Рациональный режим движения газов в печах

В пламенных печах всегда имеются зоны максимальной и минимальной температуры, - это зоны вблизи горелок и зоны дымоотводящих каналов. Поэтому для обеспечения равномерности нагрева материала в таких печах необходимо правильно сформировать режим движения газов в печах.

Характер движения газов определяется расположением горелок (форсунок) и дымоотводящих каналов; динамическим воздействием струй, создаваемых горелками и форсунками и распределением давления в печи.

В камерных печах(рис. 3.11.,а) горелки 1 и дымоотводы 4 рассредоточивают по длинным сторонам камеры. При этом происходит интенсивное движение газов с перемешиванием отдельных струй и выравнивание температур в рабочем пространстве. Загрузка металла осуществляется через окно 3, нагретый металл 2 выгружают через окно 5.

В методических печах (рис. 3.11.,б) используется принцип противотока: газы движутся от горелок 1, расположенных в одном из торцев печи, к дымовым каналам 4, расположенным с противоположной стороны. Навстречу охлаждающимся газам движется нагреваемый металл 3. Для того, чтобы температура в вдоль печи менялась по заданному режиму горелки располагают на длинных сторонах печи с рассчитанным интервалом.

а) б)

Рис. 3.11. Схемы отопления камерной а) и методической б) печей

1- горелки; 2-нагреваемый металл; 3-окно загрузки; 4- дымовые каналы; 5-окно выгрузки.

Чем ниже температура в печи, тем бόльшая часть теплопередачи осуществляется конвекцией и меньшая излучением.

Рис. 3.12. Схема печи для термообработки с подподовой топкой

1- горелка; 2- циркуляционный канал; 3 рабочая камера.

Поэтому в средне- и низкотемпературных печах движение газов имеет особенно

существенное значение. Для интенсификации движения газов в термических печах часто используют подподовые топки (рис. 3.12.). Разряжение, создаваемое у горелки 1, подсасывает газы через канал 2 из рабочей камеры 3 и создаёт, таким образом, циркуляцию газов.

Рис. 3.13. Печь для сушки литейных стержней

1- рабочая камера; 2-раздаточные короба; 3-дымовой короб.

В сушилах (рис. 3.13.), где температура газов невелика, горелки располагают в выносной топке. Продукты горения с помощью дымососов подают в рабочую камеру 1 по раздаточным коробам 2 и удаляют через короб 3.

В высокотемпературных плавильных печах явление настильности пламени используют не только для интенсификации теплообмена, но и для ускорения или замедления угара выплавляемого металла.

В примерах расчёта процесса горения топлива, приведённых в главе 1, показано, что разбавление продуктов горения избыточным воздухом существенно уменьшает температуру продуктов горения. Это снижает производительность и коэффициент полезного действия печи, а в высокотемпературных плавильных печах не позволяет получить температуру, необходимую для приготовления расплава. Поэтому режим давления в рабочем пространстве печей должен исключать подсос в печь холодного воздуха (Это относится не только к топливным, но и к электрическим печам). Для этого в печи следует поддерживать небольшое избыточное давление. Признаком такого режима работы печи являются фитильки пламени, выходящие через неплотности рабочих окон.

Рабочие окна должны располагаться на одном уровне, т.к. в противном случае вышерасположенное окно будет подсасывать воздух через более низкое.

В литейных цехах, где обслуживающий персонал находится в непосредственной близости от печей и сушил, следует поддерживать разрежение в рабочем пространстве, исключающее выбивание газов.

Вопросы для самопроверки

1. Дайте определение скорости газового потока. Назовите размерность этой величины.

2. Сформулируйте закон сохранения массы вещества для установившегося газового потока.

3. Что называют геометрическим давлением?

4. Как измеряют динамическое давление?

5. Какой вид давления может переходить в потери давления?

6. Сформулируйте уравнение Бернулли для реального газа.

7. Как вычисляют гидравлический диаметр канала?

8. Как вычисляют потери давления на преодоление местных сопротивлений?

9. Сформулируйте закон движения свободной струи.

10. Объясните принцип действия струйных аппаратов.

11. Поясните суть явления настильности струи. Приведите пример практического использование этого явления.

12. Перечислите способы создания вынужденного движения в печах.

13. На чём основано действие дымовой трубы.

14. Сформулируйте назначение и разновидности дымососов.

15. Перечислите правила расположения горелок и рабочих окон в рабочем пространстве печи.

16. Сформулируйте назначение и принцип действия печей с подподовой топкой.