Статья

Сапронова О.В., к.т.н. Курбатов Ю.Л., Коробка Ю.Ю.

Донецький национальный технический университет

Сопряженная математическая модель импульсного отопления нагревательной печи периодического действия

Некоторые нагревательные печи периодического действия имеют вытянутую форму и асимметричное расположение факелу, поэтому в рабочей камере наблюдается значительная неравномерность температурного поля. Например, в нагревательном колодце с одной верхней горелкой в начале нагревания неравномерность составляет от 200 до 400 С [1]. Для того, чтобы до конца цикла все слитки были нагреты одинаково, приходиться увеличивать время нагревания на 30-40%, что снижает производительность колодцев.

Одним из способов улучшения равномерности температурного поля есть применение импульсного отопления, суть которого в следующем. До достижения температуры печи заданного значения колодец отапливается при максимальной затрате топлива (Вmax), потом подача топлива снижается к минимальному значению (Вmin), а факел в результате потери кинетической энергии становится коротким и в основном нагревает стальни заготовки, расположенные у ближней стенки и отстающие в нагревании. Переключение затраты топлива на Вmax происходит, когда разница температур в наиболее горячих и холодных местах печи снижается к заданному значению. Могут быть применены и другие способы переключения. Процесс импульсного отопления продолжается до тех пор, пока теплоемкость слитка не достигнет нужного значения или ограничения температуры на поверхности в конце нагревания (tпк).

С целью создания математического обеспечения системы регуляции теплового режима нагревательного колодца при импульсном отоплении разработанная соединенная модель, что заключается в общем решении задач нестационарного температурного поля металла и обмуровки (кладки) и теплового баланса, что позволит также определять параметры переключения топлива в схеме импульсного отопления.

Тепловой баланс печи в целом, составленный за шаг по времени при условии наличия равномерного температурного поля имеет вид:

ЛИТЕРАТУРА

1. Ефименко С.П., Николаев С.М., Курбатов Ю.Л., Следнев В.П. и др., Усовершенствование тепловой работы нагрева-тельных колодцев с одной верхней горелкой, Сталь №6, 1982.

2. Глинков М.А., Каганов В.Ю., Энкеш Ш. И др., Исследование теплового режима нагревательного колодца с одной верхней горелкой при импульсном отоплении, Сталь, №2, 1973, 171-173.

3. Казанцев Е.И. Промышленные печи, М.: Металлургия, 1975, 368 с.

4. Леонтьев А.И., Теория тепломассообмена, М.: Высшая школа, 1979, 496