13. Косвенный радиационный теплообмен, области его применения при обжиге изделий из керамики

Q_п^мат <<Q_п^кладки, муфельные печи, муфельные огноупорные перегородки, кот. Разделяют зону генерации тепла от технологической зоны

3) Направленный косвенный режим радиационного теплообмена. Подобный вид теплообмена имеет место в том случае, когда тепло, выделяющееся при сгорании топлива, передается нагреваемому материалу не непосредственно от пламени, а через посредника, которым чаще всего является кладка свода печи. Направленный косвенный теплообмен создают размещением факелов (пламени) в верхней части рабочего права печи приближая область минимальных температур к поверхности огнеупора. При это происходит рост температуры кладки и трансформирование селективного излучение кладки. В последнее время широкое распространение получает сводовое отопление печи, которые работают в указанном режиме теплообмена. Для достижения этой цели применяют различного рода горелки, создающих плоский разомкнутый факел (плоскопламенныегорелки) у которых возникшее пламя тонким слоем распространяется по поверхности свода, обеспечивая высокую теплоотдачу. В печах, работающих с направленным косвенным радиационным режимом, излучение кладки на металл играет важнейшую роль, и величина степени развития кладки имеет в этом случае большее значение, чем при равномерно распределённом режиме. Данный вид телеобмена целесообразно применять, когда необходим равномерный нагрев.

Вопрос 1.4.

1. Требования, предъявляемые к огнеупорам для тепловых установок силикатной технологии

Огнеупорный материал должен: а) обладать высокой механической проч­ностью при больших давлениях и высоких температурах; б) выдерживать резкие изменения температур без образования трещин, т. е. быть термически стойким; в) сопротивляться химическому воздействию печных газов и шлака; г) обладать постоянством объема, т. е. при нагревании не давать роста, а при охлаждении— усадки; д) быть малопористым, так как пористость облегчает разрушение его печными газами и шлаками; е) иметь возможно меньшую теплопроводность, чтобы уменьшить потери тепла через кладку (за исключе­нием муфелей и тиглей); ж) обладать также минимальной электропровод­ностью (кроме сталеплавильных печей с проводящим подом).

2. Огнеупорные и теплоизоляционные материалы

Огнеупорными материалами называют строительные материалы, которые обладают стойкостью при высоких температурах и не разрушаются от воздей­ствия физических и физико-химических процессов, происходящих в печи.

Огнеупорные материалы обладают следующими свойствами: высокой механической прочностью при больших давлениях и высоких температурах, термической стойкостью - способностью выдерживать резкие колебания темпе­ратуры, не растрескиваясь и не разрушаясь; огнеупорностью - способностью выдерживать длительное воздействие высоких температур, малой пористостью, низкой теплопроводностью и т. д.

Огнеупорные материалы делятся на кислые (динас), основные (доломит, магнезит) и нейтральные (шамот).

Огнеупорный материал, полученный обжигом из размолотых кварцитов, песчаников и других кварцевых пород называется динасом. Динас содержит около 94…95 % Si0₂, в качестве связки используется известь. Огнеупорность динаса 1690…1710 °С. Динасовые кирпичи используют для кладки высокотем­пературных соляных ванн; кладки термических печей их не применяют.

Наиболее распространенными материалами, применяемыми для кладки термических печей, являются шамотные огнеупорные материалы, содер­жащие окись алюминия и кремнезем. Их получают из шамота и огнеупорной глины. Огнеупорность шамота 1580…1730 °С.

Магнезитовые огнеупоры изготовляют из обожженного и измель­ченного магнезита. Они содержат 85 % окиси магния, остальное примеси. Огнеупорность магнезита 2200…2400 °С. Основным недостатком огнеупоров является низкая термостойкость. Магнезитовые огнеупоры используют для фу­теровки высокотемпературных печей.

Доломитовые огнеупоры содержат 52…58 % окиси кальция, 35…38 % окиси магния, остальное примеси. Огнеупорность доломита 1800…1950 °С. Доломи­товые огнеупоры для кладки термических печей почти не применяют.

Талько-магнезитовые огнеупорные материалы получают распи­ливанием природного материала с последующим обжигом. Огнеупорность талько-магнезитовых материалов 1540…1560 °С. Эти огнеупоры иногда приме­няют для кладки термических печей.

Кроме огнеупорных материалов при кладке печей применяют тепло­изоляционные материалы. Теплоизоляционные материалы обладают высокой пористостью, а, следовательно, низкой теплопроводимостыо. В каче­стве теплоизоляционных материалов применяют асбест, легковесные огнеупо­ры (пеношамот), теплоизоляционный кирпич, шлаковую вату, засыпку и т. д.

Асбест - огнестойкий материал, имеющий низкую теплопроводность. Асбестовые материалы выдерживают температуры до 500 °С, при более высо­ких температурах они начинают обугливаться. Асбест применяют в термиче­ских цехах для различных целей, например, изолируют отверстия и тонкие сечения при закалке изделий во избежание образования закалочных трещин, для низкотемпературной теплоизоляции.

Пеношамот – легковесный огнеупор, но с более низкой прочностью и низкой теплопроводностью, чем обычный шамот. Теплопроводность пено-шамота в 4 раза меньше теплопроводности шамота, а огнеупорность одинакова. Пеношамот применяют для средне - и высокотемпературной изоляции печей.

Шлаковую вату изготовляют из шлаков доменных печей, рабо­тающих на древесном угле, в виде волокон, листов, плит и применяют для теп­лоизоляции нагревательных печей. Максимальная рабочая температура до 700 °С.

Диатомитовые порошки являются хорошим теплоизоляцион­ным материалом, их используют для засыпки соответствующих полостей печи. Максимальная рабочая температура диатомитовых порошков 900 °С.

В качестве огнеупорных и теплоизоляционных материалов также приме­няют огнеупорные обмазки, огнеупорные бетоны и др.

3. Огнеупорные материалы для печей для обжига керамики

В современной печи должны присутствовать огнеупоры с низкой теплоемкостью, низкой теплопроводностью и высокой огнеупорностью. Вакуумформованый волокнистый материал ШВП-350 хорошо подходит для конструирования печей с рабочей температурой 1200°C. Если вся печь выполнена из тяжелого шамотного кирпича, она потребует колоссального времени на нагрев и остывание, и соответственно затрат энергии. Такая тяжелая "на подъем" печь не позволит Вам реализовать режимы скоростного нагрева, если они Вам для чего-то понадобились.

4. Виды изоляционных материалов

•пористые огнеупорные изделия

• ячеистые фосфатные бетоны

• волокнистые

5. Цель расчета футеровок установок непрерывного действия

Стационарное состояние температур в стенках печей наступает через некоторое время после прогрева печи при непрерывной ее работе с постоянным тепловым режимом (тепловые агрегаты непрерывного действия).

Цель расчетов: определить тепловой поток через огнеупорную стенку (потери тепла в окружающую среду) и найти распределение температур по толщине стенки.

6. Цель расчета футеровок установок периодического действия

При разогреве печей непрерывно происходит изменение температур стен. Стены аккумулируют тепло, и их теплосодержание меняется пропорционально изменению температур. Такой нестационарный режим характерен для печей периодического действия, а также узлов, работающих в нестационарных условиях (к примеру, поды вагонеток, движущихся в обжиговом канале туннельных печей).

Цель расчетов: рассчитать изменение теплосодержания (аккумуляцию тепла). Для этого необходимо выполнить расчет температурной кривой по толщине стены за период ее прогрева.

7. Определения расхода топлива в тепловых агрегатах

Сгоревшее топливо называют расчетным расходом и его количество будет меньше, чем полный расход топлива на котел, если есть механический недожег:

При оценке эффективности использования топлива применяется понятие условного топлива, т.е. топлива с теплотой сгорания =29309 Мдж/кг. При расходе расчетного топлива с теплотой сгорания расход условного топлива составляет:

8. Принципы построения тепловых балансов установок силикатной технологии

Цель составления теплового баланса: определить расход тепла на воздух, распределённый по статьям теплового баланса. Тепловой баланс составляется: 1) периодического действия- за весь период работы 2) непрерывного действия- удобн. промежуточн. время (расход топлива/сек; расход/час)

Тепловой баланс составляют либо для всей конструкции в целом, либо для определённых зон - отдельно зона подогрева и обжига, отдельная зона расхода

9. Расчет расхода топлива и коэффициента полезного действия для тепловых агрегатов для обжига изделий из керамики

n=Qпр/Qрас=(Qм+Qкин+Qх^Р)/Qп^Р*В *100%

10. Как составляется таблица теплового баланса