Что будет происходить при нагреве заготовок, если изменить длину трубы

Тепловая работа печей связана с движением в рабочем пространстве самих печей, а также в рекуператорах, регенераторах, боровах и дымовых трубах больших масс воздуха, горючего газа, продуктов сгорания топлива и технологических газов.

Продукты сгорания движутся в печи навстречу движению металла, отдавая ему значительную часть тепла. Из методической зоны они поступают в рекуператор, где нагревают воздух, подаваемый в зоны для горения ( в некоторых методических печах в рекуператорах нагревают также и газ).

При уменьшении(увеличении) высоты трубы, меняется тяга, а следовательно скорость и температура нагрева.

Для качественного нагрева металла большое значение имеет правильный выбор температуры и скорости нагрева.

Скорость нагрева металла — один из важнейших факторов, обеспечивающих качественный нагрев металла.

Чем выше температура стали, тем пластичнее она становится, тем меньше ее сопротивление деформации. Но увеличение возможно до так называемого верхнего предела температуры нагрева. Ограничение объясняется тем, что при росте температуры нагрева изменяется металлографическая структура стали — увеличивается размер зерен металла, что ухудшает его механические свойства.

Укрупнение зерен может достичь такой степени, что связь между ними ослабнет и могут образоваться микротрещины. Такое явление называется перегревом металла.

Повышение температуры нагрева сверх определенного предела может привести и к пережогу металла. Последний возникает при проникновении кислорода внутрь металла, вследствие чего зерна окисляются и оплавляются. Это резко ухудшает механические свойства стали, в частности, сильно понижает ее прочность. Если перегрев можно исправить нормальным отжигом, то пережженный металл — ничем неисправимый брак. Кроме того, при повышенных температурах процессы окисления стали идут интенсивнее, следовательно, увеличивается угар металла. Поэтому нельзя перегревать металл выше верхнего предела температуры нагрева.

Кроме верхнего предела, существует еще и нижний предел температуры нагрева. Нижний предел определяется наименьшей допустимой температурой металла в конце обработки, т.к.понижение температуры металла в конце обработки ниже определенной величины теряются пластические свойства стали и условия обработки значительно ухудшаются. Кроме того, от температуры в конце обработки зависит структура металла, следовательно, и его механические свойства.

Таким образом,при изменении высоты трубы меняется скорость и температура нагрева заготовок, а следовательно и качество их изготовления.

Труба нужна, чтобы удалять дымовые газы. Для этого необходима тяга. Тяга трубы — вентиляционный эффект, который возникает за счёт разницы температур воздуха снаружи и внутри трубы. Эффект возрастает с повышением разницы температур и высоты здания. В печах образуются горячие газы продуктов горения, которые имеют большую разницу температур с внешним воздухом. Плотность тёплого воздуха меньше, чем плотность холодного воздуха, следовательно давление столба газа (ρgh) у тёплого воздуха меньше. Этот факт приводит к появлению разности давлений внутри и снаружи трубы (здания). Таким образом, сила тяги зависит, в основном, от температуры отходящих газов и от высоты трубы. Чтобы улучшить тягу, следует увеличить высоту трубы. Тяга в печи зависит от высоты трубы: чем выше труба, тем сильнее тяга. Это видно из формулы определения высоты дымовой трубы:

Высота дымовой трубы прямо пропорциональна силе тяги. Увеличив высоту трубы в 2 раза, действительное разрежение, создаваемое трубой так же увеличиться в 2 раза. Т.е. дымовые газы будут удаляться более интенсивно.

4. Как понизить температуру уходящих газов, что это даст в плане рабочих характеристик печи?

Сделать длинее методическую зону => уменьшится уд. расход топлива => увеличится тепловая экономия.

Перевод котлоагрегата на режимы сжигания с малыми избытками воздуха позволяет понизить температуру точки росы уходящих газов ориентировочно до 100°С.

за счет снижения избытков воздуха

Температура отходящих газов зависит от условий эксплуатации. При загрязненных поверхностях нагрева накипью, в особенности золой и сажей, ухудшаются условия передачи тепла и одновременно повышается температура отходящих газов, что и должно учитываться при эксплуатации.

Когда сечение канала трубы или дымохода выше требуемого, дымовые газы поднимаются по ней медленно и холодный наружный воздух охлаждает их в трубе.

Любой дополнительный приток воздуха в отопительный прибор также способствуют охлаждению газов.

Для того чтобы повысить качество сжигания природного газа и понизить температуру уходящих газов, предложено сочетать работу сушильных установок с работой паровых котлов, установленных в расположенной рядом котельной.

Применяется и рециркуляция дымовых газов для регулирования температуры перегретого пара и уменьшения количества образующихся в топке котла окислов азота. можно повысить экономическую эффективность печи

Естественно, если из потока дымовых газов отобрать на рециркуляцию самую горячую его часть, температура оставшихся газов после их перемешивания будет ниже, чем температура всего потока после перемешивания, но без отбора высокотемпературной части. А понижение температуры уходящих дымовых газов и характеризует рост экономической эффективности котельного агрегата. Подача же в топку котла более горячих дымовых газов рециркуляции означает поступление дополнительного тепла. Значит, для соблюдения теплового баланса в топке котла надо будет сжечь меньшее количество топлива. Это и определяет эффект экономичности от изменения схемы рециркуляции дымовых газов.

Значение потери с отходящими газами, считая на 1 кг топлива, зависит от произведения объема газов на их теплоемкость и на температуру газов, идущих в трубу:

В левой части уравнения баланса тепла котельной установки указывается только теплотворная способность 1 кг топлива. Поскольку баланс тепла подсчитывается от 0°, к теплотворной способности топлива надо присоединить тепло, приносимое с воздухом из котельного помещения, обычно нагретого до 25° и расходуемого в топке, а также подсосанного через неплотности обмуровки, тепло форсуночного пара при паровом дутье и физическое тепло топлива. Средняя весовая теплоемкость газообразного топлива точно может быть подсчитана, если известны температура топлива и его состав.

Стремление максимально повысить к. п. д. и тем сберечь топливо приводит к выводу о необходимости доведения до возможного минимума потери тепла с отходящими газами. Для этого в соответствии с формулой надо уменьшать объем отходящих газов, что может быть выполнено за счет снижения избытков воздуха, и снижать температуру отходящих газов. Уменьшение а достигается рациональным конструированием толки и правильной эксплуатацией, обеспечивающими хорошее омывание воздухом частиц твердого топлива и перемешивание его с летучим горючим.

Плотная обмуровка уменьшает присосы, не допуская значительного повышения избытка воздуха в конечных элементах установки.

Температура отходящих газов зависит от условий эксплуатации. При загрязненных поверхностях нагрева накипью, в особенности золой и сажей, ухудшаются условия передачи тепла и одновременно повышается температура отходящих газов, что и должно учитываться при эксплуатации.Понизить температуру отходящих газов можно путем развития хвостовых поверхностей нагрева. Теоретически она могла бы снижаться до температуры воды, входящей в водяной экономайзер, или воздуха, входящего в воздухоподогреватель.

Парциальное давление.

Парциа́льноедавление (лат. partialis — частичный, от лат. pars — часть) — давление, которое имел бы газ, входящий в состав газовой смеси, если бы он один занимал объём, равный объёму смеси при той же температуре. Общее давление газовой смеси является суммой парциальных давлений каждого газа в смеси.

В химии парциальное давление газа в смеси газов определяется как указано выше. Парциальное давление газа, растворённого в жидкости, является парциальным давлением того газа, который образовался бы в фазе газообразования в состоянии равновесия с жидкостью при той же температуре. Парциальное давление газа измеряется как термодинамическая активность молекул газа. Газы всегда будут вытекать из области с высоким парциальным давлением в область с более низким давлением; и чем больше разница, тем быстрее будет поток. Газы растворяются, диффузируют и реагируют соответственно их парциальному давлению и не обязательно зависимы от концентрации в газовой смеси.

Парциальное давление газов:

, Па; , Па.

Закон Дальтона: общее давление смеси идеальных газов равно сумме парциальных давлений каждого газа в смеси.

Например, дана смесь идеального газа из азота (N2), водорода (H2) и гелия (He), тогда:

P_смеси=P_азота+P_{водорода}+P_гелия

где:

· P_азота- парциальное давление азота

· P_{водорода}- парциальное давление водорода

· P_гелия- парциальное давление гелия

Мольнаядоля компонентов идеального газа в газовой смеси равна объёмной доле этого компонента в газовой смеси.

x_азота=V_{азота при Pсмеси} /V_смеси

Мольная доля компонентов идеального газа в газовой смеси равна отношению его парциального давления к давлению смеси.

x_азота=P_азота /P_смеси