Печь скоростного нагрева длинномерных изделий Советский патент 1989 года по МПК C21D9/00 

Изобретение относится к теплотехнике, например к устройствам дпя нагрева металлических изделий в газовой среде перед пластической деформацией, и может быть использовано в металлургической, машиностроительНОИ iipoMf.iiinoHHocTH и н ряде других ибмл. ТРИ народного хозяйства.

Целью изобретения является повышение скорости нагрева, снижение -энергозатрат и понышение качаства нагрева изделий.

1л фиг. 1 схематически изображена печь скоростного нагрева /щинномер- ных изделий, продольный разрез на фиг. 2 - развертка рабочей камеры.

Печь скоростного нагрева длинномерных изделий содержит корпус 1 с патрубком 2 подачи газовоздушной смеси, установленную концентрично ему рабочую камеру, выполненную в виде цилиндра 3 с равномерно распре- деленньЕми по его поверхности отверстиями, и дополнительный цилиндр 4, установленный коаксиально цилиндру 3, который разделяет внутренний объе печи, ограниченный корпусом 1 и цилиндром 3 рабочей камеры, на две камеры: распределительную камеру 5, образованную зазором между корпусом 1 и дополнительным цилиндром А, и камеру 6 подогрева, образованную зазором между дополнительным цилиндром 4 и цилиндром 3 рабочей камеры. Дополнительный цилиндр выполнен с рав- номерно распределенными по его поверхности отверстиями.

Рабочая камера снабжена форкаме- рой 7, выполненной соосно с ней и примыкающей к ней со стороны загруз- ки (подачи нагреваемых изделий). Диаметр форкамеры 7 равен диаметру рабочей камеры, а ее длина составляет 1-5 ее диаметров. Ширина камеры 6 подогрева между цилиндрами 3 и 4 равна (0,1-0,2)D, где D - диаметр цилиндра рабочей камеры, мм. Ширина распределительной камеры 5 между корпусом 1 и дополнительнь м цилиндро 4 рассчитывается исходя из количест- ва поступающей газовоздушной смеси, длины рабочей камеры и диаметра сопловых отверстий дополнительного цилиндра 4. Сопловые отверстия равномерно размещены по поверхности цилиндров. Суммарная площадь сопловых отверстий 1щлиндра 3 рабочей камеры составляет 0,01-0,03 ее поверхности Диаметр сопловых отверстий дополнительного цилиндра 4 равен (0,025 - 0,05)D, цилиндра 3 рабочей камеры (0,015-0,025)0, количество сопловых отверстий в одном поперечном ряду цилиндра 3 рабочей камеры равно

5 0

с 0 е

0

(0,,1)D. Сопловые отверстия каждого последующего поперечного ряда цилиндра 3 рабочей камеры смещены относительно сопловых отверстий ее предыдущего ряда на величину, равную отношению 1Г D к количеству сопловых отверстий 11 1линдра 3 рабочей камеры. Согиповые отверстия дополнительного цилинд,)а 4 предпочтительно располагать в шахматном порядке относительно сопловых отверстий цилиндра 3 рабочей камеры, что способствует более интенсивному подогреву газовоздушной смеси, поступающей в камеру 6 подогрева. В этом случае сопловые отверстия дополнительного цилиндра 4 смещены аналогично сопловым отверстиям далиндра 3 рабочей камеры.

Печь работает следующим образом.

По центральной оси рабочей камеры транспортирующим устройством - толкателем, рольгангом (не показано) передвигается длинномерное (длина изделия больше длины рабочего пространства печи) изделие, например труба, штанга круглого сечения. Изделие нагревается горячим теплоносителем, получаемым при сжигании газовоздушной смеси, подаваемой через сопловые отверстия цилиндра 3 рабочей камеры со скоростью истечения 70-100 м/с.

Предваритель ю подготовленная газовоздушная смесь поступает в распределительную камеру 5, откуда равномерно подается через сопловые отверстия дополнительного Цилиндра 4 в виде системы струй, оси которых перпендикулярны поверхности цилиндра 3 рабочей камеры. В результате контакта с цилиндром 3 рабочей камеры находящаяся в камере 6 газоьоздушная смесь подогревается, а затем поступает через сопловые отверстия цилиндра 3 в рабочую камеру также в виде системы струй.

Первичное воспламенение газовоздушной смеси осуществляется с помощью запал1,ного устройства (например, от электрического разряда или пилотной горелки), размещенного со стороны выгрузки так, чтобы искровой разряд И.ПИ пламя пилотной горелки попадали в объем рабочей камеры. Запуск ггечи возможен как в загруженном состоянии, так и без изделий в рабочей камере.

В камере происходит интенсивное сгорание сформированных i

сопловь,,. .1тиерстиях струй предварительно П1 Дсгретг н в камере 6 гнзо- воэдуишор смеси. В результате осу- ществ:1яется нагрев изделия под воздействием струй высокотемпературных продуктов с.орания.

Эффективность подогрева газов т- душной смеси зависит от С :орости истечения струи, гктступающеГ к цилиндру 3 рабочей камеры и от взаимного расположения струй. Опытами установлено, что при скорости истечения газовоздушной смеси через сопловые отверстия дополнительного цилиндра 4 выше 20 м/с теплоотдача увеличивается в меньшей мере, чем расту энергозатраты на преодс ление гидравлического сопротивления т/ .зоноздуш- ного тракта устройства. HJ этих соображений суммарная илощадь сопловых отверстий дог олните,:1ьно1 о пипиндра 4 составляет 0,01-0,С 3 г-е повер-пос- ти, УменьШ ;;ние площади сопловь1х vjr- верстий СО,01 полерх цилиндра приводит к пон1 ШС;Нию э tie j) Г О з.ч Т Г ат па преодоление гидравлического г-опро- тивления движению ч; ;-н:з , устройства, а ее yBejisiqcFine 0,03 поверхности цил щдр;| прив лдит к снижению температуры ирло; счоси ввиду т-теипшсния скорости струи и, кг к следствие, к уменьшению скорости ттаг рева изделий.

сопловых trjBOpi тий допо. - нительсого цилиндра U равен (0,025- 0,0 i)D, что определяет их количество т.е. взаимное располоч;ени.- струй. При увеличении диаметр с,п:;овых отверстий дополнительного цилиндра ,05D проис;:о;:,ит снижение температуры лодо рева ггзовоз;;/шной смеси ввиду повышения теплоотдачи, а при ег о умен1-.1 1ении ,0. 5Г) теплооТдта i.i также снижается ввид: взаимного перекрытия соседних струй.

Экс1:ер;1менталг..Н(1 устч новлено, чт для указанных знамений диаметров сопловь х отверспп дополнитс льного пилиндра 4 1ирин,1 камеры подогрева 6 (между цилиндрппи) , обеспечипающая {аиболмиую Г емп( 1т vpy подог рева газовоздуи ной , равна (0,1 - 0,2)D. При значении ишрины 0,1D температура пп;1-;|Г р(чм снижается ввиду неполного р.чч ития ст1зуи, характеризуемого наличием так на 1ыцаемого потенциального ;iai):i, т.е. 1 еполно -о

4

пр еобраз(1ва};ия по ген1и1;и1Ы ой энерг-)1И ,чав.-тепия га зопоздушн ои гмеси в ки- иет1 ческую з}1ергик) cKopi.cTn струи, а пр; значении xOj T) Tu -ineiiaTypa П тдогрева также .i;jлeтcя ввиду резко о т 1 пыпения скорогги струи.

Скорость нагрепа издачия зависит Of температуры и сксфостп продуктов

сгорания отдел1,1,1х горячих струй

газс возцушной смеси на еГо поверхности, а также от взаимного располо жения струй. ЭкспЕ римент;1,чьно з ста- н.зв тено, что наиболтлпая скорость

нагрева достигается при ра.сположе- нии сопловых (тт перстий по иоверхнос-;- ти цилиндра 3 в виде равномерно рас- тфеделенньп : по ее длине рядов, ле- хащих в inocкостях, перпендикуляр

ных ее игодольпои оси.

Диаметр сопловых отверстий цилиндра 3 рабочей камеры вьтолняется равньм (0,015-0,025)0. При диаметре сопловых от15ерстиГ; цилин;ц )а рабочей камеры 0,015D увеличивается вероятность их засорения и возрастает гидравлическое сопротивлсчие цилиндра 3 рабочей камеры, что увеличивает зп ;р1 озатр1 ты для обеспечения пода- чи : печь не1 |бходимогс1 количества i .; io)i03Ayi:ib i ii смеси ( т у1| воздухо- дуБ- (1 вместл неь т;стятс ра) . При диаметре conjioHhi -; отверг.т . ; Т ого ци- лин;1р 1 ;(0,025)П сн: ж- етс;. тегшо- от дача ипиду у-мечыисчшн скорости истечения т-азовоч. смеси и по- вьл.чается опасность 11Г):Ч1и;-,а(1иения (npocKotca) гоаме}и1 v 6 подогрева печи.

В каждом поперечном ;ir.;;v должно быть (0,07-0,01)0 conjioBin-; отверстий, равномерно рлспределеингх периметру поперечного СС-ЧСНИЯ ; бОЧ(Й

,1.

При уменьшении количества сопловых отверстий в одном попоречне м ряду (0,07)0 и увеличении I liii -i между рядами скорость нагрека падает ввиду неравномер ости теп.-1оподво- да, а при ;, 1зел1 чеиии количества сопловых отверстий в одном поперечном ряду ,(0,1)0 и уменьше-нии шаг а между рядами резко снижлет ся тепловой КПД ввиду перекрытия cocejunix поступающих струр.

Для обеспече}П1я ранномерпости теп.лоподвода к поверхности наг)1ев 1емогО изделия с учетом ег о ь ОП ятнного поступательного /твижештя нд11ль оси

печи сопловые отверстия каждого последующего ряда цилиндра 3 рабочей камеры относительно сопдовых отверстий ее предыдущего ряда на расстояние, равное отношению к количеству сопловых отверстий цилиндра 3 рабочей камеры, В этом случае достигается наиболее равномерное воздействие горящих факелов на по- верхность изделия при проходе его через рабочую камеру печи.

Длина форкамеры 7 составляет 1-5 диаметров рабочей камеры. Такая кон- струкция позволяет перераспределить количество продуктов сгорания, удаляемых через открытые торцы печи так, что большая их часть проходит через входной торец печи. Таким об- разом, уменьшается нежелательное снижение теплоотдачи от горячих стру к изделию за счет сносящего потока удаляемых продуктов сгорания на выходе из печи.

Указанное распределение продукто сгорания между открытыми торцами устройства объясняется их различными гидравлическими сопротивлениями, которые определяются профилем скорости газового потока на выходе из печи. Заметное влияние длины форкамеры 7 на повышение скорости нагрева сказьтается .лишь при длине форкамеры, равной диаметру рабочей ка- меры. Увеличение длины форкамеры 5D не приводит к повыше1{ию скорости нагрева, а наоборот, снижает ее и увеличивает габариты печи. Наличие форкамеры 7 повышает тепловой КПД печи, так как служит своеобразной камерой предварительного подогрева изделий перед поступлением их в рабочую камеру и}1тенсивного нагрева.

-

0

5

Применение изобретения обеспечи- вaeт поньш1ение скорости нагрева на 25%, улучшает качество и снижает удельный расход топлива на 20%.

Формула изобретения

1.Печь скоростного нагрева длинномерных изделий, содержащая корпус, установленную концентрично ему рабочую камеру, выполненную в виде цилиндра с равномерно распределенными по его поверхности отверстиями, патрубок подачи газовоад /шной смеси, транспортирующее устройство, отличающаяся тем, ч 1о,

с целью повышения скорости нагрева, снижения энергозатрат и повышения качества нагрева изделий, она снабжена дополнительным 1р-1линдром с равномерно распределенными по его поверхности отверстиями, размещенным коаксиально цилиндру рабочей камеры с зазором относительно него, при этом ширина зазора составляет (0,1- 0,2) диаметра рабочего цилиндра, оси отверстий цилиндров направлены перпендикулярно продольной оси печи, причем суммарная площадь их отверстий составляет (0,01-0,03) ее поверхности, а диаметр отверстий равен (0,015-0,025) диаметра цилиндра рабочей камеры, диаметр отверстий дополнительного цилиндра равен (0,025- |0,05) диаметра цилиндра рабочей камеры, отверстия цилиндра рабочей камеры распределены по ее лпине рядами в шахматном порядке.

2.Печь по п. 1, отличающаяся тем, что она снабжена форкамерой, расположенной соогно с рабочей камерой и примыкающей к ней со стороны загрузки, причем диаметр форкамеры равен диаметру раЬочеГ камеры, а ее длина составляет 1-5 диаметров рабочей камеры.

fffffV

/ / /

rfffffrrrrff

..„/.L.LJ,

fлvffжvfJ ffлrff Vfлry rfVff ffлrrJ

2 / У 6

/ / / /

rfffffrrrrff

.L.LJ,

x-vx-t-vyv- -s. v-v rv-v- -tr :

Изобретение относится к теплотехнике. Целью изобретения является повышение скорости нагрева, снижение энергозатрат и повышение качества нагрева изделия. Печь скоростного нагрева длинномерных изделий содержит корпус с патрубком подачи газовоздушной смеси, рабочую камеру в виде цилиндра с равномерно распределенными отверстиями, коаксиально которому расположен дополнительный цилиндр, разделяющий внутренний объем печи на две камеры: распределительную камеру, образованную зазором между корпусом и дополнительным цилиндром, и камеру подогрева, образованную зазором между дополнительным цилиндром и цилиндром рабочей камеры. Рабочая камера снабжена форкамерой, выполненной соосно с ней и примыкающей к ней со стороны загрузки (подача нагреваемых изделий). Диаметр форкамеры равен диаметру рабочей камеры, а ее длина составляет 1-5 диаметров рабочей камеры. Ширина камеры подогрева равна 0,1-0,2 D, где D- диаметр цилиндра рабочей камеры. Ширина распределительной камеры рассчитывается исходя из количества поступающей газовоздушной смеси, длины рабочей камеры и диаметра отверстий дополнительного цилиндра. Отверстия равномерно размещены по поверхности цилиндров. Суммарная площадь отверстий цилиндра рабочей камеры составляет 0,01-0,03 ее поверхности. Диаметр отверстий дополнительного цилиндра равен 0,025-0,05 D. Диаметр отверстий цилиндра рабочей камеры 0,015-0,025 D. Отверстия цилиндра рабочей камеры располагают рядами в шахматном порядке и относительно отверстий дополнительного цилиндра также в шахматном порядке. Применение изобретения позволяет повысить скорость нагрева на 25%, улучшить качество нагреваемых изделий, снизить удельный расход топлива на 20%, упростить конструкцию печи, повысить ее надежность. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

ti

Направление ижсиао нагребаемоао 6

3uffa/ibHoe устройся

емоао

Фи&.1

Фиг.1