книги / Справочное пособие по теплотехнологическому оборудованию промышленных предприятий
..pdfТабл. 7.5. Установочные размеры мазутных горелок с форсунками ФВД
|
|
|
|
|
|
|
Типоразмер форсунки |
|
|
|
||
Установочный размер |
(см. рнс. |
7.7) |
ФПДЮО |
ФВД150 |
ФВД200 |
ФВД300-1 |
ФВД300-И |
ФВД400-1 |
ФВД500 |
ФВДС00 |
ФВД-ЮЗ-П |
|
|
|
|
|
|||||||||
Диаметр |
штуцера |
мазутопровода |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
d2t дюйм |
|
|
|
V s |
Vs |
Vs |
Vs |
Vs |
Vs |
Vs |
Vs |
Vs |
Диаметр штуцера |
первичного |
рас |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
пылителя d.3, дюйм |
|
|
V s |
Vs |
Vs |
3/-i |
3/ 4 |
3/4 |
1 |
1 |
3/4 |
|
Диаметр |
штуцера вторичного рас |
|
|
1 |
1 |
|
|
|
1 |
|||
пылителя dit |
дюйм |
|
|
Vs |
яи |
3/4 |
1 |
iv« |
l 1/ 4 |
|||
Общая длина форсунки L, мм |
1270 |
1270 |
1270 |
1270 |
1470 |
1270 |
1470 |
1470 |
1470 |
|||
Диаметр кратера |
d;(p, мм |
|
150 |
175 |
200 |
200 |
250 |
250 |
300 |
350 |
275 |
|
Диаметр |
воздушного патрубка d\, |
250 |
250 |
300 |
300 |
350 . |
450 |
450 |
400 |
|||
мм |
|
|
|
250 |
||||||||
Воздушная коробка |
|
№ 1 |
№ 2 |
№ 3 |
№ 4 |
№ 5 |
№ 6 |
№ 9 |
Л1* 10 |
№ 7 |
||
Общая длина воздушной |
коробки |
900 |
900 |
900 |
900 |
900 |
1100 |
1100 |
900 |
|||
L \ , мм |
|
|
|
900 |
||||||||
Табл. 7.6. Основные характеристики ФНД (см. рис. |
7.12) |
|
|||||
Внутренний диа |
Производительность (кг/ч) |
Диаметр ма |
Диаметр кра- |
|
|||
при давлении воздуха, кПа |
Масса, кг |
||||||
метр воздухопро- |
|
|
|
зутного сопла, |
тсра d K p , |
мм |
|
вода D , мм |
0,3 |
| |
0,7 |
d Q, мм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
38 |
3,5 |
|
8 |
2,5 |
21 |
|
4,9 |
65 |
1 1 , 0 |
|
24 |
3,0 |
40 |
|
6,9 |
100 |
32,0 |
|
57 |
4,0 |
60 |
|
14,8 |
125 |
54,0 |
|
82 |
5,0 |
75 |
|
25,4 |
150 |
80,0 |
|
120 |
5,0 |
95 |
|
40,1 |
200 |
135,0 |
|
205 |
6,0 |
135 |
|
56,0 |
частью печей, поскольку от их надежности полностью зависит работоспособность установки. Тепло в нагревательных элементах сопротивления выделяется при
протекании по |
ним |
электрического тока в |
соответствии с |
выражением Q=I2R, |
|
где / — сила |
тока, |
А\ |
— электрическое |
сопротивление |
нагревательного эле |
мента, Ом. |
|
|
|
|
|
Одним из основных факторов, определяющих условия работы нагревателен, является температура, при которой им приходится работать длительное время. Эта температура зависит прежде всего от материала, из которого выполнен эле мент. Нагревательные элементы сопротивления работают в исключительно тяже лых условиях, поэтому к ним предъявляются определенные требования: они должны быть жаростойкими (не окисляться при высоких температурах) и жа ропрочными (не деформироваться под действием собственной массы).
Нагреватели обычно изготавливаются в виде ленты и проволоки различного сечения, имеющих форму спиралей и зигзагов.
Основным материалом для изготовления нагревательных элементов сопрот ивления являются двойные и тройные нихромы. В состав двойных сплавов вхо дят в основном никель и хром с небольшим (до 3 %) содержанием железа. Двой ные сплавы могут использоваться до температур 1370—1423 К, тройные—.до 1223 К. В отдельных случаях применяются железохромоалюминиевые сплавы, не содержащие дорогого никеля. Нагре ватели сопротивления, изготовленные из такого материала, устойчиво работают при температурах до 1472— 1573 К, однако они не обладают доста точной прочностью.
Используются также и неметаллические на греватели из силита, силицида молибдена, глобара, графита. Так, карборундовые стержни из силита и глобара выдерживают температуру до 1723 К. Нагреватели из дисилицнда молибдена позволяют надежно работать при температуре до 1873 К.
Как уже отмечалось, металлические нагрева тельные элементы сопротивления в большинстве случаев выполняют в виде ленты или проволоки.
Рис. 7.13. Элемент нагревателя.
При этом устанавливаются следующие рациональные размеры ленточных зигза гообразных элементов: отношение ширины к толщине (рис. 7.13) ленты ь/0=5— 20; шаг зигзага h ^ \,8 b . Высота зигзага В может составлять 0,15—0,6 м, причем на каждые 0,2 м требуется свой ряд разделителей-изоляторов. При креплении на своде и поду высота зигзага не должна превышать 0,25 м.
Расчет нагревательных элементов включает выбор типа нагревателя и мате
риала для его изготовления, |
определение его |
размеров — сечения н длины, |
а также размещение его внутри |
рабочей камеры |
огнетехнической установки.8 |
8. Зак. 2571 |
|
113 |
Для характеристики условий теплообмена нагревательного элемента с окру жающей средой (внутренняя полость установки) вводят понятие удельной по
верхностной мощности нагревателя:
Шуд = Р/^7пагр»
где F Harp — поверхность нагревательного элемента, м2.
Поскольку условия, при которых работает нагревательный элемент, опреде ляют его устойчивую работу, расчет ведут раздельно для радиационного и кон вективного режимов его работы. Считается, что режим работы элемента радиационный, если температура 873—973 К и выше, а также, когда в зоне под держивается разрежение (вакуумные печи).
Общая мощность нагревателя
|
Р= [ м •*°-3/ (тГ + 1 |
" *)] [ © |
- (шо)4] ' - р |
кВт’ |
||
где Ти Гг — соответственно температуры поверхности |
нагревательного элемента |
|||||
л |
садки, К; ej, ег — соответственно |
степени |
черноты |
поверхности |
нагревателя |
|
л |
садки. |
|
|
|
|
|
|
Удельная поверхностная мощность идеального нагревателя |
|
||||
|
15'7 ; '|°— |
[ ( 1 М 4- ( Ь |
У |
1 кВт/м2. |
|
|
|
— + -------1 |
1Д100/ |
UooyJ |
|
|
|
Однако для перехода от удельной поверхностной мощности идеального на гревателя к удельной поверхностной мощности реального нагревателя необходи мо ввести поправочный коэффициент k, учитывающий всю сложность реальной картины лучистого теплообмена нагревателя с газом и садкой, заполняющими технологическую зону установки:
|
|
|
|
k |
|
“у*-«$«*• |
|
|
|
|
(7-2) |
||
Значения |
коэффициента |
для |
нагревателей |
разных |
конструкций приведены |
||||||||
в табл. 7.7. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Табл. 7.7. Значения к = |
гууд/гг»"^ при |
нагреве |
различных материалов |
в печах |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Нагреваемый материал |
|
||||
Вид нагревателя |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
сталь о |
|
||
|
|
|
сталь, |
|
медь, |
латунь, |
в контро |
алюминий, |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
лируемой |
||||||
|
|
|
|
|
|
е. = 0,8 |
е2 = |
0,67 |
е. = |
0,6 |
атмосфере, |
е. = 0,3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8г = 0,45 |
|
Ленточный |
зигзагообразный |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
нагреватель |
ленточный |
зигзаго- |
0,46 |
|
0,47 |
0,48 |
0,51 |
0.540 |
|||||
Плоский |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
образный нагреватель |
|
|
|
0,75 |
|
0,76 |
0,77 |
0,79 |
0.810 |
||||
Проволочные спирали откры- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
тые и на трубах |
|
пазу |
|
0,465 |
|
0,47 |
0,475 |
0,49 |
0,505 |
||||
Ленточный зигзаг в |
|
0,44 |
' |
0,45 |
0,46 |
0,495 |
0,535 |
||||||
Проволочная |
спираль |
в пазу |
0,31 |
0,315 |
0,325 |
0,34 |
0,355 |
||||||
Проволочная |
спираль на |
ке- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
рамической полочке |
|
|
|
0,39 |
|
0,4 |
|
0,41 |
0,44 |
0,470 |
|||
Найденные с помощью формулы (7.2) значения удельной поверхностной мощности справедливы для нагревателей, размещенных на своде и стейках рабо чей камеры установки. При размещении нагревателей под подовой плитой най денную величину шуд нужно уменьшить в 1,4 раза.
Другим важным вопросом при расчете нагревателей с теплоотдачей излучением является правильный выбор типа нагревателя. Зная мощность (тепловую) техиоло-
114
гической зоны и поверхность стен, свода и пода FCT, на которых будут размещены
нагревательные элементы, а также значение можно найти безразмерную величи
ну, характеризующую степень использования стены печи и называемую относитель ной мощностью стены:
р = - р- - стот" Л н $ '
Допустимые значения Рст.отп приведены в табл. 7.8.
Табл. 7.8. Наибольшие допустимые значения относительной |
мощности стены |
|
|
для различных типов нагревателей |
|
|
Тип нагревателя |
Лгт.отн |
Ленточный зигзагообразный |
0,9—0,95 |
|
Плоский ленточный |
зигзагообразный |
0,95—1 |
Проволочный спиральный |
0,9—0,95 |
|
Ленточный зигзаг в |
пазу |
0,7—0,75 |
Проволочная спираль: |
0,75—0,8 |
|
в пазу |
|
|
на полочке |
|
0,65—0,7 |
на трубке |
|
0,95—1 |
Теплоотдача в низкотемпературных огнетехническнх установках в основном совершается конвекцией. Величина допустимой удельной поверхностной мощ ности нагревателя в случае конвективной теплоотдачи зависит от скорости и тем пературы нагрева воздушного (газового) потока, температуры нагревательного элемента и его сечения. Такая зависимость представлена графиками (рис. 7.14), построенными для проволочных нагревательных элементов (однако они могут быть использованы и для ленточных, для чего пересчитываютразмеры сечения ленточного нагревателя на эквивалентный диаметр dwa).
При установлении ленты длинной стороной сечения вдоль воздушного потока <*экв=Я/1,5я, где Я — периметр поперечного сечения ленты. Если лента располо жена длинной стороной сечения поперек воздушного (газового) потока, то ^зкв —П/п.
Общая удельная поверхностная мощность нагревательных элементов с тепло отдачей путем конвекции равна
и,УД==а,иопв + ДОизл,
к>копв, wизл — поверхностные мощности, обеспечиваемые соответственно конвек цией и излучением, кВт/м2.
Для определения размеров нагревательного элемента сопротивления нужно при заданной мощности Р установить связь между его электрическим сопротивле нием R, зависящим от длины нагревателя L и его поперечного сечения /, и на
пряжением питающей сети.
Мощность технологической зоны огнетехнической установки можно предста
вить в виде: |
|
|
|
|
|
|
|
|
Р = U*fl0*R\ R |
U* |
|
± |
|
|
|
|
103Р |
~ |
Р / |
’ |
|
||
|
|
|
|
||||
где р — удельное сопротивление при рабочей температуре, Ом • м. |
|
||||||
Длина нагревателя |
|
|
|
|
|
|
|
, |
U*f |
р |
__ |
103рРа |
м. |
(7.3) |
|
■— или |
Я / = |
IJ2W |
|||||
|
рР - 10 s |
IJw |
|
и |
/Д |
|
|
8* |
|
|
|
|
|
|
115 |
тельных элементов:
а — стальная |
садка: |
6 — медь; |
в — латунь; |
г — стальная садка |
в контролируемой атмос |
|||||||
фере; д — алюминий; |
1—7 |
соответственно |
для нагревательного элемента, работающего при |
|||||||||
температурах |
1073, |
1173, |
1273, |
1373, |
1473, |
1573, |
1673 |
К; по горизонтальной |
оси отложена |
|||
|
|
|
|
|
температура |
садки. |
|
|
|
|||
Для проволоки при |
ее |
диаметре |
d |
П =лй, |
f= nd2j4. |
Подставив |
найденные |
|||||
значения Л и / в формулу |
(7.3), можно найти диаметр проволоки: |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
з |
Г Н • |
1 0 3рЯ2 |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
- у |
|
- |
£/2юуд |
|
|
|
|
Для ленты, задаваясь отношением ее сторон |
ь/ а = т , |
Я = 2 а ( т + 1 ) , / = т а 2 и |
||||||||||
|
|
|
|
|
2 т « я + 1 ) а » = - |^ Р - - . |
|
|
|||||
откуда |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ЩЗррг |
|
|
|
||
|
|
|
-V 2 ( m + |
I) mU2w |
|
|
||||||
Длина проволочного нагревателя |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
L = лRf = J _ 3 Г ю ре/ 2 |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
р |
10 |
у |
|
4лра>у |
|
|
|
116
Длина ленточного нагревателя
|
|
3 |
Г |
10PU*m |
|
|
L ~ |
р ~ ю |
] / |
|
4(/л + |
1)2р4 |
д |
После определения |
размеров |
н |
выбора |
типа |
нагревателя его размещают |
|
в технологической зоне. Если этого сделать нельзя, то приходится либо заменить материал нагревателя более жаростойким, что позволит увеличить шУД либо -снизить напряжение питающей сети.
7.5.Радиационные трубы
Тепловой поток [28]
4 = % м
Рис. 7.15. графики для выбора значений угловых коэффициентов:
?иГпСсЙ“1 РаСотЛ09Ж/пНИЯ РадиаЧ,10Ш,ых труб в технологической зон£ б-графики зави симости Фт,м от Sa/D; в — графики зависимости ФТ(М от Sj/D; г -графики зависимости
•Рм.т07 Si/D.
117
8. ТЕПЛОТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫХ ЗАВОДОВ
8.1. Классификация машиностроительного производства
К теплотехнологическому оборудованию машиностроительных заводов сле дует отнести огнетехнические установки (печи) для нагрева заготовок перед их горячим формообразованием в кузнечно-штамповочных прессах с целью получе ния поковок, оборудование для получения отливок н огнетехнические установки для термического упрочнения поковок, отливок и готовых деталей. Сюда также нужно отнести всевозможные сушила, установленные в цехах заготовительного н механосборочного производства, и оборудование для получения технологических атмосфер.
Выпуск машиностроительной продукции обеспечивается группой цехов заго товительного и механосборочного производства. К заготовительному производ ству относят кузнечные и штамповочные цехи, чугуно- и сталелитейные цехи с отделениями или участками термической обработки, а также окрасочные цехи (участки) и отделения сушки литейного производства заготовительного цикла. Теплотехнологическое оборудование механосборочного производства в основном сосредоточено в термических и окрасочных цехах, где установлены термические печи, окрасочные сушила и оборудование для получения технологических и кон тролируемых' атмосфер.
8.2. Компоновка и выбор теплотехнологического оборудования
заготовительного производства
Парк оборудования для операций горячего формообразования (нагрев под ковку, штамповку и прокатку), термической обработки (нормализация, отжиг, отпуск) и нанесения защитного покрытия определяется технологией производства заготовок и поковок, а также сушки. Все оборудование сосредоточено в отделе
ниях ковочных |
машин, молотовых и штамповочных отделениях кузнечных цехов |
и сушильных |
отделениях литейных цехов (сушка составляющих формовочной |
смеси и литейных форм, а также сушка готовых отливок и поковок после нане сения защитных покрытий).
Операции горячей штамповки осуществляют с помощью молотов, механиче ских ковочных и гидравлических прессов, горизонтально-ковочных машин (ГКМ), горизонтально-гибочных машин (ГГМ), а также специального ковочного обору дования (станы для периодического профиля, электровысадочные машины, ко вочные вальцы, раскаточные машины). В индивидуальном и мелкосерийном про изводстве применяются молоты свободной ковки (без штампов). В крупных кузнечных цехах в одном пролете обычно устанавливают штамповочное обору дование одного типа, но бывают цехи и смешанного (по оборудованию) типа.
Как уже отмечалось ранее, выбор типа печного оборудования в значительной мере определяется типом производства. Классификация кузнечных цехов по годо вой производительности с учетом типа производства приведена в табл. 8.1 . Кузнечные цехи I— III классов оснащаются, как правило, садочными нагрева тельными печами: камерными (в том числе многокамерными), с выкатным подом, с кипящим слоем и др. Наиболее распространены и представляют значительный интерес цехи IV класса, в которых используется прогрессивное и экономичное
119
Класс
1
I
II
|
Табл. 8.1. |
Классификация кузнечных цехов заготовительного |
производства |
|
|
|||||
|
|
|
|
Максимальная |
|
|
|
|
|
|
Группа |
Преобладающий |
Тип производства |
масса поковок |
Ориентировочный |
Характерные отрасли машиностроения |
|||||
технологическиft |
(кованых или |
|||||||||
|
процесс |
|
|
штампован |
годовой выпуск, т |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ных), кг |
|
|
|
|
|
|
2 |
3 |
|
4 |
5 |
6 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Кузнечный цех |
|
|
|
|
|
|
1 |
Свободная |
Единичный и |
4 |
До 150 |
Станкостроение (легкое), |
кузнечные |
отделения |
|||
ковка |
мелкосерийный |
|
|
машиностроительных заводов |
|
|
||||
2 |
|
|
|
25 |
150—400 |
Производство мелкого подъемно-транспортного |
||||
|
|
|
|
|
|
оборудования |
|
|
|
|
1 |
Свободная |
Мелкосерий |
70 |
400—1500 |
Станкостроение, |
судостроение (мелкое) |
||||
|
ковка и частич ный |
и единич |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
но штамповка |
ный |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
320 |
1500—4000 |
Станкостроение, |
двигателестроение, |
компрессо |
||
2 |
|
|
|
|
|
ростроение, |
судостроение, |
кузнечно-прессовое ма |
||
|
|
|
|
|
|
шиностроение |
|
|
|
|
Мелкосерий 700*—4500 ный и среднесе рийный
4000— 15000 |
Тяжелое станкостроение, двигателестроение, |
||
|
компрессоростроение, |
дорожное |
машиностроение, |
|
судостроение, кузнечно-прессовое машиностроение, |
||
|
тяжелое подъемно-транспортное |
машиностроение, |
|
|
локомобнлестроение, |
вагоностроение |
|
4 |
3000*— 10 000 15000—25000 |
Паровозостроение, |
тяжелое дизелестроение и |
|
|
компрессоростроение, |
кузнечно-размольное и дорож |
|
|
ное машиностроение, |
турбостроение |