Моделирование теплообмена в садочной печи


 

На машиностроительных предприятиях в термических печах распространен нагрев насыпных садок, образованных изделиями большой номенклатуры. Существующие режимы термообработки в настоящее время не всегда имеют оптимальные скорости нагрева металла.

  • Дополнительная информация


    • Авторы:Сулейманов М.Г., Колибаба О.Б., Бухмиров В.В.
    • Организация:ИГЭУ
    • Скачать доклад:Сборник докладов 2014

К завышению времени пребывания металла в печи, а, следовательно, и к перерасходу энергии, приводит неучет влияния фильтрации продуктов сгорания через садку. Целью работы является исследование возможности сокращения времени пребывания металла в печи при заданных параметрах качества нагрева. Для реализации поставленной цели была разработана математическая модель термической садочной печи с учетом фильтрации продуктов сгорания через садку, схема которой представлена на рис. 1.

Математическая модель учитывает следующие факторы, определяющие тепловую работу печи:

  • сгорание топлива в подподовых топках с образованием дымовых газов, заполняющих рабочее пространство печи;
  • радиационно-конвективный теплообмен между продуктами сгорания топлива и поверхностями футеровки и садки;
  • перенос тепла теплопроводностью в футеровке и теплоотдачу от поверхности
  • кожуха в окружающую среду;
  • перенос тепла теплопроводностью в насыпной садке.

До загрузки садки в течение начального периода производится предварительный нагрев футеровки согласно режиму её работы, представленному на рис. 2.

Сложность математического описания тепловой работы нагревательных печей обусловлена нестационарностью тепловых процессов, поэтому при моделировании теплообмена были приняты следующие упрощающие допущения:

  1. в период предварительного нагрева футеровки в рабочем пространстве печи можно выделить одну объемную зону, заполненную продуктами сгорания топлива;
  2. степень черноты дымовых газов, зависящая от их состава и температуры, определяется по формулам в предположении об отсутствии частиц сажи;
  3. топливный газ и воздух для горения не подогреваются;
  4. при решении внешней задачи теплообмена затенением части боковых
  5. поверхностей насыпной садки стенками поддона можно пренебречь;
  6. все тела, участвующие в радиационном теплообмене, являются серыми;
  7. поток конвективной теплоотдачи от продуктов сгорания к поверхностным зонам составляет постоянную долю от потока результирующего излучения;
  8. при расчете потерь тепла в окружающую среду отдельные элементы футеровки могут быть представлены в виде плоских стенок.

Для расчета сложного теплообмена во внутреннем пространстве печи использован упрощенный зональный метод [2, 3]. Данный метод предусматривает разбивку исследуемой системы на отдельные замкнутые подсистемы, каждая из которых образована объемными зонами. Зоны ограничены реальными и воображаемыми абсолютно черными поверхностями, прилегающими к данной объемной зоне со стороны смежных с ней объемных зон. Особенностью разработанной модели является выделение в рабочем пространстве печи трех объемных зон, что позволяет более полно учесть неизотермичность поверхностей футеровки и садки, а также объема продуктов сгорания, заполняющих рабочее пространство печи. В расчете внешнего теплообмена используются зоны III рода, для которых заданной является функциональная зависимость между температурой и результирующим тепловым потоком зоны.

Заинтересовался?

Скачай полную версию

ПОДЕЛИСЬ ИНТЕРЕСНОЙ ИНФОРМАЦИЕЙ

MetalSpace

Опубликовано MetalSpace

Адрес электронной почты: info@metalspace.ru
Предлагаем сотрудничество
  • Опубликуй свои произведения в электронной форме.
  • Размести научную статью или пресс-релизы на страницах нашего портала.

Оставь комментарий