Печі нагрівальні для термічної обробки

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

ВСТУП
Пластична деформація і термічна обробка металу протікає при високих температурах. Основними агрегатами для нагріву металу є печі, в яких виділяється теплота в результаті горіння палива або перетворення електричної енергії.
Печі повинні відповідати таким вимогам:
1. Забезпечувати високу продуктивність при заданих технологічних умовах нагрівання.
2. Мінімальний питома витрата палива.
3. Можливість зміни продуктивності та асортименту нагріваються виробів.
4. Наявність механізації завантаження і вивантаження виробів.
5. Простата і безпеку обслуговування та ремонту.
6. Можливість автоматичного управління піччю.
У кузнях крупно серійного і масового виробництва велике поширення отримали печі, що мають велику продуктивність.
У штовхальних прохідних печах завантаження і вивантаження здійснюється безперервно.
Сучасні нагрівальні печі мають механізми завантаження і вивантаження виробів і просування їх в печі;
Передбачено автоматичне регулювання теплового режиму;
Для отримання без окисного нагріву металу застосовують печі із захисною, контрольованою атмосферою.
Сучасні кузнечопресового цехи оснащені швидкохідними машинами для обробки металів тиском. Для їх безперебійного забезпечення гарячими заготовками потрібні механезірование нагрівальні печі. Нагрівання виробів під термічну обробку здійснюється в прохідних печах (масове виробництво).

1 ПРИЗНАЧЕННЯ ПЕЧІ І ПРИНЦИП ЇЇ РОБОТИ
Печі нагрівальні застосовуються для термічної обробки однорідних за формою і розмірами виробів.
Кінцева температура нагріву металу в цих печах до 1150 о С.
Печі цього типу можуть застосовуватися як для роботи із звичайною пічної атмосферою (індекс ТТО), так і з штучної атмосферою (індекс ТТЗ). В останньому випадку печі виконуються з муфелірованіем полум'я (печі з раціональними трубами) або з муфелірованіем садки (печі муфельні).
Агрегати толкального типу застосовуються для комбінованої термічної обробки, наприклад гарт - відпустка - нормалізація - цементація (або нітроцементація) і ін
У залежності від встановленого режиму термічної обробки кінцева температура нагріву металу може бути нижче гранично-допустимої для печей штовхальних (1150 о С). У цих випадках можливе включення до складу агрегатів печей в модифікації з граничною температурою 650 о С.
При низькій відпустці (200 о С) передбачаються два типи розміру штовхальних печей в модифікації до 200 о С. Для інших випадків низького відпустки рекомендується електронагрів.
У комплект установки печі входять власне піч, штовхач для пересування піддонів, виштовхувачі, піддони, кошти повернення піддонів, прилади теплового контролю і автоматики, а також у випадках застосування штучної атмосфери - установка (або станція) приготування відповідної атмосфери.
До складу агрегатів залежно від їх призначення, крім відповідних печей можуть входити баки гартівні і замочені, камери охолодження, мийні машини і відповідні оброблюваної продукції засоби внутріагрегатного транспорту (конвеєри, перекидачі та ін.)
При комплектації агрегатів допоміжне обладнання варто вибирати за IV частини керівного матеріалу для спеціальних виробів може застосовуватися спеціальне допоміжної обладнання.
Нагріваються вироби викладаються на піддони з жаротривкої сталі. Размеряя піддонів сертифіковані і узгоджені з прийнятими площами підлог печей. Печі опалюються природним газом або нафтовим паливом (мазутом), спалюється за допомогою типових пальників або форсунок.
Для підігріву повітря, що йде на горіння, в печах працюють на газі низького тиску, застосовуються трубчасті або голчасті чавунні рекуператори. При опаленні печей мазутом голчасті рекуператори повинні мати захисні секції з термоблоків. Якщо печі опалюються газом середнього тиску, із застосуванням інжекторних пальників, рекуператори не встановлюються, і повітря для горіння не підігрівається.
Продукти горіння відводяться під парасольку і далі в витяжну трубу або кабана і туманне трубу.
Печі з неіскусственной атмосферою опалюються тими ж видами палива при муфелірованіі садки і тільки природним газом при муфелірованіі полум'я. Печі з муфелірованіем полум'я можуть бути як з вертикальним розташуванням радіаційних труб, так і горизонтальним.
У печах з штучної атмосферою встановлюються спеціальні вентилятори для перемішування і рециркуляції пічної атмосфери з метою інтенсифікації та рівномірності процесів термообробки.
Тепловий режим і режим тиску в печах підтримується автоматично.
Печі й агрегати встановлюються на фундаменти.
Печі цього типу можуть виконуватися однорядними або при великій продуктивності дворядними.
Висота робочого простору печей приймається ~ 0,8 від ширини, але може уточнюватися за погодженням з провідною проектною організацією.
Кладка печей виконується з шамотної, шамотного легковісного, діатомового і глиняного (червоного) цегли і полягати в зварний металевий каркас з обшивкою з листової сталі.
Продуктивність печей змінюється, залежно від марки сталі, виду термообробки, палива і повинна уточнюватися в кожному конкретному випадку.
У зв'язку з розвитком техніки радіаційного нагріву застосування муфельній нагріву обмежена.
Штовхальна піч з нижніми топками для термічної обробки та нормалізації штампованих заготовок або для нагріву заготовок з кольорових сплавів. Нормалізація - нагрівання до пластичного стану. Піддони з деталями встановлюють за допомогою монорейки на стіл завантаження і штовхачем подаються в піч. Заслінка, переміщаючись по чавунної рами, щільно закриває робоче вікно. Газ, спалюється в нижніх топках, подається пальниками. Продукти горіння виходять із топок через бічні канали, обігрівають садку і видаляються через димоходи, над якими встановлено рекуператор для нагрівання повітря. Для усунення підсосів холодного повітря в торцевій стінці встановлені два пальники і виконані топкові канали. Після нагрівання виробів піддон викочується по похилій площині на наступну операцію. У печі є дві теплові зони з автоматичним регулюванням температурного режиму.
Для вимірювання температури в нагрівальних печах переважно застосовують термопари. Сутність їх роботи полягає в тому, що в місці з'єднання двох нагрітих електродів з різних матеріалів або сплавів виникає термоелектрорушійної сила (т. е.. Р. с.), Якщо на двох кінцях цих провідників підключити чутливий мілівольтметр, то він покаже величину т. е.. д. с.
Спаї електродів поміщають в середовище з температурою, яку потрібно виміряти. Вільні кінці термопари, до яких приєднують з'єднувальні дроти, розташовують у місцях з нижчим і постійною температурою. Для захисту від механічних пошкоджень електроди, попередньо ізольовані один від одного порцелянової ізоляцією (намистом), укладають у металеві трубки (або при температурі вище 1200 о С в порцелянові трубки).
Найбільше застосування отримали платинородієві - платинова (ТПП), хромель-алюмелеві (ТХА) і хромель-Копєлєвим (ТХК) термопари. При тривалій експлуатації термопарами ТПП можна вимірювати температуру до 1300 о С, термопарами ТХА до 1100 о С і термопарами ТХК до 600 о С. При короткочасних вимірах межі вимірюваних температур підвищується для всіх термопар на 200 о С.
При установці термопар в робочому просторі печі важко забезпечити сталість температури їх вільних кінців. Для перенесення вільних кінців термопар в зону постійних температур застосовують спеціальні компенсаційні проводи, що подовжують як би електроди термопар. Ізоляція компенсаційних проводів має різну розпізнавальне забарвлення для правильного підключення їх до електродів термопар.
Для вимірювання т. е.. д. с. застосовують переносні показові мілівольтметри, щитові показують мілівольтметри і самописні мілівольтметри на одну, три і шість точок вимірювання.
Всі мілівольтметри є приладами магнітоелектросістеми, у яких в полі постійного магніту обертається рамка, намотана з тонкої дроту на залізні сердечники.
Струм до рамки підводиться від термопари. При проходженні електроструму через рамку виникає магнітне поле, яке взаємодіє з магнітним полем магніту, в результаті чого рамка провертається. При повороті рамки спіральні пружинки закручуються, а при зникненні поля повертає стрілку мілівольтметра в нульовий, вихідне положення.
Кожному значенню т. е.. д. с. відповідають певний кут повороту рамки; при цьому по положенню стрілки мілівольтметра визначають силу струму в ланцюзі, а отже, і вимірювану температуру. Потенціометри застосовують для безперервного вимірювання та реєстрації температур, а також для автоматичного регулювання теплових процесів. Джерело живлення, е.. д. с. замкнутий через вимикач на ланцюг, що складається з постійного баластного опору, реостата і реохорда. Термопара, розвиваюча т. е.. д. с. підключається до початку реохорда і до двигуна реохорда; полярність з'єднання повинна відповідати прийнятій схемі, тобто вимірюємо т. е.. д. с. й ел. д. с. джерела живлення повинні бути спрямовані на зустріч один одному.
Силу робочого струму в ланцюзі реохорда встановлюється перед початком виміром. Робочий струм в ланцюзі реохорда встановлюють зазвичай раз на зміну. У автоматичних електронних потенціометра цю операцію виконують натисканням на кнопку «стандартизація струму».
Безперервно вимірюють, записують і регулюють температуру електронними автоматичними потенціометрами, у яких як нуль - гальванометра використовують електронний підсилювач.


Малюнок 1 - штовхальна піч
1. Штовхач
2. Стіл завантаження
3. Заслінка
4. Димохід
5. Чавунна рама
6. Рекуператор
7. Пальники
8. Топкові канали
9. Похила площина
10. Пальники

2 РОЗРАХУНОК ГОРІННЯ ПАЛИВА
Піч опалюється природним газом родовища «курдюмское».
Коефіцієнт витрати палива n = 1
Таблиця 2.1 - Склад природного газу
CH 4
C 2 H 6
C 4 H 10
N 2
92,2%
0,8%
1,0%
6,0%
Хімічні реакції горіння.
CH 4 + 2O 2 = CO 2 + 2H 2 O
C 2 H 6 + 3,5 O 2 = 2CO 2 + 3H 2 O
C 4 H 10 + 6,5 O 2 = 4CO 2 + 5H 2 O
N 2 ТОП → N 2 ПР ГІР
Розрахунок ведемо на 100 м 3 газу

2.1 Розрахунок кількості повітря, кількості продуктів горіння та їх склад
Таблиця 2.2 - Розрахунок горіння палива
Паливо
Повітря
Продукти горіння
Склад-
ляющие
Содер-
жание у%
Колі-
кість
в м 3
O 2
N 2
Всього
CO 2
H 2 O
O 2
N 2
Всього
CH 4
C 2 H 6
C 4 H 10
N 2
92,2
0,8
1,0
6,0
92,2
0,8
1,0
6,0
184,4
2,8
6,5
193,7 *
* 3,76 =
= 728,3
193,7 +
+728,3 =
= 922
92,2
1,6
4
-
184,4
1,6
5
-
-
-
-
-
728,3 +
+6 = 734,3
97,8 +191 +
+734,3 =
= 1023,1
100
100
193,7
728,3
922
97,8
191
-
734,3
1023,1
Коеф-
фициент
витрати
повітря
n
n = 1
склад у%
21
79
100
9,56
18,67
-
71,77
100
n = 1,1
кількість
в м 3
213,07
801,13
1014,2
97,8
191
9,91
807,73
1106,44
n = 1,1
склад у%
21
79
100
8,84
17,26
0,90
73
100
2.2 Розрахунок калориметричної температури горіння
а) визначаємо нижчу теплотворну здатність палива.
Q p н = 358 * СН 4 + 640 * С 2 Н 6 + 1180 * З 4 Н 10 кДж / м 3
де СН 4, С2Н 6, З 4 Н 10 - процентний вміст відповідних складових палива.
Q p н = 358 * 92,2 + 640 * 0,8 + 1180 * 1 = 33007,6 + 512 + 1180 = 34699,6 кДж / м 3
б) визначаємо кількість які утворилися продуктів горіння.
Vg | = Vg / 100 м 3 / м 3
Vg | = 1106,44 / 100 = 11,0644 м 3 / м 3
в) Знаходимо тепломісткість продуктів горіння.
i 0 = Q p н / Vg | кДж / м 3
i 0 = 34699,6 / 11,0644 = 3136,15 кДж / м 3
г) За отриманим тепломісткість визначаємо ймовірну температуру горіння t1.
t 1 = 1900 0 C
д) Знаходимо тепломісткість при температурі t1.
i 1 = 0,01 * t 1 * (CO 2 * C t1 CO2 + H 2 O * C t1 H2O + N 2 * C t1 N2) кДж / м 3
де СО 2, Н 2 О, N 2 - процентний вміст продуктів горіння;
C t 1 CO 2, C t 1 H 2 O, C t 1 N 2 - теплоємність відповідних продуктів горіння при температурі t1.
е) Задаємо значення температурі t 2.
t 2 = t 1 +100 0 C
t 2 = 1900 + 100 = 2000 0 C
ж) Знаходимо тепломісткість продуктів горіння при температурі t 2 (аналогічно i 1)
i 1 = 0,01 * 1900 * (8,84 * 2,42 + 17,26 * 1,93 + 73 * 1,48) = 3092,2 кДж / м 3
i 2 = 0,01 * 20000 * (8,84 * 2,43 + 17,26 * 1,94 + 73 * 1,49) = 3274,7 кДж / м 3
Оскільки i 1 <i 0> i 2 значення калориметричної температури знаходимо методом інтерполяції
t k = t 1 + (i 0 - i 1) / (i 2 - i 1) = 1900 + (3136,15 - 3092,2) / (3274,7 - 3092,2) = 1900,24 0 C
з) Знаходимо t пр при η = 0,62 ... 0,82
t пр = η * t k
t пр = 0,72 * 1900,24 = 1368,2 0 З
2.3 Матеріальний баланс горіння
Надійшло газу 100 м 3, у тому числі кг.
Отримано продуктів горіння
CH 4 = 92,2 * 16/22, 4 = 65,9
CO 2 = 97,8 * 44/22, 4 = 192,1
C 2 H 6 = 0,8 * 30/22, 4 = 1,07
H 2 O = 191 * 18/22, 4 = 153,5
C 4 H 10 = 1,0 * 58/22, 4 = 2,6
O 2 = 9,91 * 32/22, 4 = 14,6
N 2 = 6 * 28/22, 4 = 7,5
N 2 = 807,73 * 28/22, 4 = 1009,7
77,07
1369,46
Повітря: О 2 = 219,07 * 32/22, 4 = 304,39
N 2 = 801,13 * 28/22, 4 = 1001,41
1305,8
Σ прих = 77, + 1305,8 = 1382,87 кг
Σ расх = 1369,46 кг

3 РОЗРАХУНОК НАГРІВУ МЕТАЛУ
Нагрівання металу в печах є дуже важливою операцією. Метал бажано нагрівати швидко, тому що в цьому випадку зменшується його чад, збільшується продуктивність печі і зменшує питома витрата палива на нагрів. З цих міркувань доцільно вибирати оптимальний температурний режим печі, що забезпечує з одного боку, швидке нагрівання металу, а з іншого, не створює у нагреваемом металі надмірних механічних напружень, які можуть призвести до утворень тріщин.
Тривалість нагрівання металу до заданої температури є важливим параметром, що визначає продуктивність печі та її габаритні розміри.
Розрахунок нагрівання металу починається з визначення критерію Bi.
Критерій Bi проводить кордон «тонших», «масивних» тел.
Bi ≤ 0,25 - тіло «тонке»
Bi> 0,5 - тіло «масивне»
Bi = α Σ * S / λ
де
S - прогрівається товщина, м. Нагрівання односторонній.
S = 0,09 м
λ - середній коефіцієнт теплопровідності, Вт / (м * о С)
λ 20 = 51,9 Вт / (м * о С)
λ 800 = 25,9 Вт / (м * о С)
λ сер = λ 20 + λ 800 / 2 = 51,9 +25,9 / 2 = 38,9 Вт / (м * о С)
α Σ - сумарний коефіцієнт тепловіддачі від газу до металу, Вт / (м 2 * о С)
α Σ = 0,092 * (Т п / 100) 3
Т п - температура печі кінцева, о С
Т п = t н + 273 +50
Т п = 800 + 273 + 50 = 1 123 о С
α Σ = 0,092 * (1123/100) 3 = 130,3 Вт / (м 2 * о С)
Bi = 130,3 * 0,09 / 38,9 = 0,3 - тіло «масивне»
τ н =
де
m - коефіцієнт масивності.
m =
К 2 - коефіцієнт усереднення теплового потоку по перерізу тіла.
До 3 - коефіцієнт усереднення різниці температури в тілі.
m =
S - характерний розмір тіла, м
С - питома теплоємність металу, Дж / ​​(кг * о С)
- Щільність металу, кг / м 3
До 1 - коефіцієнт форми тіла До 1 = 1,7
α - коефіцієнт теплопередачі, Вт / (м 2 * о С)
t п - температура печі, о С
t н - початкова температура металу, о С
t к - кінцева температура металу, о С
τ н = з
τ н = 2,7 год
τ в - час витримки, год
τ в = 0,5 год
τ про - загальний час, год
τ про = τ н + τ в
τ про = 2,7 + 0,5 = 3,2 год

4 РОЗРАХУНОК ОСНОВНИХ РОЗМІРІВ ПЕЧІ
4.1 Розрахунок основних розмірів робочого простору печі
F - площа активного пода, м 2
F = G / q
де
G - продуктивність печі, кг / год
q - питома продуктивність печі на активний під q = 140 кг / (м 2 * ч)
f = 2150/140 = 15,4 м 2
La - довжина активного пода, м
La = F / l
де
l - довжина виробу, м
La = 15,4 / 1,6 = 9,6 м
La = Lp, де Lp - довжина робочого простору печі, м
Вр - ширина робочого простору, м
Вр = 1,6 + 2 * 0,25 = 2,1 м
Нр - висота робочого простору печі, м
Нр = 1,2 м
Кладка печі виконується з вогнетривкої шамотної цегли та ізоляційного діатомітного цегли.
S шам = 0,23 м
S ДІАТ = 0,115 м

4.2 Розрахунок габаритних розмірів печі
L - довжина м, B - ширина м, H - висота м.
L = 11,4 м
В = 3,65 м
Н = 3,2 м (без механізму), 3,4 м (з механізмом).
F кл - площа поверхні стін печі, м 2
F кл = 2F пліч + 2F під, звід + 2F т. стінки
  F кл = 2KH + 2LB + 2BH
F кл = 2 * 11,4 * 3,2 + 2 * 11,4 * 3,36 + 2 * 3,36 * 3,2 = 72,96 + 83,22 + 23,36 = = 179,54 м 2
З отриманої площі пове5рхності кладки печі віднімаємо площа робочого вікна.
F / кл = F кл - F р. о.
Розмір робочого вікна
У р. о. - ширина робочого вікна, м
У р. о. = l + 100
У р. о. = 1600 + 100 = 1700 = 1,7 м
Н р. о. - висота робочого вікна, м
F р. о. = В р. о. * Н р. о.
F р. о. = 1,7 * 0,8 = 1,36 м 2
F / Кл = 179,54 - 1,36 = 178,18 м 2

5 ЕСКІЗ ПЕЧІ

Рисунок 2 - Ескіз печі

6 ТЕПЛОВОЇ БАЛАНС нагрівальної печі безперервної дії
Тепловий баланс печі важлива характеристика теплової роботи.
6.1 Статті приходу
6.1.1 Хімічна теплота згоряння палива, Вт
Q хім = Q н * B
де
Q н - нижча теплота згоряння палива, Дж / ​​м 3
Q н = 34699 * 10 3 Дж / ​​м 3
В - витрата палива, м 3 / с
Q хім = 34699 * 10 3 * B
6.1.2 Фізична теплота, що вноситься підігрітим повітрям, Вт
Q ф. в. = C в * t в * V в ​​* B
де
З в - середня питома теплоємність повітря при t в, Дж / ​​(м 3 * о С)
t в - температура повітря, о С
V в - кількість повітря, необхідне для горіння палива, м 3 / м 3
6.1.3 Хімічна теплота окислення металу, Вт
Q хім. ок. = 0,01 * 5652 * m м
де
m м - кількість кожного окисленого елемента металу
Q хім. ок. = 0,01 * 5652 * 0,6 = 33,9 Вт

6.2 Статті витрат

6.2.1 Теплота необхідна для нагрівання металу, Вт
Q підлогу = C м * (t м к - t м н) * m м
де
C м - середня питома теплоємність металу в інтервалі t м к - t м н,
Дж / (кг * о С)
t м к, t м н - кінцева і початкова температура металу, о С
m м - маса нагрітого або розплавленого металу (продуктивність печі), кг / с
m м = G/3600 кг / с
G - годинна продуктивність печі кг / год
m м = 2150/3600 = 0,6 кг / с
З м = 703 Дж / ​​(кг * о С)
Q підлогу = 703 * (800 - 20) * 0,6 = 329 004 Вт
6.2.2 Фізична теплота продуктів горіння палива, Вт
Q п.р. = C п.р. * t п.р. * V / п.р. * B
де
З п.р. - питома теплота продуктів горіння при t п.р., Дж / ​​(кг * о С)
t п.р. - температура продуктів горіння, о С
V / п.р. - одиниці палива, м 3 / м 3
З п.р. = 1410 Дж / ​​(кг * о С)
t п.р. = 1400 о С
V / п.р. = 11,06 м 3 / м 3
Q п.р. = 1410 * 1400 * 11,06 * В = 21832440 * У Вт
6.2.3 Втрати теплоти теплопровідністю через кладку, Вт
Q кл = K * F кл * (t печ - t в)
де
К - коефіцієнт теплопередачі від пічного простору в навколишнє повітря через стінку, Вт / (м 2 * о С)
К =
α 1-коефіцієнт теплопровідності конвекцією від газів до металу,
α 1 = 130,3 Вт / (м 2 * о С)
α 2 - коефіцієнт віддачі конвекцією в середу від зовнішніх стін печі в навколишнє середовище, α 2 = 20 Вт / (м 2 * о С)
S 1 - товщина вогнетривкого шару з шамотної цегли, S 1 = 0,23 м
S 2 - товщина ізоляційного шару з діатомітного цегли, S 2 = 0,115 м
λ 1 - коефіцієнт теплопровідності шамотної цегли, Вт / (м 2 * о С)
λ 1 = 0,84 + 0,6 * 10 -3 * t ср.ш. Вт / (м 2 * о С)
t ср.ш. - середня температура вогнетривкого шару з шамотної цегли, о С
t ср.ш. = t п + t н / 2
t ср.ш. = 850 +60 / 2 = 455 о С
λ 1 = 0,84 + 0,6 * 10 -3 * 455 = 1,113 Вт / (м 2 * о С)
λ 2 - коефіцієнт теплопровідності діатомітного цегли, Вт / (м 2 * о С)
λ 2 = 0,11 + 0,232 * 10 -3 * t ср.д.
t ср.д. - середня температура шару з діатомітного цегли, о С
t ср.д. = t ср.ш. +20 / 2
t ср.д. = 455 +20 / 2 = 237,5 о С
λ 2 = 0,11 + 0,232 * 10 -3 * 237,5 = 0,1651 о С
К = Вт / (м 2 * о С)
Q кл = 1,1 * 179,54 * (900 - 20) = 173 794 Вт
6.2.3 Втрати теплоти випромінюванням через відкриті вікна і отвори, Вт
Q і = С о * (Т печ / 100) 4 * F ок * Ф * τ
де
F ок площа відкритого вікна, м 2
F ок = 1,36 м 2
Ф - коефіцієнт діафрагмування. Залежний від товщини стін і конфігурації вікна
τ - час, протягом якого відкрито вікно (при постійно відкритому вікні τ = 1)
С о - коефіцієнт випромінювання абсолютно чорного тіла, Вт / (м 2 * о С)
З о = 5,76 Вт / (м 2 * о С)
Т печ - температура печі кінцева, о С
Т печ = 900 +273 = 1173 о С
Q і = 5,76 * (1173/100) 4 * 1,36 * 0,6 * 1 = 88982 Вт
6.2.4 Теплота, що витрачається на нагрівання транспортуючих пристроїв, Вт
Q тр = C тр * (t до тр - t н тр) * m тр
де
З тр - середня питома теплоємність транспортуючих пристроїв в інтервалі температур t до тр - t н тр, Дж / ​​(кг * о С)
З тр = 595 Дж / ​​(кг * о С)
t до тр, t н тр - кінцева і початкова температури транспортуючих пристроїв, о С
t до тр = 800 о С
t н тр = 20 о С
m тр - маса транспортуючих пристроїв, що проходять через пічне простір в одиницю часу, кг / с
m тр = 0,2 * Р сад
Р сад - садка печі, кг / с
Р сад = G * τ про
Р сад = 2150 * 3,2 = 6880 кг
Р сад = 6880/3600 = 1,9 кг / с
m тр = 0,2 * 1,9 = 0,38 кг / с
Q тр = 595 * (800 - 20) * 0,38 = 176358 Вт
6.2.5 Невраховані втрати зазвичай приймають рівними 10 - 15% від суми всіх втрат теплоти, за винятком корисно витраченої, Вт
Q враховано = 0,1 / 0,2 * (Q расх - Q підлогу)
Q враховано = 0,1 / 0,2 * (21832440 * В + 768 136 - 329 004) = 0,5 * (21832440 * В + + 439 132) = 0,5 * 21832440 * В + 0,5 * 439132 = 10916220 * В + 219 566 Вт
Прирівнюючи суму статей приходу до суми статей витрат, знаходимо витрату палива, У м 3 / с
34699000 * У + 4015440 * В + 33,9 = 329 004 + 21832440 * В + 1173794 +
+ 88982 + 17358 + 10916220 * В + 219 566;
38714440 * В + 33,9 = 984 704 + 32748660 * В;
38714440 * В - 3 2748660 * В = 984704 - 33,9;
5965780 * В = 984670,1;
В = 984670,1 / 5965780
В = 0,165053 м 3 / с

6.3 Таблиця теплового балансу
Таблиця 6.1 - Тепловий баланс печі
Статті приходу
кВт
%

Статті витрат
кВт

%
1 Хімічна теплота згоряння палива.
2 Фізична теплота повітря.
3 Хімічна теплота окислення металу

5684

625
0,0339
90,09

9,9
0,01
1 Нагрівання металу
2 Теплота з йдуть продуктами горіння
3 Втрати через кладку
4 Випромінювання через вікна
5 Невраховані втрати
329,004
3633,61
173,8
89
2081
5,22
57,62
2,76
1,4
33
Всього
6309,03
100
Всього
6306,414
100

7 ТЕПЛО ТЕХНІЧНІ ПОКАЗНИКИ ПЕЧІ
Після складання теплового балансу печі визначаємо такі основні теплотехнічні показники: коефіцієнт корисної дії печі (ККД) η, ідеальний витрата тепла (q), ідеальний витрата палива (В).
Найбільш важливою величиною є питома витрата умовного палива, який характеризує ступінь теплотехнічного досконалості печі.
Термічний коефіцієнт корисної дії печі,%
η ккд = Q підлога / Q хім
η ккд = 329,004 / 5684 = 5,8%
Ідеальний витрата тепла, кВт / (кг / год)
q = Qхім / P
q = 5684/671, 9 = 8,5 кВт / (кг / год)
Питома витрата умовного палива, кг / год
P = G / τ про
P = 2150 / 3,2 = 671,9 кг / год
Ідеальний витрата палива, кг умовного палива / т сталі
В = Q хім / Р * 29 * 310
В = 5684/671, 9 * 29 * 310 = 76 кг умовного палива / т сталі

8 ЗАХОДИ З ОХОРОНИ ПРАЦІ І НАВКОЛИШНЬОГО СЕРЕДОВИЩА
Для безпеки роботи персоналу, що обслуговує нагрівальні печі, обов'язкове виконання правил з техніки безпеки.
Вибухова суміш може утворитися, якщо до пуску печі газопровід не був продутий. Повітря, що залишився в газопроводі, змішуючись з газом, утворює вибухову суміш. Продування газопроводу газом з видаленням його через продувну свічку і подальша перевірка вмісту в ньому кисню - обов'язкові операції, що запобігають вибух.
При різкому зниженні тиску газу повітря через пальники може потрапити в газопровід і утворити вибухову суміш. Для попередження цього необхідно газопровід і піч відключати при тиску менше 200 - 400 Н / м 2.
Вибухова суміш утворюється під час ремонту при поганій продувці газопроводу або при проникненні в нього газу через не щільності в засувках. Щоб уникнути цього треба встановлювати заглушку, що відсікає ремонтується ділянку газопроводу від діючої мережі, і своєчасно продувати його.
Вибухова суміш утворюється при попаданні у повітропровід газу або парів мазуту через пальник при невеликому тиску повітря, а також при не правильному пуску печі з відключеним вентилятором, тобто коли спочатку подають газ і підпалюють його, а потім включають вентилятор. При цьому газ може проникнути у повітропровід і утворити вибухову суміш, потрапляння якої на вогнище, що горить в печі, або факел запальника призводить до вибуху.
Для попередження вибухів при пуску печі попередньо включають вентилятор, продувають повітропровід, а потім вже включають пальника.
Вибухи газів в печі, топці і кабані можуть відбутися в наступних випадках:
- При недостатній щільності запірних засувок у пальників, через які газ просочується і заповнює піч;
- При порушенні інструкції при пуску печі, коли спочатку подають газ, а потім підносять до пальника факел, який може згаснути;
- У низькотемпературних печах, що працюють при температурах не вище 500 о С (нижче межі займання газу), коли газ подається з надлишком; при цьому газ, який не встиг згоріти в топці, може утворитися вибухова суміш у робочому просторі печі;
- При припиненні горіння палива в низькотемпературних печах з автоматичним регулюванням температури при виключенні і включенні пальників;
- При роботі печі з недоліком повітря, коли паливо, не згорає в печі, змішується в лежаках з повітрям, засмоктується через не щільності в шиберах і кладці, і утворює вибухову суміш;
- При випаровуванні мазуту, коли його подають у великій кількості, особливо в початковий період пуску печі; при випаровуванні його утворюється вибухова суміш.
При перекритті вентилів, установлених на трубах, що подають і відвідних воду від водоохолоджуючої арматури (рам, заслінок, гліссажних труб), що залишилася в арматурі вода випаровується, тиск у трубах різко підвищується, що може призвести до розриву вентилів. Для попередження цього регулювальні вентилі слід встановлювати тільки на трубах, що підводять воду до арматури; на трубах, відвідних її, їх встановлювати не можна.
Циліндри пневмотолкателей і підйомників можуть вибухнути в тому випадку, якщо товщина їх стінок мала, і не розрахована на тиск, який чиниться на стінки. Розриви чавунних кришок і вибух циліндрів особливо небезпечні.
Щоб уникнути вибухів пневмоциліндрів товщину стінок слід визначати розрахунком. Після складання циліндри повинні піддаватися особливим гідравлічним випробуванням при підвищеному тиску. Відчувати їх компресорним повітрям або парою забороняється.
Вибух у селітрових ваннах може відбутися при прогорання стінок тигля. При температурі вище 600 о С селітра інтенсивно випаровується, осідає на одязі персоналу, обслуговуючого ванни, стінах будівлі та обладнанні, що не безпечно. Тому при експлуатації селітрових ванн необхідно дотримуватися правила з техніки безпеки. Не можна використовувати ванни з зовнішнім обігрівом, вони повинні бути з внутрішнім обігрівом спеціальними трубчастими електронагрівачами. Повинно бути виключено попадання в селітру амонійних і фосфатних солей, алюмінієвої і магнієвої стружки і органічних сполук, з якими, з'єднуючись, селітра утворює вибухові сполуки.
У масляних ваннах можливі перегрів і займання масла. Для безпечної роботи температура займання масла повинна бути на 80 - 100 о С вище температури нагріву деталей. У масляних ваннах є пристрої для гасіння полум'я парою і зливні баки для аварійного спуску масла.
Для попередження перегріву селітри або масла передбачені автоматичне регулювання температури і автоматична сигналізація, попереджувальні обслуговуючий персонал про підвищення температури селітри або масла вище допустимої.
При розігріві сіль, застигла на дні холодної соляної ванни, швидко плавиться, тоді, як верхні її шари знаходяться ще в твердому стані. При цьому обсяг розплавленої солі збільшується, гідростатичний тиск на стінки тигля підвищується, і він може вибухнути. Щоб уникнути цього сіль у ваннах не можна доводити до повного затвердіння. Якщо ж вона затверділа, то, використовуючи спеціальні пристосування, розплавляють верхні шари солі.
Волога у вигляді льоду, снігу або води, потрапляючи в розплавлену ванну, швидко випаровується, що призводить до вибуху і викиду солі з ванни. Для попередження вибухів забороняється завантажувати ванну деталями, поверхня яких покрита кригами або снігом. Щоб уникнути попадання вологи селітрові, і масляні та лужні ванни постачають кришками й екранами.
Газове паливо, продукти неповного горіння і контрольовані атмосфери не мають запаху, кольору і здатні проникнути через будь-які не щільності і навіть фільтри протигазів.
За ступенем впливу на організм людини шкідливі речовини поділяють на 4 класи:
1. Надзвичайно небезпечні;
2. Високо небезпечні;
3. Помірно небезпечні;
4. Малонебезпечні.
Окис вуглецю - найбільш небезпечна складова газоподібного палива і продуктів неповного горіння газу. Вона не має запаху, кольору і подразнюючих властивостей, які могли б своєчасно сигналізувати про її присутності в атмосфері.
Сірчисті сполуки (сірководень, сірчистий газ, що містяться в газоподібному паливі або продуктах горіння) викликають подразнення слизових оболонок і верхніх дихальних шляхів. Проте навіть нікчемні концентрації сірчистих сполук в атмосфері швидко виявляються за запахом.
Вуглекислий газ, що міститься в продуктах горіння палива, в півтора рази важчий за повітря, він може накопичуватися на дні колодязів, в приямках і лежаках. Отруєння цим газом супроводжується головним болем, шумом у вухах, серцебиттям і запамороченням. Хронічних отруєнь не буває.
Метан, ацетилен, етан і етилен - це складова частина промислового газового палива і в першу чергу, природного газу. Метан іноді зустрічається в каналізаційних колодязях і трубах.
Аміак - сильно пахне газ. Дратує верхні дихальні шляхи.
Оксиди азоту можуть утворюватися при експлуатації ціаністих ванн для азотування виробів. Видаляють їх за межі цеху з допомогою потужної вентиляції.
З ціаністих сполук найбільш небезпечний ціаністий водень, що утворюється при взаємодії ціаністих солей з вологою або соляною кислотою. При обслуговуванні ціаністих ванн необхідно виконувати всі правила по техніці безпеки.
У більшості випадків отруєння відбувається через органи дихання. Тому основна увага повинна бути звернена на забезпечення безпечних концентрацій шкідливих речовин у повітрі робочої зони, що досягається герметичністю апаратури і відповідної вентиляцією промислових приміщень.
Для повітря робочої зони виробничих приміщень встановлюють гранично допустимі концентрації шкідливих речовин, які затверджуються Міністерством охорони здоров'я РФ, перевищення яких не допускається (таблиця 8.1)

Таблиця 8.1 - Гранично допустимі концентрації шкідливих речовин у повітрі робочої зони
Речовини
Гранично допустима концентрація, мг / м 3
Клас небезпеки
Агрегатний стан ***
Аміак
20
4
п
Марганець
0,3
2
а
Окис азоту (в перерахунку на NO 2)
5
2
п
Окис вуглецю *
20
4
п
Сірководень
10 **
2
п
Фенол
5 **
3
п
Ціаністий водень
0,3 **
2
п
Етилмеркаптан
1
2
п
* При тривалій роботі в атмосфері, що містить окис вуглецю, не більше 1 год гранично допустима концентрація окису вуглецю може бути підвищена до 50 мг / м 3, при тривалості роботи не більше 30 хв - до 100 мг / м 3, при тривалості не більше 15 - до 200 мг / м 3. Повторні роботи в умовах підвищеного вмісту окису вуглецю в повітрі робочої зони можна виконувати з перервою не менше 2 ч.
** Небезпечні також при вступі через шкіру.
*** П-пари і (або) гази, а - аерозолі.
Гранично допустимими концентраціями речовин в повітрі робочої зони є такі, які при щоденній роботі в межах 8 год протягом усього робочого стажу не можуть викликати в працюючих захворювань або відхилень у стані здоров'я.
Концентрації газів в атмосфері цеху визначаються різними методами. Найбільш простим з них є метод визначення за допомогою паперу (індикаторного), просоченої різними реактивами, колір яких змінюється в залежності від концентрації газу. Наприклад, індикаторний папір, просочений 1%-ним розчином хлористого паладію і оброблена 5%-ним розчином оцтово-кислотного натрію, при внесенні в атмосферу, забруднену окисом вуглецю, чорніє. При концентрації в атмосфері цеху 760мг / м 3 СО індикаторний папір відразу ж чорніє, при концентрації 76мг / 3 - через 1 хв, а при 7,6 мг / м 3 - через 20 хв.
За допомогою різних газоаналізаторів визначають концентрацію газів у газопроводі чи печі перед ремонтом. Однак ці прилади не сигналізують про підвищення концентрацій газів у робочій зоні. Тому в таких приміщеннях, як, наприклад, машинні зали на газоповисітельних станціях, необхідно встановлювати автоматичні газоаналізатори, які сигналізують про підвищення концентрацій вище допустимих.
Підвищення концентрацій газів найчастіше пов'язане з проникненням їх у виробничі приміщення при наявності не густин у газопроводах, при недостатній продувці їх або печей перед ремонтом. Безпечні концентрації досягаються абсолютної герметичністю газопроводів і запірної апаратури, ретельно контрольованою при систематичних оглядах газових комунікацій.
Ковальські і термічні печі, і розпечений метал випромінюють велика кількість теплоти. Інтенсивність теплового випромінювання досягає 25 - 40кДж / (см 2 ∙ хв). При інтенсивності 16кДж / (см 2 ∙ хв) на незахищеній поверхні тіла можуть з'явитися опіки.
Для боротьби з тепловиділенням застосовують різні запобіжні пристрої: тушируют переносні вентилятори, захисні окуляри, футеровані заслінки, екран з водяною або повітряною завісою.

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ
1 Телегін А. С., Лебедєв А. Н. Конструкція і розрахунок нагрівальних пристроїв. - М.,: Машинобудування, 1975.
2 Долотов Г. П., Кондаков Є. А. Печі і сушила ливарного виробництва: 3-е изд., Перераб. І доп. - М.,: Машинобудування, 1990.
Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Виробництво і технології | Курсова
113кб. | скачати


Схожі роботи:
Нагрівальні печі в ковальських цехах
Тепловий розрахунок камерної термічної печі з нерухомим подом
Основи термічної обробки
Розробка технології термічної обробки напівмуфти
Основні види термічної обробки сталі
Технологічний процес термічної обробки сталей
Розробка технологічного процесу термічної обробки деталі
Проект ділянки термічної обробки дискових фрез
Технологія термічної обробки різців з швидкорізальної сталі
© Усі права захищені
написати до нас