Расчет нагревательных и термических печей справочник
Обновлено: 18.05.2024
Расчет нагревательных и термических печей справочник
В учебном пособии кратко изложены теоретические основы расчетов горения топлива, гидроаэродинамики, теплопередачи, нагрева металла и сушки изделий, рекуперативных теплообменников, устройств получения тепла. Приведены примеры расчетов по каждому из перечисленных разделов, а также примерные расчеты наиболее распространенных нагревательных печей и сушил.
Учебное пособие предназначено для учащихся металлургических и машиностроительных техникумов. Может быть полезно студентам металлургических и машиностроительных институтов и факультетов, а также лицам, специализирующимся в области металлургической теплотехники.
Оглавление:
Глава 1. Расчеты горения топлива.
Основы расчета горения топлива.
Примеры расчетов горения топлива.
Глава 2. Гидроаэродинамика.
Теоретические основы гидроаэродинамических расчетов.
Примеры расчетов.
Глава 3. Теплопередача.
1. Конвективный теплообмен.
2. Примеры расчета конвективного теплообмена.
3. Лучистый теплообмен.
4. Примеры расчетов лучистого теплообмена.
5. Передача тепла теплопроводностью.
6. Примеры расчетов передачи тепла теплопроводностью.
Глава 4. Основы расчета процесса сушки и сушильных установок.
1. Процесс сушки.
2. Расчетные характеристики процесса сушки.
3. Расчет процесса сушки.
4. Конструирование сушильных установок.
Глава 5. Тепловой баланс рабочего пространства печей.
1. Цели и методы составления тепловых балансов.
2. Основные теплотехнические показатели тепловой работы печей.
3. Примеры применения тепловых балансов рабочего пространства пеей.
Глава 6. Тепловой расчет теплообменных аппаратов.
1. Основы расчета рекуператоров.
2. Примеры расчетов.
Глава 7. Расчеты устройств для получения тепла.
1. Газовые горелки и форсунки.
2. Расчет нагревателей электропечей сопротивления.
3. Расчет индуктора установки индукционного нагрева.
Глава 8. Примеры полного расчета печей и установок.
1. Примерный расчет методической печи.
2. Примерный расчет камерной электропечи сопротивления.
3. Примерный расчет индукционной установки для поверхностного нагрева изделий.
4. Примерный расчет камерного сушила для форм.
Приложения.
Литература.
Гусовский В.Л., Лифшиц А.Е. Методики расчета нагревательных и термических печей
Учебно-справочное пособие. - М.: Теплотехник, 2004. - 400 с.
Изложены теоретические основы расчета нагревательных и термических печей: теплопередачи, нагрева и охлаждения тел, сгорания топлива, механики газов. Приведена методика составления тепловых балансов нагревательных и термических печей и способы расчета статей прихода и расхода тепла в тепловых балансах. Даны принципы выбора и расчета важнейших узлов печного агрегата: горелочных устройств, нагревателей и рекуператоров. Описаны конструкции горелочных устройств для жидкого и газообразного топлива, радиационных труб, электрических нагревателей сопротивления, керамических и металлических рекуператоров, получивших наибольшее распространение в отечественной промышленности. Указаны особенности их использования, критерии выбора и методика необходимых при выборе расчетов. Рассмотрены методики расчета основных типов нагревательных и термических печей непрерывного и периодического действия. Приведена общая характеристика печей, технологические требования по температурам и режимам нагрева и охлаждения металла, средства и способы их осуществления. Дана последовательность расчета нагрева и охлаждения металла, определения размеров рабочего пространства, производительности, тепловой мощности, расхода топлива и других характеристик всего печного агрегата, а также отдельных зон нагрева и охлаждения. Приведены развернутые примеры полного теплового и гидравлического расчета наиболее распространенных типов нагревательных и термических печей. В приложениях даны все необходимые для расчетов коэффициенты, характеристики, свойства материалов и сред. Книга является учебно-справочным пособием для студентов вузов, используемым, в частности, при курсовом и дипломном проектировании, а также рекомендуется для инженерно-технических работников металлургических и машиностроительных заводов и проектных организаций.
Содержание
Теплообмен излучением
Теплообмен конвекцией
Нагрев и охлаждение тел
Расчеты сгорания топлива
Гидравлические расчеты трактов
Составление тепловых балансов печей
Выбор и расчет горелочных устройств и нагревателей
Выбор и расчет рекуператоров
Основные положения расчета печей
Расчет нагревательных печей непрерывного действия
Расчет термических печей непрерывного действия
Расчет нагревательных колодцев
Расчет камерных печей
Колпаковые печи
Василькова С.Б. и др. Расчёт нагревательных и термических печей
Василькова С.Б.,Генкина М.М.,Гусовский В.Л.,Лифшиц А.Е.,Масалович В.Г.,Перимов А.А., Спивак Э.И.,Тымчак В.М.
Под ред.Тымчака В.М.,Гусовского.В.Л. - М.: Металлургия, 1983. - 480 с.- Справочник.
Приведена комплексная методика расчетов различных типов нагревательных и термических печей, основанная на современных достижениях науки и техники. Даны расчеты сжигательных и теплоутилизирующих устройств. Описано движение газов в печах, нагрев и охлаждение металла.
Расчет нагревательных печей непрерывного действия.
Расчет термических печей непрерывного действия.
Расчет печей периодического действия.
Расчеты систем, элементов печей и проходящих в них процессов.
Гусовский В.Л., Лифшиц А.Е., Тымчак В.М. Сожигательные устройства нагревательных и термических печей. Справочник, 1981г. (pdf)
Сожигательные устройства нагревательных и термических печей. Справочник.
Москва, "Металлургия", 1981 год
Даны основные положения разработки систем отопления нагревательных и термических печей, классификация и общие требования к сожигательным устройствам. Приведены различные виды горелок и форсунок, рекомендуемые к применению, газовые радиационные трубы, системы зажигания и контроля пламени, огнеупорные горелочные блоки. Изложены принципы испытания и изготовления сожигательных устройств.
Рассчитан на инженерно-технических работников проектных, исследовательских и наладочных организаций, металлургических и машиностроительных заводов, где применяют сожигательные устройства. Может быть полезен преподавателям и студентам вузов и техникумов соответствующей специализации.
Расчёт закалочной печи
Зарегистрируйте новую учётную запись в нашем сообществе. Это очень просто!
Войти
Уже есть аккаунт? Войти в систему.
Последние посетители 0 пользователей онлайн
Главная
Активность
- Создать.
Важная информация
Мы разместили cookie-файлы на ваше устройство, чтобы помочь сделать этот сайт лучше. Вы можете изменить свои настройки cookie-файлов, или продолжить без изменения настроек.
Расчет нагревательных и термических печей справочник
Учебно-методическое пособие для студентов специальностей 1-36 01 05 «Машины и технология обработки материалов давлением», 1-36 01 02 «Материаловедение в машиностроении"
Библиографическое описаниe
Логачев, М. В. Расчеты нагревательных устройств. В 3 ч. Ч. 1. Расчет пламенных печей : учебно-методическое пособие для студентов специальностей 1-36 01 05 «Машины и технология обработки материалов давлением», 1-36 01 02 «Материаловедение в машиностроении" / М. В. Логачев, Н. И. Иваницкий, Л. М. Давидович ; Белорусский национальный технический университет, Кафедра "Машины и технология обработки металлов давлением". – Минск : БНТУ, 2007. – 161 с.
Аннотация
В учебно-методическом пособии рассмотрены вопросы расчета нагревательных и термических печей. Большое внимание уделено расчету горения топлива, интенсивности теплообмена в зонах рабочего пространства, расчету нагрева металла, составлению теплового баланса и определению технико-экономических показателей эффективности работы пламенных печей. Приведены особенности расчета печей безокислительного нагрева открытым пламенем. Даны необходимые сведения о теплофизических характеристиках нагреваемого материала и других параметров, необходимых для выполнения расчетов. Приведены примеры расчета отдельных этапов проектирования. Пособие предназначено для студентов энергетических, металлургических и машиностроительных специальностей, а также работников промышленности.
Расчет нагревательных и термических печей: Справочник.
Нагревательные печи непрерывного действия предназначены для нагрева металла перед горячей обработкой давлением. В прокатном и трубопрокатном производстве черной металлургии основными типами нагревательных печей непрерывного действия являются толкательные печи, печи с шагающим подом и шагающими балками, кольцевые печи.
В этих печах обычно нагревают для сортовых станов прямоугольную (квадратную) заготовку и блюмы толщиной 60—400 мм, шириной 60—400 мм и длиной 1—12 м; для листовых станов —слябы толщиной 90—350 мм, шириной 400—2000 мм и длиной 1—12 м; для прокатки труб — круглую заготовку и слитки диаметром от 40 до 600 мм и длиной 1—12 м, а также трубы и трубную заготовку.
1.2. Рекомендуемые температуры нагрева
Температура нагрева под прокатку зависит прежде всего от качества нагреваемого металла. Так, температура нагрева легированных и качественных сталей 1060—1200 °С, рядовых сталей 1200—1250 °С, металла непрерывной разливки 1250—1280 °С, трансформаторной стали при сульфидном варианте 1280—1300 °С. Для легированных и качественных сталей температуры нагрева под прокатку в „соответствии с технологическими инструкциями металлургических заводов Советского Союза приведены в табл. 1.1.
Значение температуры нагрева для каждого конкретного случая задается в зависимости от технологии прокатки, характеристики стана, величины обжатия, расстояния от печи до стана. Так, при прокатке на листовых станах требуется температура нагрева на 25—30 °С выше, чем при прокатке на сортовых станах.
Конечный перепад температур по сечению также зависит от вида металла и условий его прокатки и должен задаваться технологами. Для прикидочных расчетов принимают перепад температур в металле порядка 15—20 °С на 100 мм расчетной толщины нагреваемого металла.
1.3. Особенности учета конвекции
Для выполнения технологических требований в нагревательных печах непрерывного действия осуществляют высокотемпературный нагрев металла в продуктах сгорания топлива при температуре газов в конечных зонах нагрева до 1300—1400 СС
При высоких температурах теплопередача к металлу происходит в основном излучением, а доля конвекции составляет 2—10 %. Причем из-за сложного профиля печи, неравномерности температур, особенностей укладки металла, действия сожигательных устройств движение газов в печи носит чрезвычайно сложный характер и определение коэффициентов конвективной теплоотдачи представляет большую трудность.
3.2. Расчетная схема нагрева металла
При составлении расчетной схемы нагрева учитывают систему раскладки металла в печах с шагающим подом и шагающими балками.
Металл большой ширины, например слябы, укладывают в этих печах вплотную, поэтому нагрев- металла так же, как и в толкательных печах рассматривают как нагрев неограниченной пластины.
Заготовки с сечением, близким к квадратному, укладывают в этих печах с зазором для улучшения условий их нагрева. При этом учитывают нагрев заготовок с боковых сторон, т. е. в печах с шагающим подом рассматривают нагрев заготовок как трехсторонний, а в печах с шагающими балками — как четырехсторонний. В печах с шагающим подом иногда греют круглые заготовки, укладываемые с зазором. Нагрев круглых заготовок в этом случае рассматривают как всесторонний нагрев цилиндра.
Учитывая условия нагрева и теплотехнический режим в печи с шагающим подом или шагающими балками, расчетную схему нагрева в зонах принимают в соответствии с табл. 3.1.
КОЛПАКОВЫЕ ПЕЧИ
Характеристика печей
В колпаковых печах садку, установленную на стенде и закрытую муфелем, подвергают светлой термической обработке, включающей периоды нагрева, выдержки и охлаждения. В периоды нагрева и выдержки на стенд устанавливают нагревательный колпак, в котором имеются горелки. Под муфель подают защитный газ с принудительной циркуляцией для ускорения и повышения равномерности нагрева.
После окончания периодов нагрева и выдержки нагревательный колпак снимают и переносят на следующий стенд, а садка под муфелем начинает охлаждаться. Для ускорения охлаждения применяют различные средства: поливку муфеля водой, обдувку муфеля воз-духом под колпаком ускоренного охлаждения, охлаждение защитного газа в водяных холодильниках и т. д.
Основная область применения колпаковых печей — светлая термическая обработка рулонов стальной полосы. В колпаковых печах подвергают также термообработке стопы листов, пакеты прутков, бунты проволоки, сортовой прокат и т. д. В основном колнаковые печи применяют в тех случаях, когда продолжительность цикла термообработки очень велика. Наиболее продолжительным в цикле термообработки является период охлаждения, который в 2—3 раза превышает период нагрева и выдержки. Поэтому один нагревательный колпак может обслуживать несколько стендов.
Колпаковые печи классифицируют по количеству стоп (из листов, рулонов, бунтов) металла, которые располагают на одном стенде и накрывают одним колпаком: одно-, двух-, трехстопные, многостопные. Основным типом печей является одностопная печь для отжига рулонов полосы,
Колпаковые печи служат для массовой термообработки, поэтому в печном отделении располагают большое число печей (стендов), иногда несколько сот штук.
НАГРЕВАТЕЛЬНЫЕ КОЛОДЦЫ
ЮЛ. Характеристика нагревательных колодцев
Нагревательные колодцы служат для нагрева слитков перед обжимными станами (блюмингами и слябингами). В них нагревают слитки массой от 2—3 до 25 т и толщиной от 350— 400 мм и более. В каждый нагревательный колодец сажают от 4 до 24 слитков, которые устанавливают в вертикальном положении вдоль боковых стен. число и расположение слитков в колодце зависят от размеров слитков и рабочего пространства нагревательного колодца. Слитки в колодец загружают только после того, как вся предыдущая садка выдана. В нагревательные колодцы поступает значительная часть (до 95 %) слитков горячего посада с температурой поверхности 950— 1000 °С. При этом слиток имеет жидкую сердцевину.
10.2. Классификация колодцев
Нагревательные колодцы классифицируют по способу отопления. Наиболее старыми колодцами являются регенеративные, в которых подогретые в регенераторах воздух и газ подают в рабочее пространство попеременно с двух сторон. Рабочее пространство колодцев имеет ширину 2,1—2,3, длину 3,1—5,7 и глубину 3,15—3,4 м. Колодцы объединяют в группы по четыре колодца в каждой.
Более поздней конструкцией являются рекуперативные колодцы с отоплением из центра пода, имеющие размеры рабочего пространства в плане близкие к квадратным. Горелка размещается в центре пода, а слитки — вокруг нее по периметру стен. Колодцы имеют ширину рабочего пространства 4,6—4,8, длину 4,83—5,1 и глубину 3,1—3,3 м. Два колодца составляют группу.
Наиболее современной конструкцией нагревательных колодцев являются рекуперативные колодцы с одной верхней горелкой. Они имеют удлиненную форму, Горелка устанавливается в верхней части торцевой стены, а слитки размещаются в один ряд вдоль боковых стен. Крупные колодцы имеют ширину рабочего пространства 3,3, длину 9,85 и глубину 4,4 м. Группа состоит из четырех колодцев.
10.3. Температура нагрева слитков и в рабочем пространстве
Температура нагрева слитков под прокатку зависит прежде всего от качества нагреваемого металла и соответствует температуре нагрева под прокатку в непрерывных нагревательных печах (см. разд. 1.2 и табл. 1.1). Температуру в рабочем пространстве колодца принимают на 50-—100 °С выше конечной температуры нагрева поверхности слитков.
10.4. Режим нагрева слитков, температурный и тепловой режимы работы колодца
Режим нагрева слитков состоит из периода собственно нагрева до достижения заданной температуры поверхности слитков и периода выдержки или томления при постоянной температуре поверхности металла.
За время выдачи нагретых слитков и загрузки новой садки кладка рабочего пространства колодца сильно охлаждается. Поэтому температура поверхности слитков горячего посада в первый период оказывается близкой к температуре кладки. Существенным потребителем тепла в этот период является кладка. Затем кладка прогревается и увеличивается доля тепла, поглощаемого металлом. Причем, поверхность слитка нагревается как за счет теплообмена в рабочем пространстве печи, так, и за счет тепла, поступающего - от более горячей сердцевины слитка.
В период выдержки расход тепла минимален, температура поверхности слитка не меняется и происходит выравнивание температур по сечению слитка. Температурный и тепловой режимы работы нагревательного колодца при нагреве слитков горячего посада приведены на рис.
Практические данные о продолжительности нагрева слитков
Расчет теплообмена в рабочем пространстве нагревательного колодца представляет большие трудности из-за неравномерности температуры продуктов сгорания в объеме колодца и нерегулярности расстановки слитков на поду колодца.
Особенности теплообмена
При нагреве металла в колпаковой печи тепло к наружной поверхности садки передается излучением от муфеля и конвекцией от защитного газа, а к наружной поверхности муфеля излучением и конвекцией от продуктов сгорания и излучением от кладки нагревательного колпака. При охлаждении, наоборот, тепло от садки передается конвекцией к защитному газу и излучением к муфелю, а от муфеля в окружающую среду.
В дальнейшем рассматривается, как наиболее разработанная, методика расчета нагрева и охлаждения рулонов стальной полосы в одностопных колпаковых печах. Схема такой печи приведена на рис. 12.1.
Под муфелем размещают несколько рулонов по высоте. Циркуляционный вентилятор подает защитный газ снизу в зазор между муфелем и рулонами. Для доступа защитного газа к торцевым поверхностям рулонов между ними устанавливают конвекторные кольца, в которых имеются каналы переменного сечения. Через эти каналы защитный газ попадает во внутренние полости рулонов, омывает их и возвращается в циркуляционный вентилятор.
Исследования таких печей показали, что в наихудших условиях нагрева и охлаждения находится нижний рулон, поэтому все расчеты теплообмена производят применительно к нижнему рулону.
18.2. Расчет
керамических рекуператоров
Керамические рекуператоры применяют для нагрева воздуха до высоких температур (500—900 °С). Достоинствами керамических рекуператоров являются длительный срок службы и сравнительно низкие потери давления по пути движения воздуха и продуктов сгорания. Основным недостатком керамических рекуператоров является их неплотность. По этой причине их не применяют для нагрева газа. Получили распространение два типа керамических рекуператоров: из блоков и с вертикальными трубами.
Конструкция рекуператора из блоков и размеры насадки в зависимости от варианта исполнения приведены на рис. 18.2, а фасонные огнеупорные кирпичи из шамота, применяемые для кладки насадок, показаны на рис. 18.3.
Расчёт мощности теплоёмких печей.
Опытный печник знает какую печь нужно ставить для какого дома.
Но всё таки, для более эффективной организации отопления лучше просчитать теплопотери и необходимую мощность печи и топки в ней.
Хорошо рассчитанная печь даст больше тепла и сэкономит драгоценное топливо .
Расчет отопительных печей.
- Расчёт теплопотерь помещения.
- Расчёт мощности печи.
- Расчёт мощности топки .
- Расчёт сечения и устройства дымовых каналов в печи.
- Расчёт сечения дымовой трубы.
Расчёт теплопотерь помещения.
Но для особо пытливых умов попробуем разобраться с формулами и цифрами.
Упрощенная формула для расчета теплопотерь помещения выглядит следующим образом:
где Q – объем теплопотерь, S – объем помещения, T – разница между внешней и внутренней температурами, R – величина сопротивления утечки тепла материала.
Для подсчетов по формуле необходимо вводить следующие данные:
- для вычисления объема (S) – метраж помещения и высоту потолков;
- для установления разницы температур (T) – значения наружной и внутренней температур воздуха;
- для определения (R) – типы материала фасада, наружных стен, стеклопакетов и т.д, а также их физические свойства.
При подсчете утечки тепла стоит понимать, что абсолютно все факторы не поддаются полному учету. Это и конструктивные ошибки, и внутри стеновой конденсат . Поэтому полученные данные лучше проверить экспериментальным путем.
Сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций смотри здесь .
Просто рассчитать теплопотери вашего помещения поможет любой из калькуляторов представленных в интернете.
Расчёт мощности печи.
Расчет необходимой мощности отопительного прибора очень прост.
Сколько тепла потеряли столько и нужно восстановить.
В идеале мощность печи должна равняться количеству теплопотерь помещения.
Расчёт необходимой мощности топки дровяной печи.
Этот расчёт будет верным только для дровяных, теплоёмких печей периодического действия.
Для расчёта мы возьмём эталонную печь с КПД равным 75%.
Под КПД здесь подразумевается соотношение выделенной от сжигания дров энергии к распределённой в помещение.
КПД в 75% стандартное соотношение для современной теплоёмкой печи.
Печь периодического действия подразумевает непродолжительный период топки и продолжительное время распределения тепла в помещение.
В идеале такая печь топится одной топкой дров в сутки, но для этого необходимо выдерживать отопительный режим .
Зная необходимую мощность теплоёмкой печи мы можем высчитать мощность её топки по простой формуле:
- T – мощность топки печи.
- P – мощность печи в кВт.ч.
- 24 – количество часов между топками.
- 1,25 – соотношение между распределённой энергией в помещение и выделенной энергии в топке.
Посчитав по этой формуле необходимую мощность можно рассчитать объём топки .
Расчет нагревательных и термических печей справочник
Чужой компьютер
Sanya Sanya
перейти к странице
Sanya Sanya запись закреплена
СОЖИГАТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА НАГРЕВАТЕЛЬНЫХ И ТЕРМИЧЕСКИХ ПЕЧЕЙ СПРАВОЧНИК В. Л. ГУСОВСКИЙ , А. Е. ЛИФШИЦ , В. М. ТЫМЧАК
Читайте также: