Класифікація металургійних печей
Промислова піч – пристрій теплової обробки матеріалів. Класифікація печей: за принципом теплогенерації, за технологічним призначенням, конструктивними відмінностями.
1.Класифікація печей за принципом теплогенерації.
Генерація теплоти в печі відбувається шляхом перетворення хімічної або електричної енергії на теплоту. Залежно від джерела тепловиділення печі поділяються на паливні, автогенні та електричні.Паливні печі.
У паливних печах джерелом теплоти є хімічна енергія твердого, рідкого чи газоподібного палива. Теплота виділяється внаслідок згоряння палива. Теплоносіями є газоподібні продукти згоряння палива – димові гази. Паливні металургійні печі поділяються на два класи: полум'яні та шарові. Робочий простір полум'яних печей мало заповнено оброблюваним матеріалом, який розташовується на поду. Основний обсяг робочого простору заповнений полум'ям та димовими газами, що передають теплоту матеріалу. Сучасні полум'яні печі працюють на газоподібному або рідкому паливі - мазуті. Для спалювання газоподібного палива служать пальники, спалювання мазуту – форсунки.
За способом перетворення електричної енергії в теплоту можна виділити три класи печей, що застосовуються в металургії: електродугові, індукційні та печі опору. У дугових печах використовують принцип пропускання електричного струму через газовий проміжок між двома електродами. Під дією електричної напруги газ між електродами іонізується та стає електропровідним. При цьому в газовому проміжку виникає електрична дуга, що представляє собою яскраву суміш електронів, позитивних іонів, атомів і молекул.Дуга є зоною, в якій енергія електрики перетворюється на теплоту, при цьому температура дуги становить від 3000 до 20000 К. В індукційних печах використовується властивість змінного електричного струму створювати навколо провідника змінне магнітне поле. Якщо помістити в таке поле тіло, що нагрівається, є провідником, то в ньому індуктуватимуться вихрові струми. Енергія вихрових струмів перетворюється на теплоту, яка виділяється всередині тіла, що нагрівається. Робота так званих печей опору заснована на дії закону Джоуля-Ленца, згідно з яким при протіканні струму у провіднику виділяється теплота, пропорційна до його електричного опору. У печах опору можна використовувати постійний та змінний струм. У металургії електричні печі застосовують для виплавки сталі, виробництва феросплавів, для нагрівання металу перед обробкою тиском та при термічній та термохімічній обробці металовиробів.
2.Класифікація печей за технологічним призначенням та за режимом роботи.
За технологічним призначенням металургійні печі поділяють на плавильні та нагрівальні. Плавильні печі служать для отримання та переплавлення металів. У цих печах матеріали, як правило, змінюють свій агрегатний стан. Плавильні печі можуть бути чавуноплавильними, сталеплавильними, мідеплавильними тощо.
Нагрівальні печі служать для нагрівання матеріалів без зміни їхнього агрегатного стану.
Нагрівальні печі застосовують у металургії для випалу вогнетривких виробів, вапняку, магнезиту, для сушіння матеріалів, для надання металу пластичних властивостей перед обробкою тиском, для термічної обробки металу з метою зміни його структури та механічних властивостей.
4.Паропровід діаметром d1/d2= 160/170 ммпокритий шаром ізоляції товщиною δ = 80 мм з коефіцієнтом теплопровідності, що залежить від температури наступним чином λіз = 0,062(1 + 0,363*10 -2 t) Вт/(м*град). Визначити втрату теплоти з 1 погонного метра паропроводу та температуру на внутрішній поверхні трубопроводу, якщо температура зовнішньої поверхні труби t2 = 250 0 C, а температура зовнішньої поверхні ізоляції tз = 40 0 С.
Рішення:
Втрата теплоти з 1 погонного метра паропроводу:
де d2 = 170 мм діаметр зовнішньої поверхні труби;
d3 = d2 + 2 δ = 170 + 2 * 80 = 330 мм – діаметр зовнішньої поверхні ізоляції.
Коефіцієнт теплопровідності ізоляції:
λіз = 0,062 (1 + 0,363 * 10 -2 (t2 + tіз) / 2) = 0,062 (1 + 0,363 * 10 -2 (250 + 40) / 2) =
ql = (250 - 40) * 3,14 / [1 / 2 * 0,095 * ln (0,330 / 0,170)] = 189 Вт/м.
Оскільки теплопровідність стаціонарна, то справедлива рівність
де λст = 50 Вт/(м*град) – коефіцієнт теплопровідності сталевої стінки паропроводу.
5.Визначити коефіцієнт теплопровідності матеріалу стінки, якщо при товщині δ = 40 мм та різниці температур на поверхнях ∆t = 20 0 C щільність теплового потоку становить q = 145 Вт/м 2 .
Щільність теплового потоку через стінку:
q = ∆t*λ/δ, звідси коефіцієнт теплопровідності матеріалу стінки дорівнює:
λ = q *δ/∆t = 145*0,040/20 = 0,29 м Вт/(м*град).
2. Чечеткін А.В.1986г «Теплотехніка»
3.Теплові пристрої в чорної металургії: Підручник для вузів/Філімонов Ю.П., Старк С.Б., Морозов В.А.,-М.: Металургія, 1974,520с.
4. Єрохін В.Г. 1979 р. Збірник завдань з основ гідравліки та теплотехніки.