Высокотемпературные теплотехнологические процессы и установки

Высокотемпературные теплотехнологические процессы и установки

1.	Классификация систем, в которых происходит нагревание и охлаждение садки.
2.	Определение времени нагрева массивной садки
3.	Температурные графики нагревательных печей
4.	Температурные графики термических печей
5.	Определение времени нагрева тонкой садки.
6.	Схемы теплоиспользования
7.	Операции термической обработки
8.	Расчет температуры в печи.
9.	Регенеративное теплоиспользование тепловых отходов.
10.	Комбинированное теплоиспользование тепловых отходов (дымовых газов).
11.	Расчет приведенного значения коэффициента лучеиспускания Сn.
12.	Определение степени черноты продуктов сгорания органического топлива.
13.	Игольчатые чугунные рекуператоры.
14.	Петлевые рекуператоры стальные (трубчатые).
15.	Расчет рекуператора
16.	Огнеупорные и теплоизоляционные материалы.
17.	Защитные и контролируемые атмосферы
18.	Материальный баланс зоны печи
19.	Приходные статьи баланса теплоты.
20.	Расходные статьи баланса теплоты.
21.	Понятие технологического и энергетического КПД (^техн и ^эн).
22.	Горелочные устройства для сжигания газообразных топлив типа ДВ и ДН.
23.	Горелочные устройства для сжигания мазута.
24.	Регулирование температуры дымовых газов в зоне печи.
25.	Определение высоты зоны печи
26.	Определение длины зоны печи.
27.	Определение эффективной теплоотдачи излучением в зоне печи
28.	Атмосферы а рабочем пространстые печи.
29.	Методика расчета нагрева садки произвольной формы
30.	Керамические рекуператоры.

 

1. Классификация систем, в которых происходит нагревание и охлаждение садки.

Для проведения тепловых расчетов и составления температурного графика, выполняем следующую классификацию:

1)Установить систему, в кот происходит теплообмен (число тел): 2 тела (Ме– футеровка; Ме–газ (факел)), 3 тела (Ме–футеровка–газ). Теплообмен между пов-тью садки, футеровкой и прод сгор происходит за счет конвекции и теплового излучения

– это внешний теплообмен.

2)Определить нагревается/охлаждается тонкое или массивное тело.

Массивная садка, тонкая.

3) Определить класс тел в термическом понимании: тела классической формы (пластина δ/L_min≤0,1; цилиндр d/h≤0,1; шар) тела неклассической формы, которые иногда образуют объединённые тела классической формы.

 

4)Установить з-н взаимодействия внутреннего внешнего теплообмена с помощью граничн условий (з-н взаимодействия между ОС и пов-тью тела) Совокупность граничн условий – краевые условия. Гранич условия могут задаваться графически и аналитически. Граничн усл:

1-го рода: задано распределение температуры на пов-ти тв тела Самый простой случай

2-го рода:тепловой поток от газов к пов-ти задан ф-лойНаблюдаются при преобладании теплообмена излучением (когда т-ра тела < т-ры излучателя)

Рис 1

 

Если сталь малоуглеродистая(рис2)

4. Температурные графики термических печей

 

Применяют однозонные, двухзонные, трехзонные и многозонные темпер графики. Темпер графики чаще всего состоят из зон основного нагрева (может быть разделена на зону щадящего и форсированного нагрева) и зоны выдержки (необходима при нагреве массивной садки в нагревательных и термических печах; в ней неравномерность нагрева δt поверхности и центра заготовки ↓ до допустимой величины; для термической печи δt. Если садка тонкая, зоны выдержки не будет. Темпер графики строятся только для верхних отсеков печи, полагая, что т-ры прод сгор в сечениях зон верхних отсеков равны т-рам в нижних отсеках.

 

Термическая печь: основной нагрев выполняется в единственной зоне,щадящий нагрев не предусмотрен, т к фактический предел упругости, вызван высок температурой в рабочей камере термической печи <действительного предела упругости (из-за менее высоких т-р продуктов сгорания, чем в нагревательных

печах).→темпер график будет состоять max из 2-х зон.

= +(20..30)°С; –табулировано по марке стали (на диаграмме

 

железо-углерод – это т-ра верхней критической точки).

 

;;

 

При усл, что садка массивная, догрев центра заготовки до происходит в

 

зоне выдержки. Как и в случае нагрева под горячее формообразование (ковка, штамповка, прокатка) одна темпер зона может состоять из нескольких конструктивных. Для камерных термических печей обязательно строится временной температурный график. Переналадка тепловой нагрузки по истечении времени основного нагрева выполняется с помощья автоматического регулирования.

 

Массивная садка

Тонкая садка

5. Определение времени нагрева тонкой садки.

 

Для тонкой садки не требуется зона выдержки, а следовательно нагрев может выполняться в одной единственной зоне. Время нагрева в этой зоне рассчитывается по формуле:

 

Когда конвил	сопоставимы между собой, формула имеет вид:
 		x cр	ln	t г	 tм 0	, где где х – характерный размер садки;
	^эфф^k		t г	 tмi

 

ρ – плотность нагреваемого материала(для насыпки    ₀ (1  ),  - поразность

 

Ср - весовая изобарная теплоемкость в интервале т-р (т.е. средняя). к – коэф. формы, для пластины к=1, для цилиндра к=2, 3- шар.

 

t_г -температура дыма в зоне где происходит нагрев; t_{м 0}–температура садки на входе в зону;

t_мi –на выходе из зоны;

^_эфф ^{ } к ^{ } л

 

Для случаев нагрева тонкой садки произвольной формы при граничных условиях

 

3 рода и при обладании лучистого ТО была записана расчетная ф-ла, позволяющая определить время нагрева:

cp



T

T



 



  (

^мi)   (

м

)



kc

Tг



T

T





n

г

г

^(100^)





Сn=С₀ɛ_n – приведенное значение коэф. лучеиспускания.

^T, ^Tмi - температура садки на входе в зону и выходе из нее.

м 0

 – табулирована по t газа.

6. Схемы теплоиспользования

 

В пром технологиях в качестве первичного источника энергии испол органич т-во (газ, мазут, уголь), нетрадицион источн энергии, эл энергия. В рез сжиган т-ва образ продукты сгорания (из раб камеры выходят с т-рой 1300°С, уходят в ОС при 700-850°С). Из-за высок т-ры – низкий КПД печного оборудования

 

. Теплота на выходе из технологич камеры печи – тепловые

 

отходы. Меньшую их часть– регенеративную –нужно возвратить втехнолог зону, т к эта часть равнозначна первичному т-ву. Оставшуюся часть – вэр (вторичн энергетич отходы) нужно использовать в смежных устройствах.

– –утилизационная часть отходов.

 

(для нагрев и термич печей машиностроител предприятий). КПД с учетом утилизационной части –энергетический, а схема теплоиспользования: тепловые

 

отходы+вэр – комбинированная.	.
–теплота, передаваемая т-вом, –расход т-ва,	– теплота доп продукта (пар,
гор вода, сжатый в-х).

 

 

СТАРЕНИЕМ.

Керамические рекуператоры.

 

Керамические рекуператоры выкладываются из отдельныхрекуперативных труб, соединенных между собой по высоте стыковыми (рекуперативными) плитками - фланцами. Стыковые плитки образуют каналы для движения газов между рекуперативными элементами.

 

Керамические рекуператоры отличаются от стальных простотойконструкции и возможностью на 200 - 250 К более высокотемпературного подогрева воздуха. Но в керамических рекуператорах из-за низкой газоплотности исключается подогрев газового топлива, имеет место до 40 - 50 % утечек воздуха при установке вентилятора на холодной стороне и практически невозможен подогрев воздуха свыше 600 - 650 К при его установке на горячей стороне; в 1 5 - 2 раза более низкий коэффициент теплопередачи и в 5 - 6 раз большая толщина стенки определяют большую громоздкость и массу керамических рекуператоров.

 

Однако керамические рекуператоры устойчиво работают при температуре дымовых газов 1473 - 1673 К и обеспечивают подогрев воздуха до 1073 К.

 

Работа керамического рекуператора в значительной мере зависит от того, из какого материала выполнены его элементы. Работая при высоких температурах, материал рекуператора должен обладать достаточной огнеупорностью и высокой температурой начала деформации под нагрузкой. Материал рекуператора должен характеризоваться также свойствами, которые способствуют улучшению теплоотдачи от дымовых газов к воздуху и увеличивают коэффициент теплопередачи рекуператора.

 

Элементы керамических рекуператоров изготовляются из шамотной или из какой-либо другой более теплопроводной огнеупорной массы с последующим обжигом. В отдельных случаях применяются карборундовые рекуператоры, так как карборунд выгодно отличается от шамота высокой теплопроводностью и термической прочностью. Преимуществом керамических рекуператоров являются их высокая огнеупорность и хорошая термическая стойкость-материал не портится при пропуске через рекуператор дымовых газов с очень высокой температурой.

 

 

Высокотемпературные теплотехнологические процессы и установки

1.	Классификация систем, в которых происходит нагревание и охлаждение садки.
2.	Определение времени нагрева массивной садки
3.	Температурные графики нагревательных печей
4.	Температурные графики термических печей
5.	Определение времени нагрева тонкой садки.
6.	Схемы теплоиспользования
7.	Операции термической обработки
8.	Расчет температуры в печи.
9.	Регенеративное теплоиспользование тепловых отходов.
10.	Комбинированное теплоиспользование тепловых отходов (дымовых газов).
11.	Расчет приведенного значения коэффициента лучеиспускания Сn.
12.	Определение степени черноты продуктов сгорания органического топлива.
13.	Игольчатые чугунные рекуператоры.
14.	Петлевые рекуператоры стальные (трубчатые).
15.	Расчет рекуператора
16.	Огнеупорные и теплоизоляционные материалы.
17.	Защитные и контролируемые атмосферы
18.	Материальный баланс зоны печи
19.	Приходные статьи баланса теплоты.
20.	Расходные статьи баланса теплоты.
21.	Понятие технологического и энергетического КПД (^техн и ^эн).
22.	Горелочные устройства для сжигания газообразных топлив типа ДВ и ДН.
23.	Горелочные устройства для сжигания мазута.
24.	Регулирование температуры дымовых газов в зоне печи.
25.	Определение высоты зоны печи
26.	Определение длины зоны печи.
27.	Определение эффективной теплоотдачи излучением в зоне печи
28.	Атмосферы а рабочем пространстые печи.
29.	Методика расчета нагрева садки произвольной формы
30.	Керамические рекуператоры.

 

1. Классификация систем, в которых происходит нагревание и охлаждение садки.

Для проведения тепловых расчетов и составления температурного графика, выполняем следующую классификацию:

1)Установить систему, в кот происходит теплообмен (число тел): 2 тела (Ме– футеровка; Ме–газ (факел)), 3 тела (Ме–футеровка–газ). Теплообмен между пов-тью садки, футеровкой и прод сгор происходит за счет конвекции и теплового излучения

– это внешний теплообмен.

2)Определить нагревается/охлаждается тонкое или массивное тело.

Массивная садка, тонкая.

3) Определить класс тел в термическом понимании: тела классической формы (пластина δ/L_min≤0,1; цилиндр d/h≤0,1; шар) тела неклассической формы, которые иногда образуют объединённые тела классической формы.

 

4)Установить з-н взаимодействия внутреннего внешнего теплообмена с помощью граничн условий (з-н взаимодействия между ОС и пов-тью тела) Совокупность граничн условий – краевые условия. Гранич условия могут задаваться графически и аналитически. Граничн усл:

1-го рода: задано распределение температуры на пов-ти тв тела Самый простой случай

2-го рода:тепловой поток от газов к пов-ти задан ф-лойНаблюдаются при преобладании теплообмена излучением (когда т-ра тела < т-ры излучателя)