Определение времени нагрева массивной садки

 

 

Длительность пребывания садки, заготовки или материала в печи явл одним из важнейших факторов, характеризующих качество и экономичность теплотехнологического процесса, т к от времени пребывания садки в зоне огнетехнической установки напрямую зависит интенсивность ее нагрева, качество этого процесса и расход т-ва. Само

время пребывания заготовок в зоне рабочего пр-ва печи зависит от многих факторов: размеров,структуры,конфигурации садки,хар-рапечной среды, типа печи, размеров рабочего пр-ва. При выполнее инженерных расчетов допускаются некоторые упрощения в постановке задачи. Так, действительная т-ра тела или отдельные его части произвольной конфигурации могут приводиться к одному из классов тел классической формы (пластина, цилиндр, шар), для кот имеются

аналитические решения. Если это невозможно сделать, то используют различные методы, например, метод сечений.

 

Общее время нахождения садки в печи:

∑

 

n–общее число зон печи; (n–1)–число зон печи,за исключением
зоны выдержки; ∑	– общее время пребывания садки в зонах печи до
достижения ее поверхностью т-ры, заданной технологией
(основной нагрев);	– время выдержки, по истечении кот перепад т-р
по сечению массивного тела примет допустимую величину	;	–

 

время, необходимое для насыщения поверхностного слоя заготовки углеродом, азотом, алюминием (задается технологией ХТО).

 

Часто	объединяют в одно общее время. Например для
цементации можно считать	.–толщина цементируемого слоя,

выраженная в десятых долях мм (0,2 мм→2ч).

 

Для методической нагревательной печи время пребывания заготовки в зонах:

 

Время основного нагрева:

 

Для камерной печи:

 

Для термически тонких тел, когда, зоны выдержки для выравнивания температур не требуется. Время пребывания садки в

таком случае будет определяться как:

3. Температурные графики нагревательных 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 нагревательной 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.

 

Если садка массивная, то график будет состоять минимум из 2-х зон: зоны выдержки и зоны, предшествующей основному нагреву. Если при этом садка представлена высокоуглеродистой сталью(рис1) (Ст50 и выше) или легированной, то зона основного нагрева будет состоять из двух зон помимо зоны выдержки: зоны щадящего нагрева и зоны форсированного нагрева.

 

 

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).