Расчет пятизонной методической печи

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………….. 6
ТЕОРИТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ.........…………...………………………...……… 7
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ…………………………….................................... 10
ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………................................................... 27
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК.....................................……………….. 28

ВВЕДЕНИЕ

Методическая печь – проходная печь для нагрева металлических заготовок перед обработкой давлением (прокатка, ковка, штамповка). В свою очередь проходной печью называется печь непрерывного действия, в которой нагреваемые заготовки движутся вдоль печи, перемещаемые толкателем, рольгангом или другими механизмами.
В методической печи заготовки обычно передвигаются навстречу движению продуктов сгорания топлива; при таком противоточном движении достигается высокая степень использования теплоты, подаваемой в печь. Хотя встречаются прямоточные и прямопротивоточные печи.
 Заготовки проходят последовательно три теплотехнические зоны: методическую (зону предварительного подогрева),
 сварочную (зону нагрева)
 томильную (зону выравнивания температур в заготовке).
Методические печи классифицируют:
 по числу зон отопления в сварочной зоне плюс методическая зона, и, если есть, томильная зона (2-, 3-, 4-, 5-зонные);
 по способу транспортирования заготовок (толкательные, с подвижными балками и др.);
 по конструктивным особенностям (с нижним обогревом, с наклонным подом, с плоским сводом и т.д.).
Методические печи отапливают газообразным или жидким топливом с помощью горелок или форсунок.
Преимущество многозонных печей перед двухзонными: гибкость в регулировке режима нагрева и, соответственно, меньший расход топлива при высоком качестве нагрева металла.
Недостаток: усложнение конструкции системы отопления.
Под качеством нагрева понимается: точность получения заданных температур в конце нагрева, величина окисления и обезуглероживания поверхности заготовок, точность сохранения формы заготовок после воздействия термических напряжений.
Ориентировочные значения отдельных показателей качества:
 температура нагрева заготовок в методических печах – 1100-1250 °С;
 перепад температуры в конце нагрева – 400-1000 °С/метр толщины заготовки;
 количество окислившегося металла – 0,5-2 %;
 толщина обезуглероженного слоя – 0,5-1,5 мм.
Одновременно температура поверхности сначала резко увеличивается (скорость нагрева максимальная), а затем повышается медленнее (скорость нагрева падает) с постепенным увеличением скорости к концу методической зоны.


ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Толкательная печь – методическая печь, в которой перемещение заготовок вдоль печи происходит с помощью внешнего устройства – толкателя. В настоящее время разработано большое количество толкательных печей, отличающихся числом зон, наклоном подины, конструкцией свода и способом утилизации теплоты дымовых газов.
Рассмотрим в виде примера трехзонную печь двухстороннего нагрева с наклонным подом, оборудованную керамическим блочным рекуператором для нагрева воздуха и инжекционными горелками (рисунок 1).
Особенностью данной печи является отсутствие вентилятора. Воздух засасывается за счет разрежения, создаваемого активной струей газового топлива горелок. Кроме этого, разрежение создает разогретый рекуператор, который действует как дымовая труба.
Керамический рекуператор изготавливается из блоков размером примерно 300 250 250 мм. Внутри отдельных блоков имеются четыре отверстия для прохода воздуха, а наружная поверхность выполнена фигурной. В результате при сочленении блоков между ними появляются полости для прохода дыма в направлении, перпендикулярном движению воздуха.

Рисунок 1- Трехзонная толкательная печь
1 - окно посада; 2 - смотровые окна; 3,4,5 - глиссажные и вертикальные опорные трубы; 6 - металлические балки каркаса; 7 - инжекционные горелки; 8 - трубопровод горячего воздуха; 9 - трубопровод газа; 10 - окно выдачи; 11 - окна для уборки шлака; 12 - сборный канал горячего воздуха; 13 - керамический рекуператор;14 - дымовой боров.



Особенностью данной печи является отсутствие вентилятора. Воздух засасывается за счет разрежения, создаваемого активной струей газового топлива горелок. Кроме этого, разрежение создает разогретый рекуператор, который действует как дымовая труба.
Керамический рекуператор изготавливается из блоков размером примерно 300 250 250 мм. Конструкция блочного рекуператора очень простая. Внутри отдельных блоков имеются четыре отверстия для прохода воздуха, а наружная поверхность выполнена фигурной. В результате при сочленении блоков между ними появляются полости для прохода дыма в направлении, перпендикулярном движению воздуха.
Достоинство блочного рекуператора в низком гидравлическом сопротивлении для прохода дыма и воздуха.


ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Расчет горения смешанного топлива
Задача:
Рассчитать пятизонную методическую печь с нижним обогревом производительностью Р для обогрева слябов с заданным сечением. Конечная температура поверхности t_м^кон. Перепад температуры по сечению сляба в конце нагрева Δt_^кон. Материал слябов сталь 35. Топливо смесь природного и доменного газов с теплотой сгораниеQ_н^р. Воздух подогревается в рекуператоре до tв.
Таблица 1
Исходные данные для расчета
Производительность Толщина Ширина Длина Tкон ΔT Q Tв Влага в газах
250 350 1500 10500 1200 50 12 450 30
Таблица 2
Состав природного газа
Вариант СО2 N2 СН4 С2Н6 С3Н8 С4Н10 С5Н12
2 0,1 2,8 93 1,8 - 2,2 0,1
Таблица 3
Состав доменного газа
Вариант СО2 СО СН4 Н2 N2
2 10 29 0,2 2,8 58
Решение:
рассчитываем состав влажных газов

Х_вл=Х_сух*(100/(100+0,1242W))

Состав влажного газа:

Х_вл=0,1242W=3,726 %

Х_(дом,прир)^вл=Х_(дом,прир)^сух*0,964

Таблица 4
Природный газ, % Доменный газ, %
СО2=0,096 СО2=9,641
N2=2,699 СО=27,958
СН4=89,659 СН4=0,193
С2Н6=1,735 Н2=2,699
С4Н10=2,121 N2=55,917
С5Н12=0,096
Найдем низшую теплоту сгорания газов:



Q_H^прир=358*89,659+636*1,735+1185*2,121+1465*0,096=35,856 〖МДж/м〗^2

Q_Н^дом=358*92,926+913*0,5748+1185*0,5748=3,931〖 МДж/м〗^2

Найдем состав смеси газа:

Тема данной работы "Расчет пятизонной методической толкательной печи."
В данной работе приведен расчет пятизонной методической печи. Преимущество многозонных печей – гибкость в регулировке режима нагрева и, соответственно меньший расход топлива при высоком качестве нагрева металла.
Моя задача заключается в вычислении необходимых параметров, зная конечную температуру металла, используя теоретические данные и не меняя технологию нагрева.