Конструкции металлических нагревателей

Рисунок 17 (92[8])

Крепление металлических нагревательных элементов:

 проволоч­ных

- на своде (а),

- боковых стенках (б)

- поду (в);

ленточных

-на боковых стенках (г),

- своде (д)

- поду (е).

Рекуператоры

Рисунок 18(46[11])

В термических печах для подогрева воздуха применяются рекуператоры, в которых дымовые газы и воздух отделяются стенкой. По принципу работы рекуператоры делятся на противоточные (рис. 18,а), прямоточные (рис. 18, б) и перекрестные (рис.18, в), а по конструкции — на трубчатые (рис. 18, г), ребристые (рис. 18, д), игольчатые (рис. 18, е). Для изготовления рекуператоров используют стали, чугуны и керамические материалы. Металлические рекуператоры для нагрева до температуры 350° изготовляют из углеродистой стали, до 500° — из чугуна, до 700° —из жаропрочного чугуна, до 800—850° —из алитированной или жаро­стойкой стали. Для производства керамических рекуператоров применяют шамот и карборунд. Герметичность керамических рекуператоров увеличи­вается при использовании фасонных кирпичей и блоков. Кирпичи имеют отверстия, и при установке их друг на друга отверстия образуют каналы, по которым снизу вверх движется воздух.

Дымовые газы пропускают по горизонтальным каналам между кирпичами. Керамические рекуператоры допускают высокую температуру нагрева, особенно карборундовые, огнеупорность которых выше 2000°. Тем не менее металлические рекуператоры имеют преимущества перед керамическими, так как занимают меньшую площадь и объем, обладают меньшей тепловой инерцией и большей теплоотдачей и не имеют неплотностей, характерных для керамических рекуператоров; поэтому наиболее распространены металличе­ские рекуператоры, из которых хорошо себя зарекомендовали игольчатые. Дымовые газы пропускают по горизонтальным каналам между кирпичами. Керамические рекуператоры допускают высокую температуру нагрева особенно карборундовые, огнеупорность которых выше 2000°. Тем не менее металлические рекуператоры имеют преимущества перед керамическими, так как занимают меньшую площадь и объем, обладают меньшей тепловой инерцией и большей теплоотдачей и не имеют неплотностей, характерных| керамических рекуператоров; поэтому наиболее распространены металлиские рекуператоры, из которых хорошо себя зарекомендовали игольчатые.

Они представляют собой чугунные трубы, имеющие игольчатые выступы внутри и снаружи. Нагреваемый воздух пропускается внутри труб, а дымовые газы омывают трубы снаружи. Реко­мендуются следующие скорости: для воздуха 4—10 м/сек (обычно не более 5 м/сек), для дымовых, газов 1 — 2 м/сек. Коэффициент теплопередачи игольчатых рекуператоров может достигать 80 ккал/м²час (поверхность в м² считается для гладкой трубы). При температуре отходящих газов 500—750° нагрев воздуха в игольчатом рекуператоре может достигать 180—350° (обычно 250°).

Недостатками игольчатых рекуператоров являются высокая стоимость изготовления, сложность ремонтов и низкая стойкость при высокой температуре дымовых газов (выше 800°). Средняя стойкость игольчатых рекупе­раторов 3—5 лет.

В рекуператорах из гладких труб коэффициент теплопередачи равен 15—25 ккал/м²часּград, подогрев воздуха 150—250°, стойкость рекуператора 3—4 года.

Рисунок 19 (69[8])

Трубчатые рекуператоры наиболее просты в из­готовлении и удобны в монтаже и обслуживании. Они изготов­ляются сваркой из газовых труб диаметром от 15 до 75 мм. Для повышения стойкости трубчатого рекуператора желательно применять толстостенные окалиностойкие трубы.

Для кузнечных и термических печей чаще всего применяют двух- или четырехоборотные рекуператоры с горизонтальным рас­положением труб (рис.19, а). Горизонтальное расположение труб облегчает монтаж и наблюдение за рекуператором. В слу­чае прогара труб можно за короткое время их заварить без де­монтажа всего рекуператора. В некоторых случаях трубчатые рекуператоры могут располагаться в боровах печей (рис.19, б). В этом случае трубы могут свободно удлиняться, и поэтому стойкость сварных соединений больше. В рекуператорах этого типа можно подогревать не только воздух, но и газ.

При установке стальных трубчатых рекуператоров над сво­дами термических печей удается обеспечить подогрев воздуха до 150—200° С при скорости воздуха в трубах рекуператора 6—8 м/сек. При этом срок службы трубчатых рекуператоров составляет примерно 3—4 года. Такие же рекуператоры, уста­новленные над сводами кузнечных толкательных и камерных печей, при подогреве воздуха до 200—250° С, имеют срок служ­бы около года. С повышением температуры подогрева воздуха до 350° С срок службы трубчатого рекуператора снижается до 6 месяцев. Коэффициент теплопередачи трубчатых рекуператоров изменяется от 15 до 25 ккал/м² час град в зависимости от диаметра труб и их расположения, скорости воздуха и дымовых газов. Аналитическое определение коэффициента теплопередачи затруднено. Поэтому при расчетах трубчатых рекуператоров коэффициент теплопередачи можно принимать в указанных вы­ше пределах. Гидравлические сопротивления трубчатого рекупе­ратора меньше, чем игольчатого, если скорость воздуха не пре­вышает 8—12 м/сек, а дымовых газов 1—3 м/сек. Рисунок 19: а - четырехходовый рекуператор с горизонтальным расположением труб; б – рекуператор с вертикальным расположением труб.