Нагревательные печи и устройства кузнечного производства

Применение пламенных печей в крупносерийном кузнечно-штамповочном производстве. Их разделение по характеру нагрева. Обоснование выбора печи. Выбор размеров. Материалы для сооружения. Расчет теплового баланса. Теплотехнические характеристики рекуператора.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

4

Размещено на

МИНОБРНАУКИ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«МАТИ»- Российский государственный технологический университет им. К.Э.Циолковского

Кафедра «Технология обработки металлов давлением»

имени проф. А.И. Колпашникова

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по курсу «Нагревательные печи и устройства»

Выполнил _____Красиков В.Э.

Группа 1ОМД-4ДС-099

Руководитель ______Соколов А.В.

Москва 2011

Оглавление

Введение

1. Обоснование выбора печи

2. Расчет горения топлива

3. Расчет времени нагрева

4. Выбор и определение основных размеров печи

5. Выбор материалов для сооружения печи

6. Составление и расчет теплового баланса печи

7. Выбор и расчет приборов сжигания топлива

8. Обоснование выбора типа рекуператора и его основные теплотехнические характеристики

9. Техническая характеристика печи

Библиографический список

Введение

пламенная печь тепловой баланс рекуператор

Пламенные печи вследсвии универсальности до сих пор имеют широкое применение. Они используются в крупносерийном кузнечно-штамповочном производстве. Пламенные печи позволяют достичь высокого качества заготовок при правильном нагреве металла для ковки или штамповки в пределах установленных температур.

В них могут нагреватся заготовки различного веса, размера и формы.

Пламенная печь - сложный тепловой агрегат, в котором протекают процессы получения тепла от горения топлива и передачи его нагреваемому металлу. Эта совокупность процессов теплообмена при горении топлива и движении газов в рабочем пространстве между печными газами, стенками и металлом является тепловой работой печи.

По характеру нагрева металла пламенные печи делятся на камерные и методические.

1. Обоснование выбора печи

Камерная печь имеет обычно прямоугольную форму. Основная часть печи представляет собой рабочую камеру, где на поду нагреваются заготовки. Посадка нагреваемых заготовок в рабочую камеру производится через окно, закрываемое специальной заслонкой. В стенке рабочей камеры установлены горелки. Продукты горения отводятся из рабочей камеры по каналам, находящимся в стенках камеры и сообщающимся с дымоходом, над которым обычно устанавливается рекуператор для подогрева воздуха, поступающего для горения, теплом уходящих дымовых газов. Камерные печи обладают несложной конструкцией и просты в обслуживании. В камерных печах заготовки загружаются в рабочую камеру печи обычно через определенные промежутки времени (периодически) партиями (садками). При очередной садке температура в рабочей камере резко и значительно понижается, а затем, постепенно повышаясь, достигает максимума. Таким образом, в камерной печи вся партия заготовок одновременно нагревается до заданной температуры, а затем заготовка за заготовкой выдается для ковки. Из минусов камерной печи можно отметить, что из-за одинаковости температуры по всему объему камеры печи при загрузке в печь холодного металла, он сразу попадает в среду с высокой температурой, что может привести при нагреве толстых заготовок к браку по нагреву - образованию в металле трещин. Так же, если эти печи без рекуператора, то они работают с низким теплоиспользованием, так как дымовые газ уходят из печи с высокой температурой.

2. Расчёт горения топлива

Таблица 1

Состав Топлива	Сод в %	Реакция горения компонентов топлива	O2	N2	Всего:	CO2	H2O	N2	O2	Всего:
CH4	98	CH4+2O2= =CO2+2H2O	196	207,5*3.762=781		98	196	781 (из воздуха)	-
C3H8	1	C3H8+5O2== 3CO2+4H2O	5			3	4		-
С4H10	1	C4H10+6,5O2= 4CO2+5H2O	6,5			4	5		-
		ab=1	207,5	781	988,5	105	201	781	-	1091
		ab=1.1	228,25	859	1087,25	105	201	859	20,75	1181,75

Q^р_н = 8550·0.98+28300·0.01+0,0121800 = 8880 ккал/м3 (Теплотворная способность топлива).

q_m = 0 ккал/ м³ (т.к. подогревать топливо нецелесообразно)

q_в = C_в · L_d ·t_в = 0.318 ·11·400 = 1399,2 ккал/ м³ (Тепло вносимое подогретым воздухом, C_в - теплоёмкость воздуха, t_в - температура воздуха)

C_д =0,374ккал/м³·град (Теплоёмкость дымовых газов. t_у.д.г.=1150С⁰)

Ю=0.65 t_д= Ю·t_k=1488C⁰

3. Расчёт времени нагрева

Продолжительность нагрева в камерных печах слитков и заготовок толщиной свыше 60 мм с достаточной для практики точностью можно определить по формуле Н.Н.Доброхотова :

, где

d = 200мм = 0,2м (диаметр заготовки)

k - коэффициент равный 10 для низко-среднеуглеродистых и малолегированных сталей и равный 20 - для высокоуглеродистых и высоколегированных сталей.

а - коэффициент, учитывающий способ укладки заготовок на поду

расстояние между заготовками 0.5d a= 1,4

Подставив значение в формулу получим:

Количество одновременно нагреваемых заготовок, можно посчитать по этой формуле:

n` = n · ф, где

n = 8 шт/час

ф = 1,25 часов (время нагрева)

откуда:

n` = 81,25 = 10 шт.

4. Выбор и определение основных размеров печи

Для камерной печи ширина пода (B) и длина пода (L) определяются следующим образом:

B=n`·d<sub>з</sub>+(n`-1)·д+2·(100ч200) мм (при однорядном расположении заготовок)

B=10·0,2+(10-1) ·0,1+2·0,15 = 3,2 м

L= l_з+ 2·(100ч200)мм

L=1,1+2·0,15 = 1,4 м

Где:

с - 10 (Количество одновременно нагреваемых заготовок)

d_з - 200мм=0,2 м (диаметр заготовки)

l_з - 1100мм=1,1 м (длина заготовки)

д - 100 мм =0,1 м (расстояние между заготовками)

Высота рабочей камеры печи определяется по формуле:

H` = (0,65 +0,05·B)·t_п·10^-3мм

H` = (0,65 + 0,05·3,2)·1200·10^-3 = 0,97м

Где:

t_п= t_м^к + 100 С= 1100+100=1200 С

5. Выбор материалов для сооружения печи

Стена трехслойная:

- 230мм шамот

-230 мм пеношамот

- 113 мм трепел

Свод двухслойный: