Файл: Эстрин, Б. М. Производство и применение контролируемых атмосфер (при термической обработке стали).pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 15.10.2024

Просмотров: 144

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Нисходящий поток нагретого газа, достигнув порога, благодаря разности давлений и высоте приобретает го­ ризонтальную составляющую скорости и переливается через порог с соответствующим утонением газового слоя. Практически в сечении с—d (у входа) устанавливается течение параллельными струйками. В сечении а—b дви-

Рис. 77. Расчетная схема

истечения газа для печей, работающих с постоян­

ным напором

на газослнве:

/ — садка; 2 —

ведущий

барабан

жение газа будет все еще характеризоваться отсутстви­ ем горизонтальной составляющей скорости.

Рассматриваем уравнение Бернулли для струек газа. (b—d), движущихся вдоль поверхности порога, и струй­ ки (а — с ) , движущейся по свободной поверхности. При этом примем во внимание, что ниже свободной поверх­ ности находится неподвижный газ (в печи) или непод­ вижный воздух (на выходе), к объему которого могут быть применены законы гидростатики. Находим, что ско­ рость v одинакова для рассматриваемых струек и вы­ ражается следующим уравнением:

(XII-5)

232

Аналогично можно доказать, что скорость одинако­ ва для всех промежуточных струй газового слоя. Теоре­ тический расход газа за 1 с составит

wT = Bh У 2g (Я -

h) ^ = - р

м3 /с,

(XII-6)

где В — ширина открытого

проема.

Очевидно, что толщина

слоя

газа h при данном на­

поре соответствует

максимально

возможному расходу

дат, т. е.

 

 

 

dwT/dh = 0.

 

 

(XII-7)

Дифференцируя,

получаем

 

h = 2Я/3,

 

 

(XII-8)

что позволяет выразить wr через известный параметр Я:

wT = А У±

BH ]/~2gH ^

м3 /с.

(XII-9)

Введя в формулу (XII-9)

коэффициент

сопротивле­

ния ф, имеем

 

 

w=\V

i " 5 / / c p \ f 2 g H 2 i j ^ мз'с-

( x i m o )

По данным обследования многих печей, проведенных нами, величина ср колеблется в пределах 0,85—0,95 и в среднем может быть принято значение ср=0,90.

 

П р и м е р .

Определим

расход

газа

в конвейерной закалочной

печи.

 

 

 

 

 

 

 

 

Исходные

данные: # = 0,120 м

(свободная поверхность потока

совпадает с плоскостью

конвейерной ленты);

5 = 0,4

м; / = 9 0 0 ° С;

 

 

 

 

 

 

 

 

1-293-273

температура

окружающего

воздуха

30 С;

P i =

=

 

 

 

 

 

 

 

 

303

=

1,16 кг/м3 ; газ — эндотермический

(масса единицы

объема в нор­

мальных условиях составляет 0,8 кг/м3 ).

 

 

 

При 900° С

 

 

 

 

 

 

 

 

0,8-273

 

 

 

 

 

 

 

Р =

— П 7 3 — =

° ' 1 8 6 К Г /

;

 

 

 

 

 

2

, /

1

,

Г

1,16—0,186

т

V

т м - 0

Л 2 - 0 ' 9

У

1 9 - 6 2 - 0 - 1 2 о,18б =

= 0,0613 м 3 /с .

 

 

 

Это составит

 

 

 

 

Q = 0,0613-3600 «

220 м3 /ч.

 

 

233

или (если привести к нормальным условиям)

Q„= 220-273 =51,2 м 3 /ч . 1173

ПЕЧИ С ПЕРИОДИЧЕСКИ ОТКРЫВАЕМЫМИ ДВЕРНЫМИ ПРОЕМАМИ

 

К этой группе относят методические печи, различные

по

типу и

технологическому

назначению.

Рассмотрим

некоторые

из них.

 

 

 

 

Толкательные печи

служат для нагрева . мелких

и

крупных

изделий. На

поду

этих печей

установлены

жароупорные направляющие в виде рельсов, труб пли роликов, по которым осуществляется перемещение под­ донов с изделиями (расположенных вплотную) при по­ мощи электромеханических или гидравлических толка­ телей.

Крайний поддон при толчке скатывается по ролико­ вому поду на разгрузочный стол.

Благодаря относительной простоте и универсально­ сти толкательных печей их широко применяют в про­ мышленности.

При закалке или цементации изделия вместе со сто­ лом опускаются в закалочный бак. Разгрузочная сторо­ на в таких печах образует гидравлический затвор. Час­ то в печах такого типа предусматривают шлюзовые ка­ меры.

Порядок загрузки и выгрузки таких печей рассмот­

рим, пользуясь рис.

78.

Дверца загрузочной шлюзовой

камеры открывается

и в нее подается

сдвоенный

поддон

с бунтами проволоки

(одновременно

из

разгрузочной

шлюзовой камеры один поддон выходит).

 

 

После продувки

шлюзовых

камер

защитным

газом

открываются дверцы а

и аи

Поддон

из

загрузочного

шлюза попадает в

форкамеру

подачи и

синхронно из

форкамеры выдачи в шлюзовую камеру выдачи посту­ пает один поддон.

Далее открываются задвижки Ъ и Ъ\ и с помощью толкателя осуществляется продвижение садки в сторону выдачи на один поддон.

Рассмотрим

явление истечения

газа на

границе

печь — камера

охлаждения во время

открытия

задви­

жек. Очевидно, что здесь мы сталкиваемся с истечением «под уровень» [58],

234

Давление на пороге печи в момент открытия обозна­ чим через р \ (5—10 мм вод. ст.), давление в камере ох­ лаждения — через рг-

Ш

Га l i

"

 

2

3 4 5 6

7

8

9

10 II

12

13 /4

15 16 17

 

 

 

 

 

Положение поддона

 

 

 

 

Рис. 78. Схема проходной

толкательной печи для

термической

обработ ­

ки проволоки в бунтах в моногазе,

с о д е р ж а щ е м :

 

 

 

 

1_5% н2 ,

< 0 , 0 5 % С О 2 ,

<0,5%

СО,

ост. N3;

т. т. р. —50° С: / — шлюз

за ­

грузки;

/ / — т а м б у р

загрузки;

/ / / — нагревательная

часть

печн;

IV — камера

о х л а ж д е н и я ;

V — т а м б у р разгрузки;

VI — шлюз разгрузки;

/ — быстрорежущие

стали

 

(860—740° С);

2 — шарикоподшипниковые

и

делегированные

инструментальные

стали

(780—700° С); 3 — легированные

никелем

конструкционные

стали

(680—640° С)

 

 

 

 

Разностью давления р\—р2 определяется скорость ис­ течения:

v=]/~2g{H1-Hjb=* м/с,

где

 

H1 = h1 + - ^ - ;

Я 2 = Л 2 + - ^ ;

Pi — Р

Pi — Р

hx и h2-—расстояния соответственно от пода до порога в печи и в камере охлаждения, м.

Найденная скорость истечения относится к моменту открытия п является максимальной за весь период исте­ чения. Далее скорость начинает стремительно падать, что обусловлено понижением давления в печи и повыше­

нием его в камере охлаждения, в результате

чего

раз­

ность Ну—#2

уменьшается. В

какой-то момент Hi

ста­

нет равным # 2

и скорость и =

0.

 

 

Длительность периода истечения мала и зависит от

плотности и объема камеры охлаждения.

 

 

Вследствие

этого потери

защитного газа

через

от­

крытые

задвижки (см. рис.

78) незначительны и

ими

можно

пренебречь.

 

 

 

 

При открывании дверец а и а\ произойдет истечение «под уровень» из полости форкамеры в полость шлюза. Учитывая малую емкость полостей и положительное давление на поду, в силу изложенных выше закономер­ ностей скорость истечения очень быстро станет равной нулю и потери газа при открытии дверец будут также весьма незначительными.

При открытии дверец с и С\ полости шлюзов прак­ тически мгновенно заполняются воздухом. У порога две­ рец следует установить дежурные инжекционные горелочкн, назначение которых воспламенять газ, выходя­ щий из полости в момент открытия дверец. Эта мера на­ дежно предотвращает возникновение хлопков.

Очевидно, что к моменту очередного открытия две­ рец полости должны быть свободны от кислорода возду­ ха. Необходимо поэтому ее продуть. Если время между двумя очередными открытиями дверец обозначить через

т, объем

полостей — через

Vn,

допустимое

содержание

кислорода

к моменту т — через

у, то часовой

расход Q[

защитного газа найдем из

уравнения

 

y = 21exp(-Q1 T/V„).

 

 

(Х-11)

Сложнее определить потери газа в печах с периоди­ чески открываемым проемом, но без шлюзов. Прежде чем перейти к соответствующим методикам, рассмотрим явления истечения, происходящие в печи в момент от­ крытия дверцы в их дифференциальной форме. В толкательных печах (так же, как и в шахтных) на уровне порога давление при закрытой дверце составляет 10— 15 мм вод. ст. Оно зависит главным образом от отноше­ ния объема печи к периметру дверцы и от плотности хо-

236

Смотрите также файлы