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: 140

Скачиваний: 0

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

+

0,466936

Уw\

h\) — lg (ht + 0,683335 / " A,

A , ^ +

+

0,466936

Yw%h\)\ +

 

+

0,539179,

arctg 2,06957

-0,577357 J -

 

 

У WF hi

— arctg ! 1,68982

V'A.

0,577357^

3 r -

Для уравнения (XII-19) можно построить номограм­ му с ориентированным транспарантом, приведенную на рис. 80.

[0

0,5

0,4

03

i M

' i ! !

I

jiiii'i'lTi':

0,6

0,5

0,4

0,3

 

O.l

0,2

 

 

 

О

 

 

Рис. 80. Номограмма с ориентированным транспорантом для определения величины X = т . + т„. Вместо читать Wp .

242

На неподвижной плоскости номограммы построены семейство горизонтальных прямых wF и два криволиней­ ных семейства для переменных # i и h\. Транспарант представляет собой линейку, на которой нанесены рав­ номерная шкала переменного т£ и фиксированная точка (стрелка).

Схема пользования номограммой дана на рис. 80.

 

П р и м е р. Дана проходная

печь

с роликовым

подом:

Н — 1,0 м; ft, = 0,3

и,

Л = 0,6

м;

5 = 1 2

м2 .

 

Время, за которое проталкивается

очередной

поддон

(в течение кото­

рого открыта дверца), т / = 2 0 с.

 

 

 

 

 

 

 

По номограмме

(см. рис. 30)

определим

время т2 +тз, задав­

шись w = 0,\

м3/с.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Предварительно

вычислим

 

 

 

 

 

 

Н1

= Н — Ar-

F = Bh±;

wF

=

w/F.

 

 

 

 

 

Получим

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

= 1—0,3=0,7; f = 0 , 6 0 , 3

=

0,18, wF=

° ' '

=

0,558.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,18

 

Ставим край линейки (транспаранта) на соответствующую прямую семейства wF (0,558). Перемещая транспарант вдоль прямой, до­ биваемся совмещения фиксированной точки на транспаранте с кри­ вой из семейства hx, имеющей пометку 0,3 м. Пометка иа транспа­ ранте, с которой совпадет при этом линия Я! = 0,7, дает ответ iFs = =0,212, откуда вычисляем

T =

Т 2 + Т 3 =

0,212-12 =

14,1с,

 

 

 

 

2

0,18

 

 

 

 

 

 

что

иа 5,9 с

меньше времени, в течение которого дверца печи ос­

тается открытой. Это вызовет проникновение воздуха в печь.

 

Таким образом,

при заданных параметрах

объемная скорость

поступления

защитного

газа,

равная 0,10

м3 /с

(что

соответствует

Q = 82 м3 /ч),

не обеспечивает

нормальных

условий

эксплуатации

печи.

 

 

 

 

 

 

 

 

Продлить

время т можно двумя способами: увеличением объ­

емной скорости газа

w или надежным перекрытием

(дросселирова­

нием) части проема газовой завесой. Рассмотрим каждый из этих случаев. Увеличим, например w с 0,1 до 0,25 м 3 /с Тогда

wF =

0,25

= 1,39.

F

0,18

 

По номограмме (см. рис. 88) находим новое значение т $ , равное 0,345, откуда

т = 0,345-12 = 23 с. 0,18

Это значит, что только при объемной скорости защитного газа, рав-

16*

243

noil 0,25

м3 /с (что

соответствует 210 м3 /ч),

к моменту

закрытия

дверцы на уровне роликового пода

будет сохранено положитель­

ное давление и исключено проникновение воздуха в печь.

 

 

 

Применение пламенной или газовой завес, которые

включаются автоматически при открытии дверцы,

по­

зволяет

существенно

снизить

расход

защитного

газа.

В первом случае это достигается главным образом

за

счет снижения объемной массы воздуха в зоне

истече­

ния, во

втором — за

счет гашения

динамического

напо­

ра (см. ниже).

 

 

 

 

 

 

 

 

Как

нетрудно

проследить

по

уравнениям

(XII-16)

и (XII-18), величина поперечного сечения печи 5 в зна­ чительной степени определяет общее время т. Чем боль­ ше 5, тем больше т и тем более, следовательно, стабиль­ ны состав и свойства газовой среды в печи.

В целях снижения расхода газа, отнесенного к еди­ нице массы садки, весьма рациональными следует счи­ тать печи с несколькими параллельными потоками. Рас­

ход газа

в такой печи

будет даже меньше, чем для печи

с одним

потоком, так

как при одной и той' же

длине

ширина

печи, а следовательно, и величина

5 в

первом

случае больше, что обусловливает меньший расход.

При

-этом, конечно, подразумевается,

что

дверцы

открываются последовательно, а не одновременно для всех потоков.

Очень важным параметром при проектировании про­

ходных печей с периодически открываемыми

проемами

является время, в течение которого дверца

остается

открытой. Чем оно меньше, тем стабильнее

состав и,

следовательно, свойства защитного газа в печи, тем проще конструктивное оформление загрузочной стороны печи. Поэтому нужно стремиться к большим скоростям толкания поддонов. Дверца печи при наличии газовых завес должна плотно и в то же время свободно дви­ гаться по направляющим. Высоту подъема следует на­ дежно фиксировать. Плотность прилегания дверцы до­ стигается благодаря ее наклонному размещению (ког­ да перпендикулярная составляющая массы дверцы при­ жимает ее к направляющим) и прежде всего тщательной механической обработкой трущихся поверхностей.

ШАХТНЫЕ ПЕЧИ

Шахтные печи выполняют в виде круглых, квадрат­ ных или прямоугольных шахт с проемом, перекрываемым

244

крышкой. Глубина таких печей достигает 10 м и более.

Расход защитного га­ за в шахтных печах оп­ ределяется по уравнени­ ям второго периода исте­ чения, приведенным для толкательных печей. При­ менимость уравнений лег­ ко доказать (см. рис. 81). Для этого рассмотрим се­ чения а—6 и с—d (до проема и после него). Выделим в слое одну струйку а — с:

Za + PalP =

Zc + PciP + V2/2g

 

или

 

 

 

- - г а - г

е +

— — . (а)

Рнс. 81. Расчетная схема истечения газа

 

 

 

 

 

 

для шахтных печей с верхним дверным

Положение

свободной

проемом

 

поверхности в данный мо­

 

мент совпадает с сечением О—О. Давление в этой плос­

кости внутри печи и снаружи обозначим через

Тогда

Pa

=

Pi

— P(x

— е);

(б)

Рс

=

Pi

— Pi*;

 

(в )

zfl

— 2С = — е.

,

(г)

Разность давлений (геометрического и пьезометриче­

ского)

порождает в открытом проеме

скоростной

напор

_

X (р, — р)

 

(Д)

2£

 

 

 

 

 

 

 

откуда

 

 

v

У

2gxl-

 

(е)

 

 

 

 

Дифференциальная форма уравнения

истечения

имеет

следующий вид:

 

 

 

 

Sdx

 

(XII-20)

dx=

 

— F <pu -

 

245

 

Время

то, в течение

которого координата

(по верти­

кали)

 

свободной

поверхности

газового

слоя

изменится

с

х—Н

до

х=е,

 

находим,

интегрируя

 

уравнение

(XII-20):

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

т2

=

 

 

2*

 

 

[VH-V7]

+

 

^

 

 

х

 

 

 

Fq>2g Pi — Р

 

 

 

 

Fy2g

 

 

0,4343

X

lg

 

V H - - ^ —

 

- I g

F-8,1426

 

 

 

(XII-21)

 

 

V

F-8,1426 /

 

° \

 

 

 

 

 

П p и м e p. Дана

шахтная печь: S = 3 м2 ; H=8

м; т' =

10 с; F=

=

0,16

 

м2 ; е = 0,3

м; ш = 0,1

м3 /с. По уравнению

(X11-21)

находим

т/г. Оно равно « Н е .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Так время нстечния тг больше,

чем длительность

открытия т',

то к моменту закрытия дверцы уровень свободной

поверхности по­

тока будет ниже порога е, что предохраняет

печь

от

проникнове­

ния в нее воздуха. Как можно было заметить, объемная

скорость

газа w практически не влияет на величину т. Последнее

определя­

ется целиком геометрическими параметрами печи.

 

 

 

 

Поскольку к моменту закрытия дверцы почти весь рабочий объ­

ем

печи

находится под разрежением,

необходима

высокая

плотность

кожуха печн в местах сварки и надежная герметичность сальнико­ вых уплотнений выводов нагревательных элементов.

Итак, часовой объем защитного газа Q для шахтной печи, при­

веденный к нормальным условиям, составит

 

0,1-273-3600

=

л

,

(ж)

Q = —

8 4 м 3

/ ч .

1173

 

 

 

'

Если же время

истечения т г < т , то к моменту

закрытия дверцы

печь заполнится воздухом. Избежать этого часто весьма трудно. Применение газовой завесы для горизонтально расположенных про­ емов связано с серьезными техническими трудностями (необходимо сжатие газо-воздушной смеси).

Истечение с постояннным напором даже при весьма малых значениях последнего приводит к очень большим расходам газа.

Так, например, в предыдущем примере при напоре, равном 0,3 м, расход составил бы 600 м3 /ч, а при напоре 0,1 м он был бы равен 340 м3 /ч, что из экономических соображений нерационально.

В данном случае вопрос можно решить следующим образом. Будем исходить из того, что печь к моменту загрузки изделия неизбежно заполнится воздухом. Как только дверца закроется, поступающий газ начнет свя­

зывать

кислород воздуха. Продукты

сгорания

отводят­

ся через

свечу. В течение

некоторого времени

содержа­

ние С 0 2

и Н 2 0 в печной

атмосфере

будет повышенным

246

Смотрите также файлы