Технические науки / энергетика

Ревун М.П., Каюков Ю.Н., Иванов В.И., Мосейко Ю.В.

О ПРИМЕНЕНИИ ИМПУЛЬСНОГО РЕЖИМА ОТОПЛЕНИЯ

В ПЕЧАХ КАМЕРНОГО ТИПА

Запорожская государственная инженерная академия

Одним из направлений повышения качества нагрева стальных заготовок в печах камерного типа является применение импульсного режима их отопления, основанного на периодическом изменении процессов теплообмена в рабочем объеме данных агрегатов [1]. Импульсный режим отопления предусматривает импульсную подачу топлива в период выдержки при постоянной температуре, то есть топливо подают в печь при снижении температуры до минимально допустимого уровня и прекращают при повышении ее до максимально допустимой величины.

Сравнительную оценку качества нагрева металла при импульсном и традиционном режиме отопления производили по завершении периода выдержки одинаковой длительности. Расчетные значения температуры газа t_г, поверхности t_п и теплового центра нагреваемого металла t_ц по зонам печи представлены в таблице.

Распределение температуры по зонам печи при завершении периода выдержки

Параметры	Традиционный режим					Импульсный режим
	Номер объемной зоны					Номер объемной зоны
	1	2	3	4	5	1	2	3	4	5
tг, ^оС	1119	1233	1183	1155	1145	1109	1218	1197	1169	1155
tп ^оС	1145	1163	1157	1147	1140	1146	1162	1163	1155	1148
tц ^оС	1135	1157	1153	1141	1131	1137	1158	1159	1148	1139

Анализ полученных результатов показывает, что импульсная подача топлива обеспечивает ступенчатое изменение длины факела от максимального до минимально допустимого значения, а, следовательно, позволяет использовать преимущества длинного факела в период выдержки печи.

Наличие пульсирующего факела способствует снижению неравномерности распределения температуры газовой среды в зонах печи, а, следовательно, увеличению равномерности распределения тепловых потоков на поверхности нагреваемого металла. Применение импульсного отопления позволяет повысить температуру в последних по ходу истечения факела объемных зонах, что, несмотря на увеличение потерь теплоты с отходящими продуктами сгорания, способствует увеличению теплосодержания металла.

На завершающей стадии периода выдержки из-за значительного снижения теплопотребления металла относительная доля лучистых осевых результирующих тепловых потоков существенно возрастает. При импульсной подаче топлива характер распределения осевого излучения остается неизменным. В то же время при непрерывном снижении расхода топлива изменение длины факела и смещение максимума его температуры сопровождается монотонным искажением поля излучения и снижением равномерности распределения лучистых осевых результирующих тепловых потоков в рабочем объеме печи.

Качественные показатели нагрева металла оценивали по величине перепадов температуры на поверхности (разности температур между показанием печного термодатчика и температурами поверхности металла t_п в зонах печи), а также по сечению нагреваемого металла в объемных зонах печи.

При импульсном режиме отопления характер изменения перепадов температуры по зонам печи в конце периода выдержки по отношению к значению данных показателей при завершении периода подъема температуры в печи остается неизменным. В то же время при традиционном режиме отопления печи уменьшение длины факела сопровождается смещением зоны максимальной температуры греющей среды к корню факела и снижением равномерности поля излучения. Понижение уровня теплоотдачи во второй половине рабочего объема печи снижает теплосодержание металла и достигнутый уровень температуры на его поверхности. Сопоставление равномерности нагрева металла в рассматриваемых случаях показывает улучшение качества нагрева при импульсном режиме отопления печи: разность температуры для поверхности металла в момент выдачи из печи не превышает 12 ^оС, тогда как при традиционном режиме отопления ее величина достигает 22 ^оС.

1, 3, 5 - перепады температуры по сечению металла; 2, 4, 6 - перепады температуры по поверхности металла

Рисунок 4 – Перепады температуры на поверхности и по сечению нагреваемого металла в зонах печи

Результаты сравнительной оценки качества нагрева металла при рассматриваемых режимам отопления печи камерного типа показала преимущество импульсного режима в существенном понижении конечного значения перепада температуры для поверхности металла в момент его выдачи из печи.