книги / Нагревательные печи и устройства. Литейные печи и сушила
.pdfМИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РСФСР
ПЕРМСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ А.М.ГОРБКОГО ПЕРМ СКИЙ ПО ЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
1\:|ф(* i|>a .uiTciinoro прон.тодстка
II. |\. IxO tl.MIIIIЫ \
11л1тквлтк/1ьиык т:чи и устройства
.iim:iiiii»n: пкчм и смшыл
Учебное пособие
Пермь 1976
62X1745.3(07)
К59
К59. И «К* Козьминых. Нагревательные печи и устройства. Литейные печи и сулила. Раздел 17. Подбор вентиляторов, тодливо-
сжигапцнх и других устройств. Учебное пособие. Изд. Пермского ун-та, I976.v
В настоящем разделе учебного пособия для курсового проекти рования по курсам "Нагревательные печи и устройства", "Литейные печи и сушила" рассмотрены вопросы расчета и выбора тошшвосжигапцих устройств и вентиляторов промышленных печей. Вместе с ме тодиками расчета даны подробные описания существующих конструк ций топок, горелок, форсунок и вентиляторов. Проанализированы условия их применения.
Учебное пособие предназначено для студентов металлургичес ких специальностей. Оно может быть полезным инженерно-техническим работникам литейного и термического производств.
Учебное пособие подготовлено Пермским политехническим институтом
621.745.3(07)
© Пермский государственный университет, 1976
Вентиляторы - энергетические устройства, служат для подачи
иперемещения газов.
Впромышленных печах для подачи газов применяются центро бежные вентиляторы -рис. I), нагнетающие и отсасывающие. Нагне-
Рис. I. Общий вид центробежного вентилятора с соотношением его частей в зависимости от диаметра колеса
тающие вентиляторы, устанавливаемые пер1ед топливосжигающими устройствами, служат для подачи воздуха. Отсасывающие вентиля торы, как и дымовые трубы, используются для удаления продуктов горения.
Для перемещения газов служат осевые вентиляторы, применя емые в низкотемпературных печах для циркуляции газов с целью увеличения теплопередачи конвекцией.
центробежные вентиляторы создают суммарный напор газов на ободе колеса, пропорциональный квадрату диаметре и квадрату числа оборотов:
'^--‘llg=kam+hCT |
|
, г |
г |
7200 |
•а.'П |
ммSod. cm, |
|
|
|
|
|
где JJ- - коэффициент потери напора но |
трение и завихрения, |
||
равный 0,8-0 ,9; |
|
|
|
^- объемный вес газа, кг/м3;
d- диаметр колеса вентилятора, м;
п.- число оборотов вентилятора, об/мин.
Однако создаваемый в основном скоростной (динамический) напор, благодаря улиткообразной форме корпуса вентилятора (диффузор, свернутый в спираль), переводится в статический.
В результате в выходном отверстии центробежного вентиля тора суммарный напор цреимущественно состоит из статического напора:
^ ‘,lSS/tcr-thduH Мт6од ст-
Количество нагнетаемого или всасываемого вентилятором газа или воздуха
|
tf=4 W |
м */сек, |
|
где / |
- площадь сечения входного |
отверстия вентилятора, м2 ; |
|
W |
- скорость газами |
воздуха, |
м/сек. |
Мощность вентилятора |
|
|
|
|
N ------------------ |
|
квт, |
|
> s 3600 -ю г 2в чр |
где (I - производительность вентилятора, м3/час; hcr - статический напор, мм ьод.ст.;
- коэффициент полезного действия вентилятора, колеблю щийся в пределах 0,4-0,5;
£- коэффициент полезного действия ременной передачи,
Рравный 0,8-0,9.
Установочная мощность электромотора берется на 10-15% иольше, чем Ng
^=(t.U 1 ,f5 )N e кбт.
Центробежные вентиляторы в зависимости от создаваемого напора подразделяются:
1) не вентиляторы низкого давления - до 100 мм вод.ст.; 2 ) вентиляторы среднего давления - до 200-300 мм вод.ст.;
3) вентиляторы высокого давления - до 1000-1500 мм вод.ст. Центробежные вентиляторы выпускаются различных размеров,
соответствующих номерам: 2,3,4,5 и т.д. до Л 15.
Номер вентилятора для низкого и высокого давлений соот ветствует диаметру колеса в мм, деленному на 100, а вентилято ров среднего давления - диаметру колеса в мм, деленному на НО .
Подбор центробежных вентиляторов в зависимости от требу емой производительности и суммарного напора производится по ка талогам или графикам-номограммам.
В том и другом случае определяются номер вентилятора, чис ло оборотов и необходимая мощность электромотора.
Для нагнетающих вентиляторов производительность
g |
(J-JL |
В |
м5/час* |
dL |
mar |
п 9 |
|
где |
- расход воздуха для сжигания I кг или I нм3 топлива, |
||
|
берется из расчета горения топлива; |
||
- количество топлива |
кг или нм3, берется из теплового |
||
|
баланса. |
|
g |
Для отсасывающих вентиляторов в формуле вместо X будет |
|||
количество образующихся продуктов горения црй сжигании |
|||
единицы |
топлива. |
|
|
Суьшарный напор для нагнетающих вентиляторов состоит из сопротивления топливосжигахшх устройств, воздухопровода до и после вентилятора и сопротивлений нагревательных устройств - рекуператоров, регенераторов, если они применены.
Для отсасывающих вентиляторов (дымососов) сушшрннй напор рассчитывается так же, как и для дымовой трубы. Однако дымовая труба остается во всех случаях и устанавливается аа дымососами (рис. 2 ), ток как продукты горения должны выбрасываться в ат мосферу не ниже 16 метров.
Номограшсы, приведенные на рис. 3, представляют собой два совмещенных графика, из которых верхний связывает сушвринй на пор, отложенный по оси ординат, коэффициент полезного действия - вертикальные лучевые крине на поле графика, окружную скорость на ободе колеса - горизонтальные кривые, и скорость газа,"отло
женную |
по оси абсцисс, а |
- производительность, отложен |
|
ную |
по |
оси ординат, с номером вентиляторе - прямые лучевые ли |
|
нии |
на поле графика. |
|
1 О f0 Ц /о JU /ь JO
Скорость Воздуха 6 Вы ходном amiepemvu, м/сек
* „ |
/в 26 |
ПроньВодшпельность |
|
Скорость Воздуха В Вы ходном отВерстщ м/сек
5
Рис. 3. Номограммы для под бора центробежных вентиля
торов низкого (а), средне
го (б) и высокого (в) дав
ления (цифры производитель ности на правой ординате относятся к пунктирным лу
чевым линиям;
560€ - 700 об/мин.
8
Динамический напор в выходном отверстии
/ W2 .. 20г /,206. „ в , ,
А* * = T f f t = Щ / — 2 i' 5 м” So ст-
Отсюда статический напор
/iCT =Y2 h 6-k guH =/00-24,5= 75,5ммВод.cm.
Мощность на валу вентилятора
С к СТ |
50000-75,5 |
V 3 6 0 0 - 1 0 2 ~ 3600 /02 0.55 0,9 * f5 « 6т-
Мощность электродвигателя вентилятора с учетом 10$ пере грузки
= К Mg - /, /■ /5= /4,5 кёт.
Осевые вентиляторы (рис. 4,5) делятся на пропеллерные и плосколопастные.
Рис. 4. Пропеллерный вентилятор
Пропеллерные осевые вентиляторы имеют форму гребных вин
тов, от 3 до 5 лопастей; создают суммарный напор до 20 мм вод. с:. Вследствие возвратных потоков вблизи втулки (см. рне. 4) КПД цл мал: 0,2-0,4.
Плосголопастные осевые вентиляторы имеют от 4 до 8 кони ческих лопастей, создают суммарный напор до 40 мм вод.ст. и более. Их КПД ра.зен 0,63-0,75.
|
|
Рис. |
5. Плосколопастной вентилятор |
|
|
Размеры осевых вентиляторов характеризуются номерами от |
|||
4 до |
12. |
Номер определяет диаметр пропеллера в дециметрах ^или |
||
хЮО). Суммарный напор осевых вентиляторов |
||||
|
|
IZZltfhdM+hfT |
мм 8од. cm; |
|
|
динамический напор |
|
||
|
|
' W |
= 2 y -ft |
мм €од ет; |
|
статический напор |
2 |
||
|
|
|
|
|
|
|
/te *0 ,0 tw *= 0 ,0 f(^ fy мм бод. cm. |
||
Мощность |
осевых вентиляторов |
|
||
|
|
|
5600-/02}g * т ' |
|
где |
бГ - |
объем перемещаемого газа, м3/час. |
||
|
Мощность мотора берется с запасом в 2Ь%. |
|||
|
Осевые вентиляторы имеют большой динамический и малый |
статический напоры, в связи с чем и применяются для перемещения больших количеств газа или воздуха.
Расчет количества осевых вентиляторов для перемещения воз духа или газа в нагревательных печах рассмотрим на примере.
Пусть имеем нагревательную электрическую печь с шириной рабочего пространства В = 1,0 м и высотой И = 0,7 м, темпе ратура в печи tn = 700°С (рис. б).
Примем действительную скорость воздуха в печи VV^ црж 700°С, равной
30 и/сек.
Тогда действительный удельный вес воздуха в печи:
Рис. 6. Установка осевого
вентилятора для перемеще ния воздуха или газа в нагревательных печах
- к — = |
2f J l - =0,564кг/м. |
|
* |
|
700 |
/+ 275 |
||
Отсюда динамический напор |
||
|
" w f |
6 |
|
^— |
у = |
|
2 9 |
1 |
|
2 |
|
— |
-5/7 |
|
--- 0,564-* 7мм tod.cm. |
||
2 |
9,8f |
|
Осевые вентиляторы устанавливаются в нагревательных печах и сушилах с таким расчетом, чтобы каждому из них приходилось перемещать не более I м3 газа в секунду.
Доя данной печи площадь поперечного сечения
i,0-0,7= 0,7 м г
Допустим, |
что площадь |
поперечного сечения изделий, поме |
|||
щенных в печь, |
составляет |
|
= 0,2 |
м2 . |
|
Отсюда свободное |
сечение |
печи, |
заполненное воздухом, |
||
f a |
= 0,7 - |
0,2 |
= |
0,5 м2. |
|
Следовательно, чтобы каждый осевой вентилятор перемещал I м3 воздуха в секунду, при свободном сечении рабочего прост
ранства 0,5 м , оси вентиляторов требуется располагать да рас стоянии 2 м друг от друга. Необходимая для перемещения возду ха мощность осевого вентиляторе
дкм |
5600 76, 7 |
~ 0,40IеВт. |
~5600 /02 f |
3600-Ю 2-О,Ь |
Мощность мотора
Ом = 1,25■Ng= /,25-0,40=0,5 кВт-