Печь скоростного нагрева длинномерных изделий

 

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.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) (504 С 21 D 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

Н А BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2! ) 4290985/23-02 (22) 15.06.87 (46) 07.07.89. Бюл. М - 25 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт Теплопроект" (72) Н.Ф.Петров, А.В.Милосердов, A.10.Øàëîâàë и А.Г.Шумилин (53) 621.783.231(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 368460, кл. F 27 В 9/12, 1969. (54) ПЕЧЬ СКОРОСТНОГО НАГРЕВА ДЛИН—

НОМЕРНЫХ ИЗДЕЛИЙ (57) Изобретение относите.я к теплотехнике. Целью изобр тения является повышение скорости нагрева, снижение энергозатрат и повышение качества нагрева изделия. Пе .ь 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 внутреннии 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 каИзобретение относится к теплотехнике, например к устройствам для нагрева металлических иэделий в га2 меры. 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 камерь. рассчитывается исходя из количества поступающей газовоэдушной смеси, длины рабочей камеры и диаметра отверстий дополнительного цилиндра. Отверстия равномерно размещены по погерхности цилиндров. Суммарная площадь отверстий цилиндра рабочей камеры составляет 0,01-0,03 ее поверхности. Диаметр отверстии дополнитепьного цилиндра равен (0,025

0,05)D. Диаметр отверстий ципиндра 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

25Z, улучшить качество нагреваемых изделий, снизить удельный расход топлива на 20K, упростить конструкцию печи, повысить ее надежность.

1 з и. ф лы, 2 ил. эовой среде перед пластической деформацией, и может быть использовано в металлургической, машиностроитель1491894 ной промгшгленности и B ряде других об 1а,. тей народного хозяйства.

Пелью изобретения является повышени» скорости нагрева, снижение 5 энергозатрат и повышение качаства нагрева изделий.

Па фиг. 1 схематически изображена печь скоростного нагрева длинномерных иэделий», продольный разрез, на 10 фиг. 2 — развертка рабочей камеры.

Печь скоростного нагрева длинномерных изделий содержит корпус 1 с иатрубком 2 подачи газовоздушной смеси, установленную концентрично 15 ему рабочую камеру, выполненную в ниде цилиндра 3 с равномерно распределенными по его поверхности отверстиями, и дополнительный цилиндр 4, устанонленньп» коаксиально цилиндру 20

3, который разделяет внутренний объем печи, ограниченный корпусом 1 и цилиндром 3 рабочей камеры, на две камеры: распределительную камеру 5, образованную зазором между корпусом 25

1 и дополнительным цилиндром 4, и камеру 6 подогрева, образованную зазором между дополнительным цилиндром

4 и цилиндром 3 рабочей камеры. Дополнительный цилиндр выполнен с ран- 30 номерно распределенными ио его поверхности отверстиями.

Рабочая камера снабжена форкаме— рой 7, выполненной с.оосно с ней и примыкаюшей к ней со стороны загруз- 35 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 40 равна (0,1-0.2)D, где D — диаметр цилиндра рабочей камеры, мм. Ширина распределительной камеры 5 между корпусом 1 и дополнительным цилиндром

4 рассчитывается исходя из количест- 45 ва поступающей газовоздушной смеси, длины рабочей камеры и диаметра соплоных отверстий дополнительного цилиндра 4. Сопловые отверстия равномерно размещены по поверхности ци50 линдров. Суммарная площадь сопловых отверстий цилиндра 3 рабочей камеры составляет 0,01-0,03 ее поверхности.

Диаметр сопловых отверстий дополнительного цилиндра 4 ранен (0,025

0,05)0, цилиндра 3 рабочей камеры (0,015-0,025)D, количество соплоных отверстий в одном поперечном ряду цилиндра 3 рабочей камеры равно (0,07-0,1)D. Соплоные отверстия каждого последующего поперечного ряда цилиндра 3 рабочей камеры смещены относительно соплоных отверстий ее предыдущего ряда на величину, равную отношению i D к количеству сопловых отнерстий цилиндра 3 рабочей камеры.

Соплоные отверстия дополнительного цилинд,>а 4 предпочтительно располагать в шахматном порядке относительно соплоных 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 соплоным отверстиям цилиндра 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 газовоэдушнай смеси, подаваемой через сопловые отверстия цилиндра 3 рабочей камеры со скоростью истечения 70-100 м/с.

Предварительно подготовленная газовоэдушная смесь поступает в распределительную камеру 5, откуда равномерно подается через соплоные отверстия дополнительного цилиндра 4 в ниде системы струй, оси которых перпендикулярны поверхности цилиндра 3 рабоч и камеры. В результате контакта с цилиндром 3 рабочей камеры находящаяся в камере 6 газоноэдушная смесь подогревается, а затем поступает через соилоные отверстия цилиндра 3 н рабочую камеру также в виде системы с груй.

Первичное воспламенение газоноз— душной смеси осуществляется с помощью запального устройства (например, от электрического разряда или пилотной горелки), размещенного со стг роны выгрузки так, чтобы искровой разряд или пламя пилотной горелки попадали в объем рабочей камеры. Запуск пе и» возможен как в загруженном состоянии, так и без иэделий в рабочей камере.

В рабочей камере происходит интен .ивиое сгорание сформированных

1491894

)с

55 сопловы.. >Тверстиях < тру. 1 предвари( тельно Ili !Ioãðe т и (3 камере 6 г 130 воздушной смеси. В результлте Осv— ществляется нагрев изделия под во з5

;(еиствием струй высоко1 емперлтурньгх продуктов с. орания.

Эффективность подогрева газовоздушной смеси зависит < т скорости ис. течения струи, поступающей - цилиндру 3 рабочей камеры и От взаимного расположения струй. Опытами установлено, что п;и скорости исте.— чения газовоздушной смеси через сопл()вые отверстия до(!Олнительного див 15 линдра 4 выше 20 м/с теплоотдача увеличивается в меньшей мер, чем растут энергозатрлты на прео,(оиецие гидравлического сопротивления ;,.зо!«озд;.шного тракта уст )с)йствл. 11з этих со> 20 ображений суммарная ;1:(сщлдь- соцловых отверстий дог!Олните...(ьг(ого пиииндрл

4 составляет 0,01-0,03 ее и(вер ности. Умецьш; ние площади <Опловых верстий (0,01 попер <()с-,и .;и)и(цдра приводит >, г(< нышс-цию э)!ергa:3;«1Г(E т rцл

ПРЕОДО::ЕЦ>(Е ГИДРаВЛИЧЕСКОГО с ОПРОTHB åíèÿ движе!шю смеси ч< р «устройства, л ее ув(л;) (с) и!)е > О, 03 по— верхности цилцц;)рл приводит к сцц- ОI

)Ke. НИЮ ТЕМПЕ РЛ Т ;1>Ы (i ;1 : Э i<Л " -1 СИ ввиду умец шсния скорости с1руи ц, к след" 1 Er!(e ., к умс-ц> шен(гю скорости»;;- f)< E«a издс.-.><Й.

Дил, ого ци. IHHjtpr раг«ец (О, 025О )С )>

О, 05) D, что Оfip< ;låëÿe г их к личество

) т.е. в..«ли:«п(ое р,«спопожени«струй.

При . велцчении дилме р с,.п . )вых <>тверстий дополните>>ьцогс; цилиндра

<,f> . 0,05D проис):одит с ниже(иге тс <шс рлтуры подо! рева г,":зовоз; шцой смеси ввиду повышения церлвцомс ;>i .Ости тсг(лоотдл(и, cl при Рl э уменьшении

О,О .5D теплоот;:;< з также сцижлеr ся ввид" вг«лим!1 >г О перекрыл!(я соседЕг«x струй.

Экс(:еримс цтлл(,ц< у<: глцовлено, что для указанных знл с ций диамс тров сопло!«ь(х отверст>(i;t<»io)i»i(T<. (ьного цилиндра 4 шир>

50 б (между цилин tp: t?, Обеi:Iie÷i(вающая цаибол!.(!>ую темпер,) уру подогрева

r азовоздуш»ой i-и си, р «вна (О,1

0,2)D. При значении fifttpH((EI - 0,1D температурл iif;t Гр R,i снц,кается ввиду цеполцогс рл < цт):я струи, характеризуемого цл:iii II(e r (к F(;t «ывлемого

ПОТРНЦИЛЛЬНОГО;! <;>:<, Т . (. Ц(..ПОЛНОГО (If:е< бра(!<)Г« 1>!!(я ц(> генftt(:-Гf! Iii i(эц,p(i(H

Ь«R IСНИЯ ГЛ ЗОВО )П ii>ii:>), К1(< it !3 КИ цс т)*ческую эцеf)(it!<) < к f с т струи, с1 flpil зцлчеi(Hi, 0 . Г) т>.."цlс f).(тp pEE

Ii г\Огp(-.E« и тл кжс >;кгс и F,ii) 1 å T< я вви>(у резко О умец! шенин сhi>pi><. ги струи.

Окорость цлгр г«л и «д Itt)r зависит от температуры и cvopocTi(продуктов

> сг<>рация Отд> (ьчьr;E tof)я>r)t)i cгГ)уй гл-зс во.г>ушной смеси цл )(О поверхност;(, л тлкке От взаимного рлсполо жЕ!ШЯ СТРс И. )КСПС РИМЕНтап i(O УСтац.)в- ено, что ца>(бо. !1,!(!Ля ск рость нагрева 1!Ости> лстся пр!1 рлспочожец)>ш сс пловых Отверс т((и по поверхнос ти цилиндра 3 в виде равномерно pact рецеленць по ее длине рядов, ле.Нлщих в плс ск стях, пер!(ецдикулярЦЫХ ЕЕ ПРОДОЛЬНОЙ ОСИ.

ДилмpTp сопг(e)вы .:>тцс f)стий ци— линдра 3 рабочей клмс ры выполняется

Г- !вн! <и (О, 01 5-0, 025) Г) . При диаметре

<зоп;!Оных От «ерс.тий цилиндра рлбочей камеры О, 0151) увели ц)вается вероятн >сть их засорения и возрастает гипрлвличееко» сопрот!(вл .ие цилиндр;l 3 рабо te и камеры, (TO увеличивает

:)цс:.ргозлтр, ты jlëÿ обеспс чения подачи ц f!" » не< >бхо ц(мОГ О к Огlи>гествл

> О)«О ЗД) Г(Ц, i . С)1(. С I l (! ) it«O3jI)>XO дуR:,. вмест ) Re> г,()ят р;1) . При диа< тр» сопиевых oTR(.р .т,; этогi> ци.1(ц.(р: (G ., 5)Р ..> я< етс>. теплос)тдлча I«!и(!лется (плс.цос гь ffp цикл< вс.ния (Прог КОКа) И (аМЕНП . К i (i . 6 IIO ,!нагрева печи.

В каждом поперечном р-.;:; дс)лжно быть (0, 07 — О, 01? D,: )ti)i,> 1 )х ° тверстий, равном< рно рлспреjte!ie ц>п . : периметру поперечного с< 1(ция, .o>((й клм<.р! r.

При уменьшецш(к, личествл сопловых

Отверстии в с дном цоп< р . !ц м ряду (О, 07)Г) и увели -le(ц!и t >, !.: между рядами сRopocть нлгрс !«.I издслия плда< т ввиду неравцомерц< с тц геп (опoдвода,,i при ., вели le)i!fit к ) и!и(-còâë сопло! ых nòRåðñ Tèé в < (ном пспеpe(чном ряду —. (О, 1 ) D и уменьifte rti(it tt!rr и между рядами резкО с>и>жлется т< п.(овой

ЕПД !«лиду перекрытия соседних поступающих струй. (1ля обеспечения f)>!»II. мер((< сти теплоподводл к li<>liepE:но< тц цл(ров;(емого

ИЗДЕЛИЯ С УЧ(ТОМ ЕГ О il<. lit ) ilif«ОГО поступательного движ(.-ция вд (ь оси

1491894

30

45 печи сопловые отверстия каждого пос- ледующего ряда цилиндра 3 рабочей камеры смещены относительно сопловых отверстий ее предыдущего ряда на расстояние, равное отношению 7Р к количеству сопловых отверстий цилиндра 3 рабочей камеры. В этом случае достигается наиболее равномерное воздействие горящих факелов на поверхность иэделия при проходе его через рабочую камеру лечи.

Длина фор камеры 7 с ос тавляе т 1-5 диаметров рабочей камеры, Такая конструкция позволяет ïåðåðàñïðrделить

1 количество продуктов сгорания, удаляемых через открытые торцы печи так, что большая их часть проходит

Ф через входной торец печи. Таким образом, уменьшается нежелательное снижение теплоотдачи от горячих струй к изделию за счет сносящего потока удаляемых продуктов сгорания на выходе иэ печи.

Указанное распределение продуктов 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 сказывается .лишь лри длине форкамеры, равной диаметру рабочей камеры. Увеличение длины форкамеры 50 не приводит к повышению скорости нагрева, а наоборот, снижает ее и увеличивает габариты печи. Наличие форкамеры 7 повьшлэет тепловой

КПД печи, так как с.пужит своеобразной камерой предварительного подогрева изделий перед поступлением их в рабочую камеру интенсивного нагрева.

Применение изобретения обеспечивает повышение скорости нагрева на

257,, улучшает качество и снижает удельный расход топлива на 207. фор мул аизобретени я

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 газовозд шной смеси, транспортирующее устройство, отличающаяся тем, чяо, с целью повышения скорости нагрева, снижения энергозатрат и повышения качества нагрева изделий, она снабжена дополнительным цилиндром с равномерно распределенными по era поверхности отверстиями, размещенным коаксиально цилиндру рабочсй 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 плошадь их отверстий составляет (0,01-0,03) ее поверх1 ности, а диаметр отверстий равен (0,015-0,025) диаметра цилиндра рабочей камеры, дйаметр отверстий дополнительнога цилиндра раве.н (0,025 0,05) диаметра цилиндра рабочей камеры, отверстия цилиндра рабочей камеры распределены по ее длине рядами в шахматном порядке.

2. Печь ло п. 1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что она снабжена форкамерой, расположенной соосно рабочей камерой и примьп;ающей к н л со стороны загрузки, причем диаметр форкамеры равен диаметру рабо !сй к»меры, а ее длина со;т; вляет 1-5 дна-Mt трон рабочей камеры.

1491894

4 èã.2

Составитель И. Короткова

Техред А.Кравчук Корректор О.Ципле

Редактор В.Петраш

Заказ 3830/28 Тираж 530 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101