Расчёт камерной печи для термообработки

Увеличение ширины Д  возможно в пределах дальнобойности газовых струй, вводимых через горелки  под садку и над нею. Обычно Д≤7м.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 2 Конструкция камерной печи с  изменяющееся рабочей температурой.

 

Наличие горизонтальных промежутков между изделиями  даёт возможность проникновения  газов внутрь садки, как сверху, так  и снизу. Этим обеспечивается её нагрев не только снаружи, но и изнутри, позволяющий осуществить тепловую обработку наиболее быстро, особенно при горении газов во всём свободном пространстве. Для подведения газов к садке сверху и снизу необходимы проходы следующей высоты:  над садкой – d_ф,               под садкой – h. Последний создаётся подстановками, на которую опирается садка.

Практически проницающая  для газов садка, состоящая из многих изделии, не может иметь высоту более 1,5 – 2м; т.к. при превышении этого значения начинают отставать в нагреве изделия, находящиеся на середине указанной высоты. В таком случае расстояние от пода до свода не может быть больше 3м. В каждом промежутке между подставками должны находиться и горелки, и дымовые каналы, благодаря чему там создаётся циркуляция газов, благоприятствующая быстрому и равномерному нагреву изделии.

Необходимо обращать внимание на то, чтобы входящие в садку газы не перегревали отдельных изделий. В случае, показанном на рис. 28а предусмотрена установка горелок в шахматном порядке, и указанная опасность перегрева маловероятна. Надо отметить, что к термическим печам предъявляются повышенные требования по точности и равномерности нагрева изделий.

В рассматриваемой печи имеется петлевой металлический  рекуператор, в котором воздух нагревается  до 400°С и горелки ДВС60 с коэффициентом  расхода воздуха α =1,05.

Главным считается качество термически обрабатываемой продукции, поэтому соображения экономии топлива и достижения высокой производительности не играют существенной роли.

Для горизонтальных термических  печей невозможно указать какие-либо общие или средние показатели удельной производительности и удельного расхода топлива.                                

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

                                                                                                             Стр.

Введение………………………………………………………......

 

1. Реферат …………………………………………………………
0. Применение печей………………………………………………..
0. Тепловая схема работы…………………………………………..
0. Особенности печи и её работы…………………………………..
2. Описание конструкции и тепловой работы агрегата……….

     3. Теплотехнические расчёты……………………………………

     3.1 Полный  расчёт горения топлива…………………………….

     3.2 Компоновка  рабочего пространства…………………………

     3.3 Расчёт  нагрева металла……………………………………….

     3.4 Расчёт  теплового баланса……………………………………..

     Заключение  ………………………………………………………..

   

     Список используемой литературы ………………………………

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                                                  1.2 Тепловая схема работы

 

В камерных печах нагреваемый  металл неподвижен. Поэтому конструкция камерной печи и эксплутационный режим должен быть таким чтобы во всех частях рабочего пространства обеспечивались одинаковые условия подачи тепла к нагреваемому металлу.

В садочных печах с расположением горелок непосредственно в рабочем пространстве необходимое количество тепла поступает в печь при сжигании топлива в этих горелках. Для поддержания требуемого температурного уровня необходимо обеспечивать сжигание определённого количества топлива при осуществлении целесообразной циркуляции газов.

Нами рассматривается  камерная горизонтальная печь, предназначенная  для термообработки стальных заготовок. Для печи такого типа характерны два  периода нагрева: непосредственно  нагрев (около 40мин.) и период выдержки (около 23ч.). В течечение периода нагрева повышается температура печи и поверхности садки металла. По достижении необходимой температуры поверхности садки температура печи остаётся неизменной и наступает период прогрева садки по её объёму и по толщине элементов её составляющих. В течение 1 периода расход топлива находится на максимальном уровне или постепенно понижается от max до min, соответствующего периоду выдержки.

Печь обычно отапливают газообразным топливом, для этого  предусмотрено два ряда горелок  расположенных в шахматном порядке. Дымовые газы удаляются в боров через отводящие каналы расположенные попарно в середине и по концам печи. В печах с выкатным подом стремятся применять циркуляцию газов, для чего используют подставки под садку, обеспечивающие свободный проход газов под садкой. Между сводом и садкой также должно быть свободное пространство, достаточное для беспрепятственного прохода газов от верхних горелок. Весьма важным (с точки зрения обеспечения равномерности нагрева садки) является взаимное расположение элементов садки и горелок.

Шахматное расположение горелок обеспечивает циркуляцию продуктов сгорания и в поперечном сечении в вертикальной плоскости и в продольном сечении печи. Таким образом, шахматное расположение горелок обеспечивает циркуляцию продуктов сгорания, что создаёт равномерную теплоотдачу продуктов сгорания к поверхности заготовок во всём объёме печи. Для удаления холодного воздуха, который попадает в рабочее пространство печи через неплотности предназначены дымовые каналы. Равномерность нагрева прямо пропорционально зависит от числа горелок, а газовые потоки принято направлять вокруг садки.           

 

   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Расчёт нагрева металла

 

Приводим к телу с  одномерным температурным полем.

 

L=d/2=0,6/2=0,30м

 

F_м=k_ф·V_м=2·9,23/0,30=61,53м³

 

Где  L - определяющий размер тела

Где  k_ф - коэффициент формы тела, для цилиндра k_ф=2

 

Эффективная поверхность  нагреваемого металла:

 

F_м= F_м+2Пd²/4=61,52+2·3,14(0,6)²/4=62,090м²

Начальное тепловое состояние  металла:

t_мо=20°С

t_со=20°С

t_по=20°С

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

 

В курсовой работе произвели  расчёт камерной печи для термообработки цилиндрических стальных заготовок (сталь 40Х) с диаметром 280мм и длиной 5000мм. Масса садки 72т. Для расчёта приняли  камерную горизонтальную печь периодического действия с выдвижным подом, с переменным температурным режимом. В печи имеется петлевой металлический рекуператор, в котором воздух нагревается до 400°С и горелки ДВС60.

Для расчёта горения  топлива использовали состав природного газа Заполярного месторождения. Балансовая температура горения природного газа составила t_α=2200°С.

В результате расчёта  рабочего пространства печи длина пода составила - 5,3м; ширина пода - 2,9м; общая  высота печи – 2,5м. Для равномерности  нагрева насадки применяем подвесной свод, горелки размещаем в рабочем пространстве в шахматном порядке в количестве 6 шт. Коэффициент заполнения объёма печи К_з=0,25.

Привели печь к модели тела с одномерным температурным  полем и рассчитали 2 периода нагрева: первый период нагрева (τ₁=0,65ч) и период выдержки (τ₂=0,6ч).

Расчёт теплого баланса  показал что основной расход тепла (80%) связан с затратами на нагрев металла потери тепла с дымовыми газами составили около (7%). Свести к  минимуму подсос воздуха из окружающей среды и выбивание дымовых газов возможно за счёт улучшения обмазки щелей.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Компановка рабочего пространства

 

Продолжительность нагрева  заготовок.

 

τ_{пр =} g_ш / р_а.п. (1+ с/S_г) S_г l = 2000/287,36^. 0,5^. 6=2,32ч (8352сек.)