• Гідрологія і Гідрометрія
• Господарське право
• Економіка будівництва
• Економіка природокористування
• Економічна теорія
• Земельне право
• Історія України
• Кримінально виконавче право
• Медична радіологія
• Методи аналізу
• Міжнародне приватне право
• Міжнародний маркетинг
• Основи екології
• Предмет Політологія
• Соціальне страхування
• Технічні засоби організації дорожнього руху
• Товарознавство продовольчих товарів

СУШАРКАХ.

ВИКОРИСТОВУЮТЬСЯ В ПЕЧАХ ТА

ВСТУП.

Склав викладач Квак В.Л

З предмету

ОПОРНИЙ КОНСПЕКТ

ЛЕКЦІЙ

“ПЕЧІ ТА СУШАРКИ ЛИВАРНОГО ВИРОБНИЦТВА”

для студентів спеціальності 5.090403 “Ливарне виробництво чорних і кольорових металів”

В ливарних цехах машинобудівних заводів широко

використовується пічне обладнання. В залежності від призначення печі ливарних цехів розподіляються на:

1. Плавильні

2. Нагрівальні

3. Сушарки

Наука про печі (пічна теплотехніка) розвивається на основі досягнень хімії, фізики, математики, електротехніки, механіки та інших наук.

Засновником науки пічної теплотехніки являється М.В. Ломоносов. Він відкрив закон збереження енергії, який використовується при складнні теплових балансів печей.

Ломоносов науково обґрунтував причини руху газів в печах.

Подальший розвиток теорії руху газів в печах дали вчені Бернуллі Д., Рейнольдс О., Ейлер Л., Прадтль Л. та інші.

Великий вклад в вивчення властивостей палива вніс Д.І. Менделєєв .

Великий внесок в розвиток пічної теплотехніки зробив російський вчений Грум – Гржемайло , який розробив основні положення гідравлічної теорії печей.

Відкриття в 1882 р. В.В. Петровим електричної дуги, а також виготовлення в 1882 р. І.Ф. Усигіним першого трансформатору дали можливість виникнення електрометалургії і електричних печей.

В 1906 –1908 р. р. А.М. Лодигін розробив конструкції електричних печей для виплавки металів із руд і переплавкі металів і термічної обробки.

Збільшення об’єму ливарного виробництва з одночасним підвищенням якості вимагають дальшого розвитку пічного обладнання. Перспективним є застосування великих вагранок закритого типу для плавки чавуну потужністю 30-50 т/год, застосування індукційних печей для плавки і автоматичної розливки металу, термічних печей великої потужності повністю механізованих і автоматизованих. Актуальним залишається питання підвищення економічності роботи печей всіх типів.

Р о з д і л 1. ВИДИ ПАЛИВА ТА ЕНЕРГІЇ, ЯКІ

Т е м а 1.1. Загальна характеристика палива.

Питання :

1. Визначення і класифікація палива.

2. Хімічний склад палива

3. Теплота горіння палива.

4. Тверді, рідкі і газоподібні палива.

1. Визначення і класифікація палива.

Паливо – це горючі речовини, при згоранні який виділяється тепло, яке використовується для промислових і побутових цілей.

Вимоги до палива:

1. Достатньо великі його природні запаси.

2. Легкість горіння і регулювання горіння

3. Невисока вартість добування

4. Невисокий склад шкідливих домішок.

Класифікація палива:

Паливо класифікують :

1.За агрегатним станом (тверде, рідке, газоподібне)

2.За походженням (природне, штучне)

3.За відношенням до нагрівання (теплостійке і теплонестійке)

Теплостійке – це паливо, хімічний склад якого не міняється при нагріванні (кокс, гази Н₂, СО, і ін.)

Теплонестійкими називаються види палива, які розкладаються при нагріванні (дерево, торф, кам’яне вугілля і ін.)

Паливо характеризується хімічним складом, теплотою спалювання, температурою горіння і поведінкою при нагріванні.

2. Хімічний склад палива.

Основними горючими складовими палива являються вуглець С і водень Н, як в чистому вигляді, так і вигляді різних сполук. Крім них в склад палива входять О, N, S, А,W.

Склад палива визначають аналізом технічним і елементарним (хімічним).

Технічний аналіз проводиться в заводських лабораторіях. При технічному аналізі твердого палива, наприклад коксу, визначають теплоту його горіння, вологість, зольність вихід летучих, кількість S, дають характеристику зовнішнього вигляду палива. Технічний аналіз використовують при прийомці кожної кожної партії палива.

Елементарний (хімічний) аналіз палива проводиться після технічного аналізу. Це трудомістка операція.

Елементарний аналіз твердого і рідкого палива дає можливість установити склад в ньому (в % по масі) С,Н,О, N, S, А,W.

С + Н + О + N + S + А + W = 100%

С – являється основною складовою частиною палива.

Він окисляється до СО₂ чи до СО по наступним реакціям.

С + О₂ = СО₂+ 34000 кДж/кг.

кДж

С + 1/2О₂ = СО+10300 кДж/кг

С - може вступати в сполуки з Н і другими елементами. При

цьому виникають сполуки СН₄ ; С₂Н₆ ; С₃Н₈ і ін.

Н – другий найбільш важливий елемент палива.

Він окисляється по реакції Н₂+1/2 О₂=(Н₂О)_в +143000 кДж/кг

Індекс “в ” показує, що вода, яка виникла при згоранні Н, конденсується, виділяючи теплоту. Але із печі продукти горіння виходять, як правило з температурою більше 100 ⁰ С і вода знаходиться в вигляді пару, то теплоти виділяється менше і Н окисляється по реакції

О і N– негорючі елементи і являються небажаними елементами

в паливі , тобто являються його баластом .

S – в паливі може бути як в чистому вигляді , так і вигляді різних

сполук, як горючих так і негорючих.

S - окисляється по реакції

S + O₂ = SO₂ + 9150 кДж/кг

Незважаючи на те, що при згоранні S виділяється тепло, її присутність в паливі небажана із-за шкідливої дії SO₂ на пічну арматуру і на метал, що нагрівається.

А – являється баластом і небажаною складовою часткою палива.

А – це негорючі мінеральні речовини , які складаються в

основному із солей Ка, Nа, Са, Ма і ін.

W – негорюча небажана складова частина палива.

Вона буває зовнішньою і внутрішньою (гігроскопічною)

Зовнішня W задержується в паливі механічно і виходить із палива при сушці (без підігріву).

Внутрішня W виходить із палива при підігріві.

Прийнято вважати, що С,Н,О,N – складають головну частину палива, яка називається органічною масою.

С ^о + Н ^о + О ^о + N ^о = 100 %

Органічна маса і Sскладають горючу масу.

С ^г + Н ^г + О ^г + N ^г + S ^г = 100%

Горюча маса і Аскладають суху масу

С ^с + Н ^с + О ^с + N ^c + S ^c + А ^с = 100 %

Паливо, яке містить всі складові частини називається робочим паливом /робоча маса /

С ^р + Н ^р + О ^р +N ^р +S ^р +А ^р +W = 100%

При необхідності можно перерахувати з любої маси на робочу і навпаки.

Перерахунок проводиться по формулам.

а) З сухої маси на робочу

%

б) З горючої маси на робочу.

%

в) З органічної маси на робочу.

%

3. Теплота згорання палива.

Теплотою згорання палива називається кількість тепла, яке

виділяється при повному згоранні одиниці маси чи об’єму палива ( 1 кг твердого або рідкого палива і 1м³ газоподібногопалива).

Розрізняють вищу Q_в і нижчу Q_н теплоту згорання палива.

Продукти згорання палив в своєму складі мають пари води які або

конденсуються ,або залишаються в вигляді пару.

Вища теплота згорання палива Q_в відповідає умові, при якій

продукти згорання охолоджуються до О^оС і водяні пари конденсуються, виділяючи приховану теплоту паротворення .

Нижча теплота згорання палива Q_н відповідає умові, при якій

продукти згорання мають високу температуру і волога залишається в вигляді пару.

Теплоту випаровування 1кг води в теплотехнічних розрахунках

приймають 2500 кДж . Різниця між Q_в і Q_н складає 2500 кДж\кг води.

В техніці , в основному, використовують нижчу теплоту згорання.

Це пояснюється тим, що температура продуктів згорання , які виходять із різних нагріваючих установок, вище температури конденсації водяних парів. Формула перерахунку з Q_в на Q_н може бути примінене для любого палива

КДж/кг

де W ^p : Н ^р – в %

Теплота згорання любого палива складається із суми теплоти згорання

елементів і сполук , які входять в склад палива.

Тому для розрахунку необхідно знати хімічний склад палива і

теплоту згорання елементів і сполук палива.

Для твердого і рідкого палива теплоту згорання можно визначити

по формулі Д.І. Менделєєва

Q= 339 C p + 1030 H p – 109 (O p – S p)- 25 W p

кДж/кг

де С ^р, Н ^р , О ^р, S ^р W ^p - склад елементів в %

Для газоподібного палива

кДж/кг

В техніці кількість палива прийнято вимірювати кількістю умовного

палива.

Умовним вважається паливо, теплота згорання якого 29300 кДж/кг.

Приблизно таку теплоту згорання має донецьке коксове вугілля. Реальне паливо переводять в умовне з допомогою теплового еквівалента.

Ет =

ПОВЕДІНКА ПАЛИВА ПРИ НАГРІВІ БЕЗ ДОСТУПУ ПОВІТРЯ .

По відношенню до нагріву без доступу повітря паливо розділяється на

теплостійке і тепло нестійке.

Теплостійким паливом називається паливо при нагріві якого воно не розкладається ( кокс С, Н₂; СО)

Теплонестійким називається паливо, при нагріві якого воно розкладається на летучі, коксовий залишок і т.п. (кам’яне вугілля, нафта і т.п.)

В деяких сортах кам’яного вугілля крім летучих і коксового

залишку при нагріві виділяються бітуми, які плавляться при 400 – 700 ⁰С, а при більшій температурі знову переходять в твердий стан. Вугілля, в якого виділяються при нагріві бітуми, називається таким, що спікаються.

На здатності вугілля спікатись основане виготовлення коксу .

4. Тверді, рідкі і газоподібні палива.

Тверді палива бувають природними і штучними. В ливарними

виробництві частіше всього використовується штучне паливо – кокс.

Кокс – продукт сухої перегонки при температурі 900-1000⁰С вугілля, що коксується ,в коксових печах.

Кокс буває металургійним (доменним) і ливарним.

Металургійний кокс має більшу пористість 45-50 % (ливарний 40%) меншу міцність, більшою реакційною здатністю більшою кількістю S.

Ливарний кокс виготовляють марок КЛ-1, КЛ-2, КЛ-3.

Кращий КЛ-1, він має менше S (до 0,6%)

Для коксу всіх марок установляють класи по розмірам куксів:

40-60 мм; 60-80 мм; > 80мм.

Рідке паливо має ряд переваг над твердим:

1. Висока теплота згорання.

2. Зручність в транспортіровці по трубопроводам.

3. Зручність у застосуванні.

Природне рідке паливо – нафта, але її не використовують як паливо, а використовують продукти її перегонки.

Продукти перегонки нафти : бензин, лігроїн, керосин – легкі фракції їх вихід 25-30 %. Залишок важкі фракції – це мазут. Його = 35600 – 39800 кДж/к Шкідливою домішкою мазуту є S (до 4%). Для опалення печей і сушил приміняють мазут з низьким вмістом S.

Газоподібне паливо.

За походженням буває природнім і штучним. До природних відноситься природний і нафтопромислові гази. Найбільше значення для промисловості має природній газ.

1. Не висока (відносно) собівартість

2. Легко спалюється

3. Легко регулюється процес горіння

4. Менші витрати на експлуатацію, печі.

5. Кращі санітарно - гігієнічні умови праці і т.п.

Недостаток - вибухонебезпечні. Основною складовою частиною природ. газу є СН₄.

До штучних газових палив відносяться коксовий, доменний, генераторний гази. Їх використовують, в основному, для опалення печей металургійних заводів.

Т е м а 1.2. Основи теорії горіння і розрахунки

горіння палива.

Питання:

1. Характеристика процесів горіння

2. Горіння твердого, рідкого і газового палива.

3. Розрахунки горіння твердого і рідкого палива.

4. Розрахунки горіння газового палива.

1. Характеристика процесів горіння .

Горінням називається процес бистрої хімічної взаємодії палива і О₂, яке супроводиться виділенням теплоти і світла.

Процеси горіння складаються із 2-х основних стадій:

1. Змішування палива з повітрям.

2. Горіння палива.

При горінні виникає полум’я, в якому проходять реакції горіння складових палива і виділяється тепло.

В пічній теплотехніці використовують факельний метод горіння.

Факел - це вид полум’я , коли паливо і повітря поступають в топочний чи в робочий простір печі в вигляді постійних перемішуючих струй.

Факельний метод являється основним методом горіння в полум’яних печах ливарних цехів.

Процеси горіння розділяють на гомогенні і гетерогенні.

Гемогенне горіння – це таке горіння, при якому паливо і повітря находяться в одному агрегатному стані ( горіння газового палива)

Гетерогенне горіння – це таке горіння, при якому паливо і повітря находяться в різних агрегатних видах.

(горіння твердого і рідкого палива)

Гомогенне горіння буває кінетичне і дифузійне.

При кінетичному горінні повне перемішування палива з повітрям проводиться попередньо і в зону горіння поступає підготовлена паливно- повітряна суміш.

При дифузійному горінні процеси змішування і горіння не розділені і проходять практично одночасно.

В реакціях горіння первинним є хімічна реакція а потім уже виділення тепла ці фактори тісно зв’язані між собою і виливають один на одного.

Для самостійного горіння палива його нагрівають до температури загорання. Загорання палива наступить тоді, коли кількість тепла, що виділяється при окисленні палива більше чи дорівнює кількості тепла, що втрачається в навколишнє середовище.

Температура при якій кількість тепла, що виділяється більше чи дорівнює кількості тепла, що втрачається в навколишнє середовище називається температурою займання (згорання) палива.

Крім температури великий вплив на процес займання (згорання) палива має концентрація горючих складових в суміші.

Існують мінімальна і максимальна концентрації горючих складових , нижче і вище яких згорання палива пройти не може.

2. Горіння твердого палива .

Процес горіння твердого палива можна розділити на слідуючи стадії:

1. Підогрів і підсушка.

2. Тепловий розклад з виділенням летучих і виникненням коксового залишку.

3. Горіння летучих .

4. Горіння коксового залишку.

Летучі виділяються при нагріві палива і складаються із суміші Н₂; СО; СО₂; СН₄ і т.п. Летучі мають важливу роль при горінні твердого палива. Вони виділяються при порівнянню невисоких температурах, змішуються з повітрям і загораються першими. Горінням летучих починається процес горіння твердого томлива .

Тепло, яке виділяється при горінні летучих, підіймає температуру, що приводить до дальшого розвитку процесу горіння. Горіння Спочинається уже після завершення виходу летучих Горіння Спроходить довше і воно визначає час протікання всього процесу горіння.

3. Горіння рідкого палива.

Рідке паливо спалюють розпиленому вигляді. Процеси спалювання:

1. Розпилення

2. Змішування з повітрям

3. Підогрів і випаровування

4. Загорання

5. Горіння каплі рідкого палива.

Всі ці процеси разом складають процес спалювання рідкого

палива. Розпилення палива проводиться повітрям або паром. Розпилене паливо в зоні високих температур починає

випаровуватись. Випаровування буде тим інтенсивнішим, чим менші розміри каплі палива, тобто, чим більше воно розпилене.

Біля поверхності каплі палива виникає пароповітряна суміш,

яка загорається першою, а потім загорається рідке паливо.

4. Горіння газоподібного палива.

Бувають такі види горіння газоподібного палива:

1. Нормальне горіння.

2. Горіння в турбулентному потоці.

3. Дифузійне горіння.

1. Після загорання полум’я розповсюджується за рахунок постійної передачі теплоти від згорівших порцій палива до нових порцій, які поступили для горіння.

Якщо полум’я розповсюджується в нерухливому середовищі, або середовищі, яке рухається ламінарно, то теплота поширюється за рахунок теплопровідності. Такий процес горіння називається нормальним горінням.

При нормальному горінні швидкість переміщення полум’я залежить від теплопровідності. Таку швидкість переміщення полум’я називають нормальною швидкістю горіння. Вона залежить від складу горючої суміші, попередньої температури підігріву суміші і тиску. Підвищення температури попереднього підігріву горючої суміші приводить до значного збільшення швидкості горіння.

2. Горіння в турбулентному потоці. Цей вид горіння більше поширений чим горіння в спокійному середовищі. Горіння в турбулентному потоці можна розглядати, як більш складніший вид нормального горіння. Швидкість турбулентного горіння залежить від турбулентності потоку. Чим більше турбулентність, тим більша швидкість горіння палива.

3. Дифузійне горіння.

Воно проводить тоді, коли проходить перемішування газу і повітря і горіння проходить в одному об’ємі. Головну роль при дифузійному горіння має процес перемішування газу і повітря. Дифузійне горіння може проходити в ламінарному, турбулентному і перехідному режимах. Частіше всього дифузійне горіння має турбулентний вид.

Розрахунки горіння палива.

При розрахунках горіння палива визначають :

1. Теплоту згорання палива і тепловий еквівалент .

2. Кількість повітря для горіння одиниці (1 кг., 1м³) палива;

3. Кількість і склад продуктів горіння;

4. Температуру горіння палива.

Кількість повітря для горіння палива, кількість і склад продуктів

горіння визначають на основі даних про палива і реакцій горіння елементів і складових речовин даного палива. Для розрахунків можна прийняти, що повітря складається із 21% О₂ і 79% N₂ (по об’єму) , тобто N₂більше в повітрі від О₂ в

По масі повітря складається із 23,2 % О₂; 76,8 % N₂, тобто N₂

більше О₂в

На прикладі горіння С визначимо кількість повітря для горіння і кількість одержаних при цьому продуктів горіння. Розрахунок ведемо на 1 кг. С.

С + О₂ = СО₂

Молекулярна маса С= 12 кмоль; О₂=32 кмоль ,СО₂ = 44 к моль.

Із реакції С + О₂= СО₂, видно, що 12 + 32 = 44Для згорання 12 кг С потрібно 32 кг О₂ при цьому одержимо 44 кг СО₂. А для згорання 1 кгС потрібно ₂ Одержано

С + О₂ = СО₂

1 + 2,67= 3,67

Разом з киснем поступає N₂, якого по масі в 3,31 рази більше О₂

N₂= 2,67 3,31 = 8,79 кг.

Таким чином, для горіння 1 кг С потрібно повітря

О₂ + N₂ = 2,67 + 8,79 = 11,46 кг.

Азот в горінні участі не приймає і повністю переходе в продукти згорання.

Правильність проведеного розрахунку необхідно провірити по матеріальному балансу горіння.

Поступило С – 1 кг

О₂ – 2,67 кг.

N₂ - 8,79 кг.

В с ь о г о : 12,46 кг.

Одержано продуктів горіння

СО₂ – 3,67 кг.

N₂ - 8, 79 кг.

В с ь о г о : 12,46 кг.

Приход дорівнює розходу, значить розрахунок горіння Спроведений правильно.

Розглянемо горіння газоподібного палива на прикладі горіння Н₂

Н₂ + ½ О₂ = Н₂О

Із реакції горіння видно, що для горіння 1м³ Н₂ потрібно 0,5м³О₂ при цьому получаємо 1м³ Н₂О.

З О₂ поступає N₂, якого в повітрі більше О₂в 3,762рази.

N₂ поступить 3,762 0,5 =1,88 м³Таким чином потрібно повітря О₂ + N₂ = 0,5 + 1,88 =2,38 м³

Одержано продуктів горіння Н₂О +N₂ = 1м³ + 1,88 = 2,88 м³

Теоретичними витратами повітря називаються мінімальна кількість повітря, одержана розрахунком, яка необхідна для повного горіння одиниці ( 1кг, 1м³)палива (L_o, )Практично для горіння паливапотрібно більше повітря, чим одержано розрахунком (L_n)

Коефіцієнтом витрат повітря називається відношення n =

Для газоподібного палива n = 1,05 : 1,1

Для рідкого палива n = 1,1 : 1,25

Для твердого палива n = 1,2 : 1,7 .

Температура горіння палива. Розрізняють калориметричну ,теоретичну і практичну температури горіння палива.

Калориметричною температурою tк горіння називаєтьсятемпература, яку мали б продукти горіння при відсутності втрат теплоти в навколишнє середовище і на дисоціацію.

Вся теплота іде тільки на нагрів продуктів згорання. Калориметрична температура являється розрахунковою величиною.

Теоретичною температурою горіння tт називається температура , яку мали б продукти горіння при відсутності втрат теплоти на дисоціацію СО₂ і Н₂О, яка проходить при високих температурах.

2 СО₂ 2 СО + О₂ - Q

2H₂O 2 H₂ + О₂ - QЦя температура також являється розрахунковою величиною.

Практичною температурою горіння t пр. називається дійсна температура в печі з урахуванням втрат на дисоціацію і теплопередачу в навколишнє середовище.

Цю температуру визначають, як частину від калориметричної температури.

t пр. = h . tк

деh -коефіцієнт, який залежить від конструкції печі чи топки.

h=0,62: 0,82

Для визначення t к застосовують приближений метод.

Послідовність визначення t к .

1. Визначити теплоту згорання палива

2. Визначити об’єм продуктів горіння на одиницю палива і

склад продуктів горіння в %

3. Визначити дійсну тепломісткість 1м³ продуктів горіння

кДж / м³

4. По і пг визначити приблизну температуру t, якавідповідає

даній тепломісткості (Додаток 2, Долатав Г.П.)

5. Визначаємо тепломісткість продуктів горіння притемпературі t.

Одержана тепломісткість і_пг, відрізняється від і_пг. Якщо і_пг1 < і_пг, то задаємся температурою t₂ на 100⁰ С більше t₁ і визначаємо і_{пг 2} при температурі t₂

Дійсна тепломісткість продукти згорання і пг₂ > і пг > і пг.

По значенням температурt,іі пг2находимо калориметричнутемпературу горіння паливаt кскладемо пропорцію

( t₂ – t₁ ) : ( і пг₂ – і п.г₁ )

( t₂ – t_к ) : ( і пг₂ – і п.г )

t₂ = t₁ = 100⁰C

⁰С

6. Визначаємо дійсну (практичну) температуру горіння палива

УСТАТКУВАННЯ ДЛЯ СПАЛЮВАННЯ ПАЛИВА

Для спалювання твердого палива застосовують в основному топки, рідкого-форсунки, газоподібного – пальники.

1. Спалювання твердого палива.

Тверде паливо – кокс в ливарних цехах використовується, в основному, для плавки чавуну в вагранках. Його спалюють на днищі (лещаді) вагранки. Для горіння палива в вагранку через фурми подають повітря.

Інші види твердого палива для промислових печей використовуються рідко, воно використовується, в основному, в побутових цілях. Кускове тверде паливо спалюють в топках на колосниках. Топки бувають прості і напівгазові. В прості топці висота слою палива не повинна бути більшою 3-4-х діаметрів кусків. Все повітря, потрібне для горіння, подають під колосникову решітку при коефіцієнті витрат Горіння палива закінчується в топці .

Теплотехнічним недоліком простих топок є те, що вони знаходяться за робочим простором печі. Тому в робочому просторі печі відсутній факел, який здатний інтенсивно віддавати тепло матеріалу, що нагрівається.

Цей недолік частково усувають, застосувавши напівгазові топки. В напівгазових топках висота слою палива складає більше 4-х діаметрів кусків. В топці (по товщині палива) ідуть реакції

С+О₂=СО₂; СО₂+С =2СО

Н_2-О+С=СО+Н₂

Продукти неповного згорання (напівгаз) мають компоненти СО і Н₂ .

Їх використовують для подальшого опалювання в робочому просторі печі. В напівгазових топках 60% всього повітря поступає під колосникову решітку , а залишок повітря подають в робочий простір , де і проводиться допалювання напівгазу.

2. Форсунки для спалювання рідкого палива.

Для забезпечення горіння рідкого палива його необхідно добре

змішати з повітрям. Для цього паливо необхідно добре розпилити. Для розпилення рідкого палива використовуються форсунки.

Форсунки бувають:

1. високого тиску

2. низького тиску

В ливарних цехах в основному використовуються форсунки

низького тиску. Вони працюють при тиску повітря 5:6 кПа і тиску мазуту 10:20 кПа струмінь мазуту подають по центру повітряного потоку. Повітряний потік , що переміщається з великою швидкістю, розпилює струмінь мазуту. При тонкому розпиленні і доброму перемішуванні капель мазуту і повітря довжина факту одержується невеликою.

При недостатньому розпиленні і перемішуванні мазуту з повітрям

виділяється сажистий вуглець, який не встигає згоріти. Виникає копіть , і довжина факелу збільшується. Довжина факелу повинна забезпечити повне і економічне згорання мазуту в об’ємі топки чи печі і необхідні умови теплопередачі до деталей, що нагріваються.

В форсунках високого тиску розпилення мазуту проводиться паром

під тиском 300 : 1200 кПа чи компресорним повітрям під тиском 300-700 кПа.

Форсунка низького тиску працює наступним чином. Мазут подають в центральну трубку форсунки → В. Повітря подається в форсунку по двом трубкам (стрілки А і Б). Повітря , що подається по направленню стрілки А, призначено для розпилення палива, і його витрати не міняється , якщо зміниться витрата палива. Повітря , що поступає по направленню стрілки Б, призначається для виникнення і регулювання необхідної довжини факелу. Форсунка також може бути використана і для спалювання газоподібного палива. В цьому разі по направленню стрілки А в форсунку подається газ, а по направленню стрілки Б – повітря. Мазут в центральну трубку не подається.

3. Пальники для спалювання газу.

Для спалювання газоподібного палива застосовуються

пальники, які підрозділяються на:

1) пальники зовнішнього зміщування.

2) Пальники внутрішнього змішування.

В пальниках зовнішнього зміщування газ в повітрям перемішуються за пальником – в горілочному тунелі і в робочому просторі печі. Для пальників цього типу характерним є наявність довгого факелу. Для цих пальників потрібно підводити по трубопроводам і газ і повітря тому система трубопроводів ускладнюється . Пальники зовнішнього змішування мають широкий діапазон регулювання тиску газу і повітря (10 : 10000 Па). Ці пальники при невеликих розмірах мають велику теплову потужність і їх часто використовують на печах, які мають мало місця для розміщення пальників .

Пальник кріпиться болтами до пальникової плити, як прикріплена до каркасу печі. Носик пальника входить в заглиблення пальникової цегли з тунелем. Газ подається по трубі, що розташована по осі пальника . На кінці труби установлено змінне газове сопло, діаметр отвору якого визначається в залежності від продуктивності пальника. Для забезпечення спалювання газоподібного палива велике значення мають пальникові тунелі. Розміри тунелю повинні забезпечити стійке горіння палива і повне його спалювання в тунелі. Стійке горіння забезпечується великим діаметром тунелю порівняно з діаметром носика пальника. Діаметр тунелю Д повинен бути в 2,4 : 3 рази більше діаметра носика пальника ( d_н.п.) Довжина тунелю L повинне бути в 2,4 : 2,7 рази більше Д.

В пальниках внутрішнього змішування газ з повітрям змішується в самому пальнику. Із пальника в пальниковий тунель поступає добре перемішана газоповітряна суміш.

Із пальників внутрішнього змішування найчастіше використовуються інжекційні пальники, які по конструкції бувають однопровідні і двохпровідні . Крім того інжекційні пальники бувають багатосопловими і панельними.

Інжекційні пальники працюють при коефіцієнті витрат повітря п = 1,03 : 1,05; Принцип роботи пальника заключається в наступному. Горючий газ під тиском виходить із газового сопла в циліндричну частину змішувача. Через кільцеву щілину між газовим соплом і змішувачем внаслідок розрідження яке виникає в наслідок дії струї газу, в змішувач підсмоктується атмосферне повітря. При проходженні по циліндричній частині змішувача газ і повітря перемішуються - проходе приготовлення газоповітряної суміші, яка поступає в носик пальника і через отвір поступає в пальниковий тунель, в якому і згорає.

При зміні витрат газу міняється кількість повітря, що підсмоктується . Розміри пальника вибрані так, що при зміні витрат газу коефіцієнт витрат повітря автоматично піддержується постійним.

Інжекційні однопровідні пальники працюють при тиску природного газу перед пальником 80-600 кПа. При меншому чи більшому тиску порушується автоматична піддержка постійного коефіцієнту витрат повітря.

Інжекційні двохпровідні пальники використовують в тих випадках коли тиск газу недостатній для установки інжекційних однопроводних пальників . В двохпровідних пальниках повітря підсмоктує газ. Тиск газу близький до атмосферного піддержують спеціальним регулятором тиску. Повітря через сопло поступає в змішувач, куди підсмоктується і газ. Кількість повітря , що потрібне для спалювання природного газу, приблизно в 10 раз більше кількості газу, тому навіть невеликого тиску повітря достатньо для того, щоб підсмоктати потрібно кількість природного газу.

Інжекційний багатосопловий пальник являє собою інжекційний однопровідний пальник, який має сім змішувачів і сім газових сопел. Газ поступає із семи сопел в сім змішувачів, а готова газоповітряна суміш потім з’єднується в загальному носику і через отвір якого поступає в пальниковий тунель.

Інжекційний панельний пальник використовується для рівномірного нагріву пічного простору . Газоповітряна суміш із змішувача поступає в загальну камеру, яка має велику кількість невеликих отворів рівномірно розміщених на стінці зверненої до робочого простору печі. В отвори встановлені трубки по яким газоповітряна суміш поступає в тунелі. Число тунелів дорівнює числу отворів. В кожному тунелі спалюється невелика кількість палива. Панельні пальники забезпечують високу рівномірність нагріву і використовуються в тих випадках, коли не можна нагрівати деталі факелом.

Для нагріву металу в захисному газі використовують електричні і полум’яні печі. В полум’яних печах не допускається попадання в робочий простір печі продуктів горіння палива, бо атмосфера печі буде порушена. В цьому разі газоподібне чи рідке паливо спалюють в радіаційних трубах. Труби виготовляють із жаростійкої сталі, яка містить до 35% Ni і 25% С_г. Радіаційні труби можуть довгий час працювати при температурі поверхні труби ⁰С.Піч при цьому нагрівається до 950 ⁰С. Труби розміщають в печі на стінах, склепінні і поді. Випромінювальна поверхня труби 0,5: 1м₂

Радіаційна труба складається із :

1) Пальника ,

2) Випромінювальної труби,

3) Устаткування видалення із труби продуктів горіння

4) Устаткування для підігріву повітря , що іде на горіння, за рахунок теплоти продуктів горіння.

1. Пальники для радіаційних труб практично нічим не відрізняються від

пальників для спалювання газоподібного палива.

2. Випромінювальні труби по конструкції бувають прямі, петлеподібні , тупикові, О- подібні. Конструкція труби залежить від конструкції печі, форми робочого простору, роз положення печі в цеху і т.д.

а) Пряма

б) Петлеподібна

в) Тупикова

г) О – подібна ;

Конструкції труб.

3. Для видалення із труби продуктів горіння застосовують димососи.

4. Для підогріву повітря, що йде на горіння , за рахунок теплоти продуктів горіння застосовують рекуператори.

Рекуператор – це теплообмінний апарат для передачі тепла від одного газу до другого через стінку.

ОСНОВИ ТЕОРІЇ ЕЛЕКТРИЧНОГО НАГРІВУ

Питання:

1. Типи електропечей .

2. Нагріваючи елементи опору.

3. Електрична дуга.

4. Електронно-променевий нагрів.

1. Типи електропечей.

В ливарному виробництві використовують велику кількість різних електропечей, які підрозділяються на:

1) плавильні ;

2) Нагрівальні (для термообробки );

3) Сушарки.

Електропечі класифікують по способу перетворення електричної енергії в теплову і способу підводу тепла до матеріалу , що нагрівається . В електропечах нагрів виконується по методу опору, електричною дугою, індукційним методом і електронним променем.

Позначення плавильних печей складається із букв і цифр.

Позначення плавильних печей складається в основному із трьох букв , декількох цифр і допоміжних букв.

Перша буква означає спосіб нагріву:

Д- дуговий; І- індукційний; О-опору; Е - електронний.

Друга буква визначає метал, для правки якого назначається піч : С – сталь; Ч - чавун; А – алюміній ; М- мідь і її сплави і т.д.

Третя буква означає основний конструктивний признак печі: для дугових печей П - поворотне склепіння, Б - барабанна, для індукційних печей Т - тигельна , К – канальна для печей опору К – камерна і т.д. Цифри після букв в плавильних печах означають вмістимість печі в тоннах.

Н а п р и к л а д: ДСП-12 – дугова сталеплавильна з поворотним

склипінням місткістю 12 т.

ДМБ-0,5 – дугова, мідеплавильна, барабанна,

місткістю 0,5 т.

ІСТ- 0,4 – індукційна, сталеплавильна тигельна,

місткістю 0.4 т.

ОАК –1 - піч опору для плавк алюмінієвихсплавів,

камерна, місткістю 1т.

2. Нагрівальні елементи опору.

Нагрівальні елементи опору бувають металічні і керамічні. Частіше приміняються металічні елементи, які використовують частіше всього в термічних печах, в плавильних печах, для плавки легкоплавильних сплавів на основі Аl , Мg і ін.

Металічні нагрівальні елементи виготовляють із спеціальних сплавів, що мають великий електричний опір і великий термін служби при високих температурах.

Сила струму, що протікає по проводнику , (а)

Потужність Р = U ∙ I ( вт)

При протіканні по проводнику електричного струму проходить перетворення електричної енергії в теплову. Регулюючи напругу і опір провідника можна добитися виділення необхідної кількості теплової енергії.

Напругу регулірують трансформаторами. На термічних печах напруга може мінятися від 5 до 380 В. Для цієї цілі використовують пічні трансформатори, які розраховані на передачу великої кількості електричної енергії.

Опір провідника (нагрівача) міняють, міняючи його довженну чи переріз.

Електричний опір провідника можна розрахувати по формулі

r

де r - питомий електроопір матеріалу провідника, Ом м.

ℓ - довжина провідника, м.

S – площа поперечного перерізу провідника , м² .

В залежності від температури в робочому просторі печі приміняють відповідні матеріали нагрівачів: до 1100⁰С – в основному нагрівателі із хромонікелівих сплавів, для температур 1100⁰С : 1300 ⁰С – керамічні нагрівачів.

Більшість термічних печей мають нагрівач із ніхрома – сплава Nі і Сч, які виготовляються у вигляді проволоки або стрічки. Нагрівачі із проволоки виготовляються у вигляді спіраліабо зигзага.

Нагрівачі, виготовленні литвом використовують тоді, коли важко підібрати нагрівачі із прокату . Такі нагрівачі приміняють при температурі пічного простору 950-1050⁰С .

Для підогріву води, масла і т.п. приміняють трубчаті електронагрівателі (ТЕН ). ТЕН складається із трубки із жароміцні або вуглецеві сталі, в середині якої розміщена спіраль із ніхромової проволоки. Спіраль розміщення по осі трубки, а простір між спіраллю і стінкою трубки заповнений порошком із оксиду магнію який має добрі електроізоляційні властивості і високу теплопровідність. Довжина трубки може бути до 1м. По кінцям трубки установлюють ізолятори з розміщеними в них виводами, до яких прикріплена спіраль. Трубку в зборі можна легко згинати і придавати їй любу форму.

Переглядів: 1376