Конструкции и проектирование электропечей
  1.4 Влияние формы рабочего пространства ДСП на условия теплообмена

Размеры и форму рабочего пространства определяют с учетом требований технологии и теплообмена.

Рациональные с точки зрения теплообмена размеры свободного пространства печи должна обеспечить:

  • наиболее благоприятное для технологического процесса распределение тепловых потоков между кладкой и ванной при наиболее рациональном для технологического процесса температурном графике кладки, исключающем ее перегрев;
  • более легкие температурные условия работы свода, по сравнению с наиболее горячими точками боковых стен (чтобы овод не лимитировал подаваемую в печь мощность);
  • максимальную равномерность тепловой нагрузки по окружности нижнего, наиболее горячего пояса стен;
  • возможно малую теплоотдающую поверхность и мощ-ность тепловых потерь через свод и стены.

Для нижнего пояса интенсивность облучения элементарной площадки согласно формуле Кеплера при Kэ=1, Pд=const для трех дуг равна:

где Pн - мощность, вводимая в печь;

a, b, c - расстояния от дуг до площадки стены;

- углы между направлением излучения и нормалью к футеровке.

Как показывают расчеты максимальные значения получаются в точках, расположенных против электродов, а минимальные - в точках между электродами.

Для идеальноравномерного нагрева стен следовало бы соединить дуги в одной точке, что практически невозможно. Наиболее равномерное облучение стен получается при dp/do=0,3, где dp - диаметр распада электродов, do - диаметр на уровне откосов.

Это отношение является наиболее целесообразным при конструировании печей, т.к. обеспечивает также наиболее равномерный нагрев ванны.

Фактические значения qmax, qmin отличаются от расчетных вследствие "выдувания" дуг, а также разница между активным и индуктивным сопротивлением отдельных фаз.

По вертикали с увеличением высоты данной точки интенсивность облучения q убывает, причем имеется нижний горячий пояс, в котором величина q велика и сначала изменяется незначительно в зависимости от высоты (300-400 мм), а дальше резко падает. Общая высота горячего пояса:

Для уменьшения облученности стен в районе горячего пояса их выполняют наклонными на угол до 25-30°. Облученность при этом снижается в 1,5 раза. Такая конструкция стен позволяет существенно увеличить стойкость футеровки.

Несколько более равномерное облучение футеровки может быть достигнуто в шестиэлектродных печах. В этом случае мощность ДСП можно увеличить в 2 раза. Такие печи могут быть:

  • круглыми c расположением электродов по вершинам равностороннего шестиугольника;
  • эллиптическими (или овальными) с расположением электродов двумя симметричными группами;
  • эллиптическими (или овальными) с шахматным расположением электродов.

Помимо рациональной конструкции стен необходимо обеспечить оптимальное расположение овода печи, исключающее его перегрев.

Теоретические расчеты и экспериментальные данные показывают, что облученность свода зависит от соотношения высоты свода над зеркалом ванны hсв и диаметра распада электродов dp т.е. hсв/dp. При малом значении этого отношения величины тепловых потоков резко различны для разных точек свода, причем над дугой получается пик тепловой нагрузки. С увеличением hсв/dp неравномерность облучения уменьшается сначала резко, а затем при hсв/dp3 изменяется слабо. Наиболее горячая точка свода находится в центре.

Помимо требований теплообмена при конструировании ДСП необходимо учитывать требования технологии. Ниже на основании требований теплообмена и технологии рассматривается выбор основных размеров рабочего пространства печи.

  1.4 Влияние формы рабочего пространства ДСП на условия теплообмена
РЕКЛАМА НА САЙТЕ

КНИГИ ПО МЕТАЛЛУРГИИ