Введение

Металлургические печи подразделены по технологическому назначению на нагревательные и сушильные. Граничные условия зависят от конструкции печи и её режима работы, причём основное влияние на внешний теплообмен оказывает конструкция. Коренные различия в конструкции печей и соответственно в режиме работы обусловлены положением в их рабочем пространстве материала, подвергаемого тепловой обработке. В зависимости от этого печи подразделяют на методические и камерные.

В камерных печах нагреваемый материал неподвижен. Поэтому конструкция камерных печей и их эксплуатационный режим должны быть такими, чтобы во всех частях рабочего пространства обеспечивались одинаковые условия передачи тепла нагреваемому материалу.

Сушильные печи применяются в литейных цехах машиностроительных и металлургических заводов для сушки исходных формовочных материалов и изготовляемых из них форм и стержней.

Своеобразие сушильных печей заключается в том, что в просушиваемых материалов протекают весьма сложные процессы диффузии капельной влаги, её испарение и последующей диффузии пара, которые обусловливают резкую неоднородность таких физических свойств, как удельная теплоёмкость и коэффициент теплопроводности. При сушке формовочных материалов происходит также изменение размеров кусков, что затрудняет расчёт процесса теплопроводности.

По указанным причинам имеющиеся в настоящее время решения уравнений теплопроводности весьма сложны и пока неприменимы в инженерных расчётах, а следовательно, невозможен и расчёт неразрывно связанного с теплопроводностью процесса внешнего теплообмена. Поэтому в данной работе режим сушки считается заданным на основании опытных данных и выполняются только расчёты процессов, обеспечивающих осуществление заданного температурного режима: горение топлива, движение газов и происходящих при этом изменений их температуры. В заключении составляется тепловой баланс и определяются показатели тепловой экономичности рассчитанной печи.

Задачей настоящей работы является расчёт конструкции камерной сушильной печи, определение её теплового баланса, коэффициента полезного действии.

§1. Описание работы камерной сушильной печи.

Рисунок 1. Камерная сушильная печь с выдвижным подом.

1 – горелка; 2 – ввод воздуха для понижения температуры продуктов сгорания; 3 - отверстия для впуска газов в рабочее пространство; 4 – выдвижной под; 5 – садка просушиваемых материалов; 6 – топка; 7 – подъёмная дверь; 8 – дымовой канал.

1. Процессы удаления влаги.

При сушке формовочных материалов и изделий из них удаляется вся внешняя влага и большая часть влаги, содержащаяся в порах.

Тепловая сушка, производимая в печах, протекает следующим образом. Вначале горячие газы, передавая тепло поверхности влажного материала, нагревают её, вследствие чего происходит повышение парциального давления пара жидкости у поверхности. Поверхностная плотность потока испаряющейся влаги пропорциональна разности парциальных давлений пара у поверхности и в омывающей эту поверхность газовой среде. Когда указанная разность давлений перестаёт изменяться, начинается период постоянной скорости сушки, характеризуемый также постоянством плотности теплового потока.

После удаления влаги с поверхности испарение начинает происходить в глубине просушиваемых материалов. По мере углубления поверхности испарения скорость сушки уменьшается в следствие увеличения сопротивления диффузии капельной влаги, а затем образовавшегося из неё пара. Уменьшается и увеличивается плотность теплового потока, так как по мере углубления поверхности испарение возрастает тепловое сопротивление просушиваемого тела. Диффузия влаги к поверхности испарения тормозится также явлением термодиффузии.

Учитывая лёгкость удаления влаги с внешней поверхности просушиваемого материала и меньшие необходимые для этого затраты тепла, следует при установлении режимов сушки стремиться к более длительному использованию указанного периода удаления влаги.