2+4H2O	5			3	4		-
С4H10	1	C4H10+6,5O2= 4CO2+5H2O	6,5			4	5		-
		ab=1	207,5	781	988,5	105	201	781	-	1091
		ab=1.1	228,25	859	1087,25	105	201	859	20,75	1181,75

 

 

 

 

Q^р_н = 8550·0.98+28300·0.01+0,01 21800 = 8880 ккал/м3 (Теплотворная способность топлива).

q_m = 0 ккал/ м³ (т.к. подогревать топливо нецелесообразно)

q_в = C_в · L_d ·t_в = 0.318 ·11·400 = 1399,2 ккал/ м³ (Тепло вносимое подогретым воздухом, C_в - теплоёмкость воздуха, t_в - температура воздуха)

C_д =0,374ккал/м³·град (Теплоёмкость дымовых газов. t_у.д.г.=1150С⁰)

ή=0.65 t_д= ή·t_k=1488C⁰

Расчёт времени нагрева

 

Продолжительность нагрева в камерных печах слитков и заготовок толщиной свыше 60 мм с достаточной для практики точностью можно определить по формуле Н.Н.Доброхотова:

 

, где

 

d = 200мм = 0,2м (диаметр заготовки)

k - коэффициент равный 10 для низко-среднеуглеродистых и малолегированных сталей и равный 20 - для высокоуглеродистых и высоколегированных сталей.

а - коэффициент, учитывающий способ укладки заготовок на поду

расстояние между заготовками 0.5d a= 1,4

Подставив значение в формулу получим:

Количество одновременно нагреваемых заготовок, можно посчитать по этой формуле:

 

n` = n · τ, где

 

n = 8 шт/час

τ = 1,25 часов (время нагрева)

откуда:

n` = 8 1,25 = 10 шт.