Промышленные печи и газовое хозяйство заводов - Щукин А.А.
Скачать (прямая ссылка):
Соотношение величин m и Тс характеризуют режимы теплообмена и характер, температурных графиков. Так, при т>0 и TcjTi<l будет противоток, а при ГС/ЗГt> 1—
прямоток, причем для каждого случая можно выделить три характерные разновидности режимов изменения температур теплообменивающих-ся тел. Это показано на рис. 5-13. При /я=0 и TcJTi = l имеет место камерный режим теплообмена.
Комплекс Bi/Ио характеризует соотношение между критериями Bi и И, характеризующими роль излучения-н конвекции. Прн Bi/Ис =0 (ак—>-0) происходит только излучение; возрастание Bi/Ие свидетельствует об увеличении доли конвективной теплопередачи. Прн Bi/Ие = °= (СПр—»-0) будет иметь место только конвективный' теплообмен.
Практически при проведении-расчетов печь делится на несколько таких участков, на каждом нз которых расчетная температура газов* может быть принята постоянной (rr=const). При этом условии продолжительность радиационно-конвективного нагрева ленты
s си Bi
¦I
Прямоток. Tc/Tj >1
Tt<Te<Tt+T,
db^db Ж cff
Тс~Т,+Тг
dTi dTz Ж=Ж
Тс>Т} + Тг
dTt dTz 1Г>Ж
Кф
и
(ф" — Ф^; (5-83)
Рис. 5-13. Влияние параметров Тм и m на температурные режимы теплообмена прн противо- и прямоточном движении материалов.
118
здесь кф — коэффициент формы (для пластины &ф = 1); сы—теплоемкость материала.
Значения параметра Ф находятся по графикам, приведенным а [Л. 25, стр. 58-59].
5-12. РЕЦИРКУЛЯЦИЯ ГАЗОВ КАК СРЕДСТВО РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ И ПОВЫШЕНИЯ ТЕПЛОВОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПЕЧЕЙ
При использовании мазута и природного газа в печах с рабочими температурами менее 1000°С, а иногда и в печах с температурами менее 1300°С часто прибегают к сжиганию газа с повышенными избытками воздуха.
Такой способ понижения температуры газов невыгоден, так. как увеличение избытка воздуха неизбежно вызывает увеличение потерь тепла с уходящими газами и, следовательно, возрастание расхода топлива и снижение к. п. д.
При работе с повышенными избытками воздуха подогревать воздух не имеет смысла, так как при этом будет повышаться температура горения и возникать необходимость еще большего увеличения и без того большого избытка воздуха.
Правильным выходом из положения является устройство рециркуляции дымовых; газов. В правильных печах чаще всего нет ограничений для температуры факела, так как производительность определяется внешним теплообменом (если расплавленный металл стекает с кусков шихты). Поэтому в плавильных печах рециркуляция газов не применяется, но в нагревательных печах нагрев лимитируется внутренним теплообменом, т. е. теплопроводностью слитков или массивных заготовок. Перегрев металла на поверхности недопустим из-за пережога или появления трещин в результате наличия чрезмерного температурного градиента. В печной технике применяются внутренняя и внешняя рециркуляция газов.
При внутренней рециркуляции газов отдельные струи факелов захватывают продукты горения более или менее остывшие (в результате отдачи тепла обрабатываемым изделиям в самом рабочем пространстве
печи). Температура каждого факела при этом понижается. Количество газов, вовлеченных в движение горящей струи, оказывает влияние не
Горячий воздух
Осевой вентилятор а)
Рис. 5-14. Схемы внешней рециркуляции газов.
л — при помощи осевого вентилятора; б — при помощи инжекционной горелки.
только на величину и характер распределения температур в рабочей камере, но и на процесс горения газа, так как при смешивании обедняется горючая смесь и от этого удлиняется факел. Скорость струи в любом сечении, а также кратность циркуляции, как уже сказано, зависит от расстояния сечения от устья горелки I, выраженного числом диаметров сопла горелки й, т. е. от отношения l/d. Чем больше это отношение, тем больше кратность циркуляции. Следовательно, для создания большей кратности циркуляции следует брать сопла малого диаметра, т. е. разделять поток газа на ряд малых струй. При таком рассредоточении отдельные струи быстро теряют свою индивидуальность, что способст-
119
вует равномерному распределению температур. Кратность циркуляции будет тем больше, чем больше энергия струй затрачивается на преодоление сопротивлений, возникающих при циркуляции газов. Внутренняя циркуляция создается обычно в среднетемпературных печах с рабочей температурой 1 300—1400°С и менее (печи для нагрева металла перед ковкой, штамповкой, обжиговые печи и т. д.). При ней возможно осуществлять подогрев воздуха, идущего на горение газа в рекуператорах для использования тепла газов, отходящих из рабочих камер печей. Другим примером внутренней циркуляции является нагревательный колодец, показанный на рис. 1-9.
При внешней рециркуляции газов газы отбираются за пределами рабочего пространства печи и возвращаются в топку или р рабочую камеру печи при помощи вентилятора или за счет разрежения, создаваемого газовыми горелками (рис. 5-14). В печи при этом возникает циркулирующий газовый поток, к которому для возмещения расхода тепла добавляется некоторое количество свежих топочных газов с высокой температурой. Такое же количество газов (по массе) должно при установившемся режиме отводиться от циркуляционного потока, в противном случае имело бы место накопление газов в печи.
