- •Введение
- •Лекция №1 Получение тепловой энергии путем сжатия топлива
- •1.1. Топливо, его виды, основные характеристики.
- •1.1.1. Характеристики состава топлива.
- •1.1.2. Теплота сгорания топлива.
- •1.2. Горение топлива.
- •2.2 Состав и объем продуктов горения.
- •Температура горения топлива.
- •3.2 Теплопередача конвекцией.
- •3.3 Теплопередача излучением.
- •Лекция №4 Особенности теплового излучения газов
- •4.1 Суммарная теплоотдача от продуктов горения и кладки печи к нагреваемому металлу.
- •Лекция №5 Теплопередача теплопроводностью
- •3.6.1 Дифференциальное уравнение теплопередачи теплопроводностью.
- •3.6.2 Теплопередача теплопроводностью при стационарном тепловом состоянии.
- •3.6.3 Теплопередача от одной газовой среды к другой через многослойную плоскую стенку.
- •Вопросы для самоподготовки:
- •Лекция №6 нагрев металла
- •6.1. Определение интервала ковочных температур
- •Допустимый интервал ковочных температур
- •Технологически необходимый интервал температур
- •6.2. Химические процессы, происходящие при нагреве металла Окалинообразование
- •Обезуглероживание стали
- •6.3. Перегрев и пережог стали
- •Лекция №7 Температурные напряжения при нагреве
- •Определение времени нагрева заготовок.
- •7.2. Разделение заготовок на категории “тонких” и “массивных” при определении времени нагрева.
- •7.3. Определение времени нагрева “тонких” заготовок.
- •7.4. Определение времени нагрева решением уравнения теплопередачи теплопроводностью.
- •График Будрина д.В для центра цилиндра.
- •Теплоизоляционные материалы
- •Общестроительные материалы.
- •8.2. Классификация печей
- •8.3. Основные виды печей и их характеристика Камерные печи
- •Методические печи
- •8.4. Элементы конструкции, узлы и агрегаты печи Фундаменты и каркасы
- •Футеровка печи
- •Устройства для сжигания топлива
- •Устройство для удаления продуктов горения
- •Устройства для подогрева воздуха и газа
- •Лекция №9 Средства механизации работы печей
- •9.1. Контроль и автоматическое регулирование теплового режима печей
- •9.2. Автоматическая система регулирования (аср)
- •Лекция №10 Тепловой баланс и характеристики тепловой работы пламенной печи
- •10.1. Уравнение теплового баланса
- •10.2. Правила пуска и техника безопасности при работе пламенных печей.
- •11.2. Косвенный нагрев металлических заготовок Электрические печи сопротивления
- •Нагрев в расплавленных слоях (соляные ванны)
- •Нагрев в электролите
- •11.2. Установки прямого электронагрева. Электроконтактные нагревательные установки
- •11.3. Расчет установки электроконтактного нагрева.
- •Лекция №12 Индукционные нагревательные устройства
- •12.1. Электрические схемы индукционных установок
- •12.2. Индукционный нагреватель.
- •12.3. Методика расчета индукционной нагревательной установки.
- •12.4. Техника безопасности при обслуживании электрических нагревательных устройств.
- •Вопросы для самоподготовки:
- •Заключение
- •Библиографический список
- •Оглавление
- •394026 Воронеж, Московский просп., 14
Устройства для подогрева воздуха и газа
Продукты горения (дымовые газы, д.ч.), уходящие из рабочего пространства печи, уносят значительную часть тепловой энергии и тем большую, чем выше температура нагрева металла.
Целесообразно часть уносимой тепловой энергии вернуть в рабочее пространство, чем повысить тепловой КПД печи и уменьшить расход топлива. Возврат в печь тепловой энергии возможен, если тепло уходящих из рабочего пространства дымовых газов частично использовать для подогрева воздуха или воздуха и газа перед введением их в печь.
Для подогрева воздуха (или воздуха и газа) служат теплообменники: рекуперативные и регенеративные. Те и другие отличаются тепловым режимом работы. Рекуператоры имеют непрерывный, а генераторы – периодический тепловой режим. Последние используются, как правило, в печах металлургического производства и рассматриваться не будут.
Рекуператор – теплообменный аппарат, передающий тепловую энергию от д.г. воздуху или воздуху и газу через разделительную стенку и работающий в стационарном тепловом режиме.
Представляет собой систему каналов параллельных и перекрестных разделительных стенкой, причем по одним проходят горячие дымовые газы, а по другим – нагреваемый воздух (газ).
Тепло передается от д.г. и воздуху через стенки, разделяющие каналы. По схеме движения д.г. и воздуха рекуператоры различаются прямоточные, в которых направление движения д.г. и воздуха совпадают, противоточные, в которых воздух движется навстречу движению д.г. и с перекрестным движением газа и воздуха.
График изменения температуры по поверхности нагрева.
Прямоточная схема Противоточная схема
Рис. 19.
Прямоточную схему применяют, когда температура д.г. на входе в рекуператор велика и возникает опасность разрушения разделительной стенки.
При противоточной схеме температура воздуха на выходе из рекуператора может быть выше температуры дыма на выходе. Температура разделительной стенки на входе дыма может быть высокой, поэтому такой схемы рекуператор применяется при невысоких температурах дымовых газов.
По способу теплообмена рекуператоры разделяются радиационного, конвективные и смешанного типа.
В радиационных рекуператорах передача тепла от дымовых газов и разделительной стенки происходит в основном за счет теплового излучения. В конвективных – за счет конвекции. Передача тепла от разделительной стенки к нагреваемому воздуху – за счет конвекции.
По конструкции рекуператоры могут быть металлическими (из углеродистой и легированной стали и чугуна) и керамические – из огнеупорных материалов. Металлические рекуператоры – из цельнотянутых труб или литыми из чугуна.
При использовании металлических рекуператоров температуры дымовых газов на входе в рекуператор не должна превышать 700-750оС. Подбор рекуператора производится по площади нагрева – площади поверхности разделительной стенки из условия, что тепло отдаваемое д.г. на 90% идет на нагрев воздуха.
, (105)
где - энергия, воспринимаемая воздухом;
- расход топлива, м3;
- теплоемкость воздуха средняя в интервале температур воздуха и ;
- расход воздуха для сжигания 1 м3 топлива.
Это количество составляет 90% тепла, передаваемого от дыма к воздуху разделительной стенкой рекуператора.
(106)
- коэффициент теплопередачи рекуператора;
- средняя по объему рекуператора разность температур дыма и воздуха.
Сопоставляя оба выражения , определяем площадь поверхности нагрева
(107)
Коэффициент теплопередачи рекуператора определяется из следующих соображений: удельный тепловой поток при передаче тепла из одной газовой среды (дыма) к другой (воздух) через разделительную стенку будет:
(108)
Учитывая, что толщина разделительной стенки металлических рекуператоров мала, величиной можно пренебречь и получить
(109)
определяется с учетом начальной (на входе в рекуператор) и конечной (на выходе из рекуператора) разность температур дыма и воздуха
; для прямоточного рекуператора
; для противоточного рекуператора
Тогда
(110)
После определения площади поверхности нагрева производится проверка величины температуры разделительной стенки, которая не должна превысить допустимую для материала, из которого изготовлен рекуператор.
Исходя из равенства удельных тепловых потоков, на стороне дыма и воздуха определяется температура стенки.
(111)
(112)