RU142878U1 - PIPE HEATING FURNACE - Google Patents

PIPE HEATING FURNACE Download PDF

Info

Publication number
RU142878U1
RU142878U1 RU2014103388/02U RU2014103388U RU142878U1 RU 142878 U1 RU142878 U1 RU 142878U1 RU 2014103388/02 U RU2014103388/02 U RU 2014103388/02U RU 2014103388 U RU2014103388 U RU 2014103388U RU 142878 U1 RU142878 U1 RU 142878U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
furnace
heated gas
gas stream
heated
pipe
Prior art date
Application number
RU2014103388/02U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Иван Федорович Калачев
Максим Викторович Калачев
Игорь Алексеевич Савин
Александр Алексеевич Новичков
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ)
Priority to RU2014103388/02U priority Critical patent/RU142878U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU142878U1 publication Critical patent/RU142878U1/en

Links

Landscapes

  • Heat Treatment Of Articles (AREA)

Abstract

1. Печь для нагрева труб, содержащая рабочую камеру с соплами подачи нагретых газов и расположенным дымоотводом в дымовом канале, отличающаяся тем, что она снабжена подвесным конвейером для транспортировки труб, оснасткой, установленной на концы труб и выполненной с возможностью обеспечения вращения трубы при перемещении подвесным конвейером, боковым и нижним воздуховодом, при этом боковые сопла для подачи нагретых газов установлены равномерно в боковом воздуховоде с одной из торцевых сторон рабочей камеры печи для направления потока нагретых газов на внутреннюю поверхность трубы и выполнены с возможностью регулирования угла атаки потока нагретых газов для обеспечения турбулентного движения потока нагретых газов в них, нижний воздуховод выполнен с жалюзийными решетками, установленными у основания камеры печи для направления потока нагретых газов на наружную поверхность трубы и выполненными с возможностью регулирования угла атаки потока нагретых газов для обеспечения турбулентного движения потока нагретых газов, причем дымоотвод для создания необходимой тяги выполнен c площадью поперечного сечения, большей суммы площадей поперечных сечений бокового и нижнего воздуховода.2. Печь по п. 1, отличающаяся тем, что на выходе из дымоотвода установлен дефлектор для создания дополнительной тяги.1. A furnace for heating pipes, containing a working chamber with nozzles for supplying heated gases and a chimney located in the smoke channel, characterized in that it is equipped with an overhead conveyor for transporting pipes, a tool installed on the ends of the pipes and made to allow rotation of the pipe when moving the suspension conveyor, side and bottom duct, while the side nozzles for supplying heated gases are evenly installed in the side duct from one of the end faces of the working chamber of the furnace to direct the flow heated gases to the inner surface of the pipe and configured to control the angle of attack of the heated gas stream to ensure turbulent movement of the heated gas stream into them, the lower duct is made with louvres installed at the base of the furnace chamber to direct the heated gas flow to the outer surface of the pipe and made the ability to control the angle of attack of the heated gas stream to ensure turbulent movement of the heated gas stream, and the chimney to create the necessary draft full with a cross-sectional area greater than the sum of the cross-sectional areas of the lateral and lower ducts. 2. The furnace according to claim 1, characterized in that a deflector is installed at the outlet of the chimney to create additional traction.

Description

Полезная модель относится к области машиностроения, в частности к устройствам нагрева и может быть использована для нагрева труб из сталей и сплавов в различных технологических процессах.The utility model relates to the field of mechanical engineering, in particular to heating devices and can be used to heat pipes of steel and alloys in various technological processes.

Наиболее распространенными способами нагрева печей для обработки металлических длинномерных изделий являются конвективный нагрев.The most common methods of heating furnaces for processing metal lengthy products are convective heating.

Известна печь для нагрева труб, содержащая корпус, охватывающий радиационных и конвективную части, горелки, размещенные в радиационной части, выполненной в виде усеченного конуса, и дымосос с каналом, оборудованный шибером (ссылка: http://ru-patent.info/20/40-44/2040749.html).Known furnace for heating pipes, containing a housing covering the radiation and convective parts, burners placed in the radiation part, made in the form of a truncated cone, and a smoke exhauster with a channel equipped with a gate (link: http://ru-patent.info/20/ 40-44 / 2040749.html).

Недостаток известного устройства заключается в его низком КПД из-за ухудшенных условий теплообмена в конвективной части печи.A disadvantage of the known device is its low efficiency due to the deteriorated heat transfer conditions in the convective part of the furnace.

Наиболее близким по технической сути к предлагаемому устройству является «Способ отопления двухкамерной печи и печь для нагрева заготовок» (патент РФ 2022035, заявка №5038258/02 от 25.02.1992, Би №16, 1994 г, C21D 9/00). Печь для нагрева заготовок содержит две рабочие камеры в одном блоке. Они разделены стенкой, оборудованы сводовыми горелками и дымовыми каналами. В разделяющей камеры стенке выполнен дымовой канал, размещенный на уровне пода у переднего торца. Способ осуществляют следующим образом. В камерах 1 и 2 и разжигают горелки на газе и подают топливовоздушную смесь (с коэффициентом расхода воздуха α=0,5-0,6, что предохраняет нагреваемые заготовки от окисления и обезуглероживания), разогревая обе камеры печи до температуры 750°C. После разогрева обеих камер печи ее отопление ведут предлагаемым способом, т.е. попеременным сжиганием топливовоздушной смеси и ее дожиганием вторичным воздухом. В одной из камер, например первой камере, горелки продолжают работать, питаемые упомянутой смесью, закрывая управляющие задвижки системы снабжения топливовоздушной смесью. Шибер первой камеры закрывают, чем направляют продукты распада смеси из первой камеры через дымовой канал во вторую камеру для рекуперации. При закрывании задвижки открывается задвижка системы дожигания продуктов неполного горения для подачи во вторую камеру вторичного воздуха с расходом, необходимым для дожигания продуктов неполного горения. Поданный с указанным расходом во вторую камеру вторичный воздух дожигает продукты неполного горения, чем обеспечивается атмосфера, предохраняющая металл от окисления и обезуглероживания, а газы через дымовой канал с открытым шибером уходят в боровную систему цеха.The closest in technical essence to the proposed device is the "Method of heating a two-chamber furnace and a furnace for heating billets" (RF patent 2022035, application No. 5038258/02 of 02.25.1992, Bi No. 16, 1994, C21D 9/00). The billet heating furnace contains two working chambers in one unit. They are separated by a wall, equipped with vault burners and smoke channels. A smoke channel is made in the wall separating the chamber, located at the level of the hearth at the front end. The method is as follows. In chambers 1 and 2, they burn the gas burners and supply the air-fuel mixture (with an air flow coefficient α = 0.5-0.6, which protects the heated workpieces from oxidation and decarburization), heating both chambers of the furnace to a temperature of 750 ° C. After heating both chambers of the furnace, its heating is carried out by the proposed method, i.e. alternately burning the air-fuel mixture and afterburning it with secondary air. In one of the chambers, for example, the first chamber, the burners continue to operate, fed by the said mixture, closing the control valves of the fuel-air mixture supply system. The gate of the first chamber is closed, which directs the decomposition products of the mixture from the first chamber through the smoke channel into the second chamber for recovery. When the valve is closed, the valve of the afterburning system for incomplete combustion products opens to supply secondary air to the second chamber with the flow rate necessary for afterburning the products of incomplete combustion. The secondary air supplied with the indicated flow rate to the second chamber burns out products of incomplete combustion, which ensures an atmosphere that protects the metal from oxidation and decarburization, and the gases go through the flue channel with an open gate into the boron system of the workshop.

К недостаткам данного устройства можно отнести:The disadvantages of this device include:

- неравномерный нагрев по всей площади нагреваемого изделия, за счет ламинарного движения потока нагретых газов, что снижает качество нагрева;- uneven heating over the entire area of the heated product, due to the laminar motion of the heated gas stream, which reduces the quality of heating;

- малая производительность из-за долгого ожидания нагрева изделия до заданной температуры;- low productivity due to the long wait for the product to reach the set temperature;

- неэффективное использование выделяемого потока нагретого воздуха, так как теплообмен при нагревании изделия происходит при ламинарном движении потоков нагретого воздуха, что так же уменьшает время нагрева, а в целом и производительность;- inefficient use of the allocated stream of heated air, since heat transfer during heating of the product occurs during the laminar motion of the heated air flows, which also reduces the heating time, and overall productivity;

Предлагаемая полезная модель направлена на устранение недостатков, присущих аналогам и прототипу.The proposed utility model is aimed at eliminating the disadvantages inherent in analogues and prototype.

Решаемой задачей полезной модели является повышение качества, скорости нагрева изделия и снижение энергозатрат на нагрев.The solved problem of the utility model is to improve the quality, speed of heating of the product and reduce energy consumption for heating.

Техническим результатом от использования заявляемой полезной модели является создание высокоэнергоэффективной печи с качественным, быстрым нагревом по всей площади изделия, использующей выделяемый поток нагретого газа от автономного источника.The technical result from the use of the claimed utility model is the creation of a highly energy-efficient furnace with high-quality, fast heating over the entire area of the product, using the allocated stream of heated gas from an autonomous source.

Технический результат достигается тем, что в печь для нагрева труб, содержащую рабочую камеру, с дымоотводом в дымовом канале, введены подвесной конвейер для транспортировки труб, специальные оснастки, выполненные с возможностью вращения и установлены на концы труб для перемещения по подвесному конвейеру, воздуховод боковой и воздуховод нижний, боковые сопла, которые установлены равномерно с одной из торцевых сторон камеры печи для направления потока нагретых газов на внутреннюю поверхность труб и выполнены с возможностью регулирования угла атаки потока нагретых газов на внутреннюю поверхность их, обеспечивая теплообмен при турбулентном движении потока нагретых газов, а нижние жалюзийные решетки установлены у основания камеры печи для направления потока нагретых газов на наружную поверхность труб и выполнены с возможностью регулирования угла атаки потока нагретых газов на наружную поверхность их, обеспечивая теплообмен при турбулентном движении потока нагретых газов, причем для создания необходимой тяги - площадь поперечного сечения дымоотвода выполнена больше суммы площадей поперечных сечений воздуховода бокового и воздуховода нижнего.The technical result is achieved by the fact that an overhead conveyor for transporting pipes, special accessories made with the possibility of rotation and installed on the ends of the pipes for movement along the overhead conveyor, a side and lower duct, side nozzles that are evenly installed on one of the end sides of the furnace chamber for directing the flow of heated gases to the inner surface of the pipes and are configured to I is the angle of attack of the heated gas flow to the inner surface of them, providing heat transfer during turbulent movement of the heated gas flow, and the lower louvres are installed at the base of the furnace chamber to direct the heated gas flow to the outer surface of the pipes and are configured to control the angle of attack of the heated gas flow to the outer their surface, providing heat exchange with turbulent movement of the heated gas stream, and to create the necessary traction, the cross-sectional area of the chimney is larger the sum of the cross-sectional areas of the lateral and lower ducts.

Для создания дополнительной тяги на выходе из дымоотвода установлен дефлектор.To create additional traction, a deflector is installed at the outlet of the chimney.

Новизной данного изобретения является конструкция печи, позволяющая направлять поток нагретых газов, как нанаружную, так и на внутреннюю поверхности изделия, при этом регулируя угол атаки потока нагретых газов.The novelty of this invention is the design of the furnace, which allows you to direct the flow of heated gases, both outside and on the inner surface of the product, while adjusting the angle of attack of the heated gas stream.

Техническая сущность способа поясняется чертежом.The technical essence of the method is illustrated in the drawing.

Устройство печи для нагрева труб показано на фиг. 1, где:The device of the furnace for heating pipes is shown in FIG. 1, where:

1 - рабочая камера печи;1 - working chamber of the furnace;

2 - воздуховод боковой;2 - lateral duct;

3 - воздуховод нижний;3 - lower duct;

4 - боковые сопла;4 - side nozzles;

5 - нижние жалюзийные решетки;5 - lower louvres;

6 - стальная труба;6 - steel pipe;

7 - дымоотвод;7 - chimney;

8 - специальная оснастка;8 - special equipment;

9 - подвесной конвейер;9 - overhead conveyor;

10 - дефлектор10 - deflector

11 - шлюз11 - gateway

Камера печи 1 - это помещение для нагрева изделия (трубы 6).The chamber of the furnace 1 is a room for heating the product (pipe 6).

Воздуховод боковой 2 направляет поток нагретых газов газотурбинного двигателя в камеру печи 1 через боковое сопло 4.The lateral duct 2 directs the heated gas stream of the gas turbine engine into the chamber of the furnace 1 through the lateral nozzle 4.

Воздуховод нижний 3 направляет поток нагретых газов газотурбинного двигателя в камеру печи 1 через нижние жалюзийные решетки 5.The lower duct 3 directs the heated gas stream of the gas turbine engine into the furnace chamber 1 through the lower louvre grilles 5.

Боковое сопло 4 установлено на одной из торцевых сторон камеры печи 1 и направляет поток нагретых газов на внутреннюю поверхность трубы 6 и регулирует угол атаки потока нагретых газов на внутреннюю поверхность трубы 6.A lateral nozzle 4 is mounted on one of the end sides of the chamber of the furnace 1 and directs the flow of heated gases to the inner surface of the pipe 6 and adjusts the angle of attack of the flow of heated gases to the inner surface of the pipe 6.

Нижние жалюзийные решетки 5 установлены у основания камеры печи 1 и направляют поток нагретых газов на наружную поверхность трубы 6 и регулирует угол атаки потока нагретых газов на наружную поверхность трубы 6.The lower louvre grilles 5 are installed at the base of the chamber of the furnace 1 and direct the flow of heated gases to the outer surface of the pipe 6 and adjusts the angle of attack of the flow of heated gases to the outer surface of the pipe 6.

Стальная труба 6 - нагреваемое изделие.Steel pipe 6 is a heated product.

Дымоотвод 7 направляет поток использованных для нагрева изделия (труба 6) газов в дымовой канал (на фиг. не показан).The chimney 7 directs the flow of gases used to heat the product (pipe 6) into the smoke channel (not shown in FIG.).

Специальная оснастка 8 предназначена для предания вращательного движения трубе 6 и для сохранения наружной поверхности трубы 6 от внешних контактов.Special equipment 8 is designed to betray the rotational movement of the pipe 6 and to save the outer surface of the pipe 6 from external contacts.

Подвесной конвейер 9 предназначен для транспортировки трубы 6.The overhead conveyor 9 is designed to transport the pipe 6.

Дефлектор 10 предназначен для создания дополнительной (искусственной) тяги в камере печи 1.The deflector 10 is designed to create additional (artificial) traction in the chamber of the furnace 1.

Шлюз 11 предназначен для открытия/закрытия входа в камеру печи 1.Gateway 11 is designed to open / close the entrance to the chamber of the furnace 1.

Рабочий режим печи для нагрева труб:The operating mode of the furnace for heating pipes:

В камеру печи 1 на подвесном конвейере 9, с помощью специальной оснастки 8, установленной на оба конца стальной трубы 6, транспортируют стальную трубу 6.The steel pipe 6 is transported into the furnace chamber 1 on the overhead conveyor 9, using special equipment 8 installed on both ends of the steel pipe 6.

После того, как стальная труба 6 установилась в камере печи 6, стальную трубу 6 подвергают вращению, с помощью специальной оснастки 8, предающей стальной трубе 6 вращательное движение.After the steel pipe 6 has been installed in the chamber of the furnace 6, the steel pipe 6 is subjected to rotation, using special equipment 8, betraying the steel pipe 6 rotational movement.

Затем, через воздуховод боковой 2, боковое сопло 4, и воздуховод нижний 3, нижние жалюзийные решетки 5, поток нагретых газов газотурбинного двигателя направляют в камеру печи 1, где уже установлена и вращается стальная труба 6.Then, through the lateral duct 2, the lateral nozzle 4, and the lower duct 3, the lower louvre grilles 5, the heated gas stream of the gas turbine engine is sent to the furnace chamber 1, where the steel pipe 6 is already installed and rotates.

Боковое сопло 4 направляет поток нагретых газов, поступающий с воздуховода бокового 2, на внутреннюю поверхность стальной трубы 6. Одновременно регулируя угол атаки потока нагретых газов для создания турбулентного движения потока нагретых газов во внутренней части стальной трубы 6.The lateral nozzle 4 directs the heated gas stream from the lateral duct 2 to the inner surface of the steel pipe 6. At the same time, the angle of attack of the heated gas stream is adjusted to create a turbulent movement of the heated gas stream in the inner part of the steel pipe 6.

Нижние жалюзийные решетки 5 направляют поток нагретых газов, поступающий с воздуховода нижнего 3, на наружную поверхность стальной трубы 6. Одновременно регулируя угол атаки потока нагретых газов для создания турбулентного движения потока нагретых газов на наружной поверхности стальной трубы 6.The lower louvre grilles 5 direct the flow of heated gases from the lower duct 3 to the outer surface of the steel pipe 6. At the same time, adjust the angle of attack of the heated gas stream to create a turbulent movement of the heated gas flow on the outer surface of the steel pipe 6.

Теплообмен осуществляемый при турбулентном движении потока нагретых газов, с помощью бокового сопла 4 и жалюзийных решеток 5,обеспечивает:The heat exchange carried out during the turbulent movement of the heated gas stream, using the side nozzle 4 and the louvre grilles 5, provides:

1. Уменьшение времени нагрева стальной трубы 6, так как коэффициент теплоотдачи при турбулентном режиме выше, чем при ламинарном;1. Reducing the heating time of the steel pipe 6, since the heat transfer coefficient in the turbulent mode is higher than in the laminar one;

2. Качественный нагрев стальной трубы 6, что делает нагрев более равномерным, так как идет постоянное смешивание газов, что положительно влияет на температуру среды (т.е. температура одинакова по всему объему камеры печи 1).2. High-quality heating of the steel pipe 6, which makes the heating more uniform, since there is a constant mixing of gases, which positively affects the temperature of the medium (ie, the temperature is the same throughout the volume of the furnace chamber 1).

Направление потока нагретых газов непосредственно на изделие (стальную трубу 6), с помощью бокового сопла 4, нижних жалюзийных решеток 5, обеспечивает:The direction of the heated gas flow directly to the product (steel pipe 6), using the side nozzle 4, lower louvre grilles 5, provides:

1. Эффективное использование потока нагретых газов, так как основной объем нагретого газа будет использоваться непосредственно для нагрева стальной трубы 6, а не камеры печи 1;1. Effective use of the heated gas stream, since the bulk of the heated gas will be used directly to heat the steel pipe 6, and not the furnace chamber 1;

2. Уменьшает время нагрева стальной трубы 6, так как нет необходимости ожидания нагрева камеры печи 1 до заданной температуры.2. Reduces the heating time of the steel pipe 6, since there is no need to wait for the heating of the furnace chamber 1 to a predetermined temperature.

Во время нагрева стальной трубы 6 поток использованных для нагрева изделия газов утилизируется через дымоотвод 7 в дымоход, с помощью дефлектора 10.During heating of the steel pipe 6, the flow of gases used to heat the product is utilized through the chimney 7 into the chimney, using a deflector 10.

Для создания естественной необходимой тяги в камере печи 1 площадь сечения дымоотвода должно быть больше суммы площадей сечений воздуховода бокового 2 и воздуховода нижнего 3.To create the natural necessary traction in the chamber of the furnace 1, the cross-sectional area of the chimney must be greater than the sum of the cross-sectional areas of the side duct 2 and the bottom duct 3.

Для создания дополнительной (искусственной) тяги в камере печи 1 после дымоотвода 7 устанавливают дефлектор 10, создающий в камере печи 1 дополнительную тягу.To create additional (artificial) traction in the chamber of the furnace 1 after the chimney 7, a deflector 10 is installed, which creates additional traction in the chamber of the furnace 1.

В качестве примера был взят технологический процесс способа нагрева стальной трубы 6 перед нанесением покрытия, где, один из этапов технологического процесса подразумевает нагрев в печи стальной трубы 6 до температуры 390-420°C и выдержки около часа.As an example, we took the technological process of the method of heating the steel pipe 6 before coating, where, one of the stages of the technological process involves heating the steel pipe 6 in the furnace to a temperature of 390-420 ° C and holding for about an hour.

Данный диапазон температур позволяет удалить с поверхностей изделия (стальной трубы 6) среды, уменьшающие адгезионную прочность, в частности масляные включения. Так же при данном диапазоне температур материал изделия не подвергается структурным изменениям.This temperature range allows you to remove from the surface of the product (steel pipe 6) environment, reducing the adhesive strength, in particular oil inclusions. Also, at a given temperature range, the material of the product does not undergo structural changes.

Работа устройства:Device operation:

Перед началом работы, на концы стальной трубы устанавливают специальные оснастки 8, предусмотренные данным устройством, предающие стальной трубе 6 вращательное движение во время их нагрева.Before starting work, special equipment 8, provided by this device, is installed on the ends of the steel pipe, betraying the steel pipe 6 to rotate during their heating.

В рабочем режиме потоки нагретых газов газотурбинного двигателя направляют в камеру печи 1 через воздуховод боковой 2 и воздуховод нижний 3, боковое сопло 4 и нижние жалюзийные решетки 5. Боковое сопло 4 регулирует направление потока нагретых газов, поступающих через воздуховод боковой 2, и регулирует угол атаки потока нагретых газов на внутреннюю поверхность стальной трубы 6. Нижние жалюзийные решетки 5 регулируют направление потока нагретых газов, поступающих через воздуховод нижний 5, и регулирует угол атаки потока нагретых газов на наружную поверхность стальной трубы 6.In operating mode, the heated gas flows of the gas turbine engine are directed into the furnace chamber 1 through the lateral duct 2 and the lower duct 3, the lateral nozzle 4 and the lower louvre grilles 5. The lateral nozzle 4 controls the flow direction of the heated gases entering through the lateral duct 2 and adjusts the angle of attack the flow of heated gases to the inner surface of the steel pipe 6. The lower louvre grilles 5 control the flow of heated gases entering through the lower duct 5 and adjusts the angle of attack of the flow of heated gases to the outside the surface of the steel pipe 6.

Во время нагрева стальной трубы 6 поток нагретых газов от автономного источника, например газотурбинного двигателя, поступающий через боковое сопло 4 в камеру печи 1, направляют на внутреннюю поверхность стальной трубы 6, получая турбулентное движение потока нагретых газов по спирали. Это уменьшает время нагрева стальной трубы 6, способствуя повышению производительности печи и эффективному использованию тепла потока нагретых газов.During heating of the steel pipe 6, the stream of heated gases from an autonomous source, for example, a gas turbine engine, coming through the side nozzle 4 into the chamber of the furnace 1, is directed to the inner surface of the steel pipe 6, receiving a turbulent movement of the stream of heated gases in a spiral. This reduces the heating time of the steel pipe 6, helping to increase the productivity of the furnace and the efficient use of heat from the stream of heated gases.

Во время нагрева стальной трубе 6 предают вращательное движение с помощью специальных оснасток 8, установленных на концы стальной трубы 6, исключающих контакт наружной поверхности стальной трубы 6 с иными поверхностями, что делает нагрев стальной трубы 6 более качественным.During heating, the steel pipe 6 is betrayed by rotational movement with the help of special equipment 8 mounted on the ends of the steel pipe 6, which excludes the contact of the outer surface of the steel pipe 6 with other surfaces, which makes the heating of the steel pipe 6 better.

После того, как стальную трубу 6 нагрели до заданной температуры, ее выдерживают при заданной температуре в камере печи 1 около часа («выдержка») для удаления с поверхностей масляных включений и других веществ уменьшающие адгезионную прочность.After the steel pipe 6 has been heated to a predetermined temperature, it is maintained at a predetermined temperature in the furnace chamber 1 for about an hour (“exposure”) to remove the adhesion strength from the surfaces of oil inclusions and other substances.

Расчет времени нагрева трубCalculation of pipe heating time

Нагрев металла в печах является очень важной операцией. Металл желательно нагревать быстро, т.к. в этом случае уменьшается его угар, увеличивается производительность печи и уменьшает удельный расход топлива на нагрев. Из этих соображений целесообразно выбирать оптимальный температурный режим печи, обеспечивающий с одной стороны, быстрый нагрев металла, а с другой, не создающий в нагреваемом металле чрезмерных механических напряжений, которые могут привести к образований трещин.Heating metal in furnaces is a very important operation. It is desirable to heat the metal quickly, because in this case, its waste decreases, the furnace productivity increases and the specific fuel consumption for heating decreases. From these considerations, it is advisable to choose the optimal temperature regime of the furnace, which provides, on the one hand, fast heating of the metal, and on the other hand, which does not create excessive mechanical stresses in the heated metal, which can lead to cracking.

Продолжительность нагрева металла до заданной температуры является важным параметром, определяющим производительность печи и ее габаритные размеры.The duration of heating the metal to a predetermined temperature is an important parameter that determines the productivity of the furnace and its overall dimensions.

Дано:Given:

N(кол-во труб)=10 шт.N (number of pipes) = 10 pcs.

Материал - Сталь 10; Сталь 20Material - Steel 10; Steel 20

mоб.(общая масса)≈8880 кг /ГОСТ 20295-85/m about (total weight) ≈8880 kg / GOST 20295-85 /

l(длина трубы)=12 мl (pipe length) = 12 m

C(длина окружности трубы)=1,0205 мC (pipe circumference) = 1,0205 m

dнар.(наружный диаметр)=0,325 мd nar. (outer diameter) = 0.325 m

V(объем 1ой трубы)=0,12246 м3 V (volume of the first pipe) = 0.12246 m 3

S(толщина стенки трубы)=10 мм = 0,01 мS (pipe wall thickness) = 10 mm = 0.01 m

(средняя удельная теплоемкость)=512 Дж/(кг·°C) /при ; при / (average specific heat) = 512 J / (kg ° C) / at ; at /

(средняя удельная теплоемкость)=497 Дж/(кг·°C) /при ; при /1 (average specific heat) = 497 J / (kg ° C) / at ; at / 1

ρ(плотность стальной трубы)=7800 кг/м3 ρ (density of the steel pipe) = 7800 kg / m 3

α - коэффициент теплоотдачи конвекцией, Вт/(м2∗°C) /при турбулентном движении в трубах или между ними находится в интервале - 12-115 Вт/(м2∗°C)/;α is the heat transfer coefficient of convection, W / (m 2 ∗ ° C) / for turbulent movement in pipes or between them is in the range - 12-115 W / (m 2 ∗ ° C) /;

Расчет нагрева металла начинается с определения критерия Bi.The calculation of metal heating begins with the determination of the Bi criterion.

Критерий Bi проводит границу «тонких» и «массивных» тел.The Bi criterion draws the line between “thin” and “massive” bodies.

Bi≤0,25 - тело «тонкое»Bi≤0.25 - the body is "thin"

Bi>0,5 - тело «массивное»Bi> 0.5 - the body is "massive"

Bi=α∗S/λBi = α ∗ S / λ

где «S - прогреваемая толщина стенки трубы, м.where "S is the heated wall thickness of the pipe, m

S=0,01 мS = 0.01 m

λ - средний коэффициент теплопроводности, Вт/(м∗°C)λ is the average coefficient of thermal conductivity, W / (m ∗ ° C)

λ20=51,9 Вт/(м∗°C)λ 20 = 51.9 W / (m ∗ ° C)

λ400=45 Вт/(м∗°C)λ 400 = 45 W / (m ∗ ° C)

λcp=(λ20400)/2=(51,9+45)/2=48,45 Вт/(м∗°C)λ cp = (λ 20 + λ 400 ) / 2 = (51.9 + 45) / 2 = 48.45 W / (m ∗ ° C)

α - коэффициент теплоотдачи конвекцией, Вт/(м2∗°C) /при турбулентном движении в трубах или между ними находится в интервале - 12-115 Вт/(м2∗°C)/; возьмем значение ближе к максимальному ≈100 Вт/(м2∗°C).α is the heat transfer coefficient of convection, W / (m 2 ∗ ° C) / for turbulent movement in pipes or between them is in the range - 12-115 W / (m 2 ∗ ° C) /; take a value closer to the maximum ≈100 W / (m 2 ∗ ° C).

Bi=100∗0,01/48,45=0,02 - тело «тонкое»Bi = 100 ∗ 0.01 / 48.45 = 0.02 - the body is “thin”

Расчет нагрева «тонких» тел в камере печи 1:Calculation of heating of "thin" bodies in the furnace chamber 1:

При расчете времени тонкостенных труб следует использовать формулу -When calculating the time of thin-walled pipes, use the formula -

где S - прогреваемая толщина стенки трубы, м;where S is the heated wall thickness of the pipe, m;

dнар. - наружный диаметр трубы, м;d nar. - outer diameter of the pipe, m;

K′ - коэффициент, учитывающий способ укладки труб и зависящий от относительного расстояния между центрами труб m/dнар. /где m - расстояние между центрами труб =0,475 м, для одностороннего нагрева при m/dнар. составляющем 1,0; 1,5; 2,0, коэффициент K′ равен соответственно 0,5; 0,8; 1,0/;K ′ is a coefficient that takes into account the method of laying pipes and depends on the relative distance between the centers of the pipes m / d bunk. / where m is the distance between the centers of the pipes = 0.475 m, for one-sided heating at m / d nar . constituting 1.0; 1.5; 2.0, the coefficient K ′ is 0.5, respectively; 0.8; 1.0 /;

m/dнар.=0,475/0,325≈1,5⇒K′=0,8m / d nar = 0.475 / 0.325≈1.5⇒K ′ = 0.8

α - коэффициент теплоотдачи конвекцией, Вт/(м2∗°C) /при турбулентном движении в трубах или между ними находится в интервале - 12-115 Вт/(м2∗°C)/; возьмем значение ближе к максимальному - 100 Вт/(м2∗°C).α is the heat transfer coefficient of convection, W / (m 2 ∗ ° C) / for turbulent movement in pipes or between them is in the range - 12-115 W / (m 2 ∗ ° C) /; take the value closer to the maximum - 100 W / (m 2 ∗ ° C).

Так как нагрев производят наружной и внутренней поверхностей стальной трубе, то время уменьшиться примерно 1,5-2,0 раза (среднее 1,75).Since heating is performed on the outer and inner surfaces of the steel pipe, the time will decrease by about 1.5-2.0 times (average 1.75).

τфакт.≈τ/1,75≈17 минτ fact. ≈τ / 1.75≈17 min

Таблица времени нагрева наиболее часто применяемых стальной трубе.A table of heating times for the most commonly used steel pipe. No. Диаметр
трубы,
мм
Diameter
pipes
mm
Толщина стенки трубы, ммPipe wall thickness, mm Время нагрева до 420°C, мин (обычная печь)Heating time to 420 ° C, min (conventional oven) Время нагрева до 420°C, мин (заявляемая на полезную модель печь для нагрева труб)Heating time to 420 ° C, min (claimed for a utility model furnace for heating pipes)
1one 5757 3,53,5 ≈14≈14 ≈8,0≈8.0 22 7676 4four ≈15≈15 ≈8,6≈8.6 33 8989 55 ≈17,5≈17.5 ≈10,0≈10.0 4four 114114 66 ≈20≈20 ≈11,4≈11.4 55 159159 77 ≈22≈22 ≈12,8≈12.8 66 219219 88 ≈25≈25 ≈14,2≈14.2 77 273273 99 ≈28≈28 ≈15,6≈15.6 88 325325 1010 ≈30≈30 ≈17≈17

Из таблицы видно, что производительность заявляемой печи для нагрева труб будет выше на 45-75% относительно известных аналогов.The table shows that the performance of the inventive furnace for heating pipes will be higher by 45-75% relative to known analogues.

Преимущества предлагаемой полезной модели по сравнению с известными аналогами.The advantages of the proposed utility model in comparison with well-known analogues.

Конструкция предлагаемой печи для нагрева труб по сравнению с аналогами:The design of the proposed furnace for heating pipes in comparison with analogues:

1. Повышает качество нагрева наружной и внутренней поверхности стальной трубы, за счет:1. Improves the quality of heating of the outer and inner surfaces of the steel pipe, due to:

1.1. Предания вращательного движения стальной трубе специальными оснастками;1.1. Traditions of rotational movement of a steel pipe with special accessories;

1.2. Направления потока нагретых газов на наружную и внутреннюю поверхности стальной трубы при помощи бокового воздуховода, бокового сопла и нижних жалюзийных решеток;1.2. Direction of heated gas flow to the outer and inner surfaces of the steel pipe using the side duct, side nozzle and lower louvres;

1.3. Исключения контакта наружной поверхности стальной трубы с иными поверхностями при помощи специальных оснасток, предающих вращательное движение;1.3. Exclusions of contact of the outer surface of the steel pipe with other surfaces with the help of special accessories that betray rotational movement;

2. Уменьшает время нагрева стальной трубы, за счет:2. Reduces the heating time of the steel pipe, due to:

2.1. Предания вращательного движения стальной трубе специальными оснастками;2.1. Traditions of rotational movement of a steel pipe with special accessories;

2.2. Направления потока нагретых газов на наружную и внутреннюю поверхности стальной трубы при помощи бокового воздуховода, бокового сопла и нижних жалюзийных решеток;2.2. Direction of heated gas flow to the outer and inner surfaces of the steel pipe using the side duct, side nozzle and lower louvres;

2.3. Турбулентного движения потока нагретых газов в камере печи, что в целом повышает производительность печи.2.3. The turbulent movement of the heated gas stream in the furnace chamber, which generally increases the productivity of the furnace.

3. Повышает эффективность нагрева стальной трубы, за счет увеличения площади контакта стальной трубы с потоком нагретых газов, которое достигается, за счет направления нижними жалюзийными решетками потока нагретых газов непосредственно на наружную и направления боковым соплом потока нагретых газов на внутреннюю поверхности стальной трубы;3. Increases the heating efficiency of the steel pipe by increasing the area of contact of the steel pipe with the heated gas stream, which is achieved by directing the lower louvre grilles of the heated gas stream directly to the outside and the lateral nozzle directing the heated gas stream to the inner surface of the steel pipe;

4. Повышает эффективность за счет сокращения время нагрева стальной трубы, путем направления потока нагретых газов от автономно работающего газотурбинного двигателя, что исключает необходимость ожидания нагрева камеры печи до заданной температуры.4. Increases efficiency by reducing the heating time of the steel pipe by directing the flow of heated gases from a stand-alone gas turbine engine, which eliminates the need to wait for the furnace chamber to reach a predetermined temperature.

Все эти конструктивные составляющие позволяют получить высокоэнергоэффективную заявляемую печь для нагрева труб.All these structural components make it possible to obtain a highly energy-efficient inventive furnace for heating pipes.

Claims (2)

1. Печь для нагрева труб, содержащая рабочую камеру с соплами подачи нагретых газов и расположенным дымоотводом в дымовом канале, отличающаяся тем, что она снабжена подвесным конвейером для транспортировки труб, оснасткой, установленной на концы труб и выполненной с возможностью обеспечения вращения трубы при перемещении подвесным конвейером, боковым и нижним воздуховодом, при этом боковые сопла для подачи нагретых газов установлены равномерно в боковом воздуховоде с одной из торцевых сторон рабочей камеры печи для направления потока нагретых газов на внутреннюю поверхность трубы и выполнены с возможностью регулирования угла атаки потока нагретых газов для обеспечения турбулентного движения потока нагретых газов в них, нижний воздуховод выполнен с жалюзийными решетками, установленными у основания камеры печи для направления потока нагретых газов на наружную поверхность трубы и выполненными с возможностью регулирования угла атаки потока нагретых газов для обеспечения турбулентного движения потока нагретых газов, причем дымоотвод для создания необходимой тяги выполнен c площадью поперечного сечения, большей суммы площадей поперечных сечений бокового и нижнего воздуховода.1. A furnace for heating pipes, containing a working chamber with nozzles for supplying heated gases and a chimney located in the smoke channel, characterized in that it is equipped with an overhead conveyor for transporting pipes, a tool installed on the ends of the pipes and made to allow rotation of the pipe when moving the suspension conveyor, side and bottom duct, while the side nozzles for supplying heated gases are evenly installed in the side duct from one of the end faces of the working chamber of the furnace to direct the flow heated gases to the inner surface of the pipe and configured to control the angle of attack of the heated gas stream to ensure turbulent movement of the heated gas stream into them, the lower duct is made with louvres installed at the base of the furnace chamber to direct the heated gas flow to the outer surface of the pipe and made the ability to control the angle of attack of the heated gas stream to ensure turbulent movement of the heated gas stream, and the chimney to create the necessary draft full with a cross-sectional area greater than the sum of the cross-sectional areas of the lateral and lower ducts. 2. Печь по п. 1, отличающаяся тем, что на выходе из дымоотвода установлен дефлектор для создания дополнительной тяги.
Figure 00000001
2. The furnace according to claim 1, characterized in that a deflector is installed at the outlet of the chimney to create additional traction.
Figure 00000001
RU2014103388/02U 2014-01-31 2014-01-31 PIPE HEATING FURNACE RU142878U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014103388/02U RU142878U1 (en) 2014-01-31 2014-01-31 PIPE HEATING FURNACE

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014103388/02U RU142878U1 (en) 2014-01-31 2014-01-31 PIPE HEATING FURNACE

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU142878U1 true RU142878U1 (en) 2014-07-10

Family

ID=51219782

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014103388/02U RU142878U1 (en) 2014-01-31 2014-01-31 PIPE HEATING FURNACE

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU142878U1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103060531B (en) Annealing high-temperature furnace
TWI634302B (en) Cooling apparatus of heating furnace
KR20150039651A (en) Roller hearth type kiln
CN204535377U (en) A kind of baked brick tunnel kiln cooling system
US20220155014A1 (en) Apparatus and burner for the firing of ceramic articles
CN101649378B (en) Method for low-temperature tempering heat treatment by using steel plate continuous heat-treating furnace
US11796252B2 (en) Continuous heating furnace and operating method thereof
ES2458617T3 (en) Tunnel oven for baking ceramic items
RU142878U1 (en) PIPE HEATING FURNACE
ITVR20130222A1 (en) COOKING OVEN FOR CERAMIC AND SIMILAR PRODUCTS.
CN204461072U (en) A kind of energy-efficient aluminium bar Hybrid Heating stove
CN109746277A (en) Aluminum bar single-bar furnace
CN104180647A (en) Method for improving temperature in rotary kiln
CN209716083U (en) Aluminum bar single-bar furnace
CN103994435A (en) Mechanical adjustment premixing type secondary gas nozzle and method
RU61286U1 (en) CAPPER FURNACE
JP2017197643A (en) Carbonization plant
CN209458945U (en) Low-nitrogen discharged regenerative gas heating furnace
KR101460340B1 (en) Box oven
RU2542244C1 (en) Method of heating of long items, such as steel pipes, and powder coating polymerisation in furnace
CN217403117U (en) Polishing powder processing roller kiln capable of being stably conveyed
JP6789795B2 (en) Roller hearth type heat treatment furnace and heat treatment method using this
RU2420699C1 (en) Multi-chamber kiln
CN103968381B (en) Mechanical adjustment premix gas burner
CN221122192U (en) Parabolic furnace chamber of burner

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20170201