Теплообменники. Инжиниринговая компания ЛОТОС
Снижение энергозатрат производств и значительное уменьшение выбросов
тепла в атмосферу на фоне качественного улучшения жизни людей на Земле…
Статья
с внешнего источника

Печь

Печь — устройство, в котором в результате горения топлива или превращения электрической энергии выделяется тепло, используемое для тепловой обработки материалов или изделий либо для отопления.

По сложившейся традиции к печам не принято относить паровые котлы, агломерационные машины, некоторые электрические нагревательные приборы и другие тепловые агрегаты, которые, по существу, попадают под определение печи (например, установки контактного нагрева). В то же время печью называют сложные агрегаты для термической или химико-термической обработки металлических изделий, при которой изделие в различных частях агрегата не только нагревается и выдерживается при заданной температуре, но и охлаждается до определённой температуры с регламентированной скоростью (например, термические башенные печи).

Печи применяются во многих отраслях промышленности, а также в быту (для отопления, варки пищи, выпечки хлеба и т. д.).

Основные части печи: генератор тепла — часть печи или устройство, в котором выделяется тепло; рабочее пространство, в котором находятся материал или изделия; теплоотборник (в агрегатах для термической или химико-термической обработки), служащий для охлаждения изделий; устройство для подвода топлива или электрической энергии, а также для отвода продуктов сгорания; механизмы для загрузки, транспортирования через печь и выгрузки материалов и изделий; система автоматического управления работой печи; строительные конструкции (фундамент, каркас, площадки для обслуживания и т. п.); устройства для утилизации тепла продуктов сгорания топлива (рекуператоры и регенераторы). В зависимости от типа печи генераторы тепла и теплоотборники могут быть конструктивно отделены от рабочего пространства (например, вынесенные топки), но в большинстве современных печей они совмещены с рабочим пространством. В некоторых печей (например, в индукционных печах) тепло генерируется в самом нагреваемом изделии. Отопительные печи совсем не имеют рабочего пространства, так как выделенное в них тепло передаётся нагреваемому помещению.

Печь отличаются чрезвычайным разнообразием конструкций и работают на всех видах топлива, на электрической энергии, солнечной энергии и т. д. Рабочая температура в печи может быть от 100 до 5000°С. Общепринятой классификации печей не существует. Печи можно разделить на 2 большие группы: промышленные и бытовые.

Промышленные печи можно классифицировать по их технологическому назначению. Печь для удаления влаги из материалов делятся на сушильные печи, предназначенные для удаления влаги из твёрдых материалов (лесоматериалы, литейные формы, кожа, керамические и другие изделия), и выпарные печи (или точнее — выпарные аппараты) — для удаления влаги из растворов, применяемые в пищевой промышленности, химии и т. д. Нагревательные печи предназначены для нагрева материалов или изделий без изменения их агрегатного состояния, например, для нагрева металла перед обработкой давлением в металлургии и машиностроении. Термические печи используют для придания материалам и изделиям новых механических свойств, например для термической и химико-термической обработки прокатной продукции в металлургии и изделий в машиностроении. Обжиговые печи служат для обработки минерального сырья (руда, глина, известняк и т. п.) с целью изменения его структуры и химического состава перед последующей переработкой и для обжига изделий из этого сырья (строительные, огнеупорные материалы, глиняные и фарфоровые изделия и т. д.), а также эмалированных металлических изделий. Плавильные печи применяют для перевода обрабатываемого материала в жидкое состояние путём нагрева его выше температуры плавления при получении металлов из руд, выплавке стали и цветных металлов, расплавлении чёрных и цветных металлов в литейном производстве, варке стекла, а также плавке различных материалов. Печь для разложения и возгонки материалов, большей частью с изменением агрегатного состояния, служат для сухой перегонки топлива — получения кокса, древесного угля, возгонки летучих металлов, крекинга нефти и многих процессов химической промышленности.

По виду обогрева печи разделяют на пламенные и электрические. Пламенные печи отапливают каким-либо видом топлива. Они делятся на печи непосредственного нагрева, при котором продукты сгорания топлива соприкасаются с нагреваемым материалом или изделием, и печи косвенного нагрева, в которых тепло от продуктов сгорания к нагреваемому материалу или изделию передаётся через стенку радиационных труб или муфелей, а в ряде случаев и через жидкости. Электрические печи делят на печи сопротивления, в которых электрический ток пропускают через само изделие или электрические нагревательные элементы сопротивления, расположенные в печи, индукционные печи и дуговые печи, в которых тепло выделяется в электрической дуге. Особую группу составляют печи со специальными видами нагрева: плазменные печи, электроннолучевые печи, оптические печи, в том числе гелиопечи, и др. С точки зрения тепловой работы промышленные печи классифицируют также по признаку протекающих в них процессов теплообмена. Различают печи с радиационным режимом теплообмена, в которых преобладает лучистый теплообмен (например, мартеновские печи, методические печи), печи с конвективным режимом, в которых основную роль играет конвективный теплообмен (низкотемпературные нагревательные печи, сушила), и печи со слоевым режимом, в которых обрабатываемый материал располагается в виде неподвижного или движущегося слоя (шахтные печи, кипящего слоя печи); в печи последнего типа радиационный и конвективный механизмы переноса тепла играют, как правило, одинаковую роль.

Печи классифицируют и по ряду других признаков: по методу передвижения нагреваемых изделий (конвейерные печи, печи с выкатным подом, толкательные печи, протяжные печи, печи с шагающим подом и другие), по характерным конструктивным признакам (вращающиеся печи, кольцевые печи, колпаковые печи и другие), по тепловому и температурному режимам (проходные печи, камерные печи, отражательные печи и т. п.) и другие. Некоторые печи называют по имени изобретателей (мартеновские, печь Сименса и т. п.)

Литература:

  1. Глинков М. А., Основы общей теории печей, 2 изд., М., 1962;
  2. Справочник конструктора печей прокатного производства, под ред. В. М. Тымчака, М., 1970.
Теплообменник

Теплообменник, теплообменный аппарат — устройство, в котором осуществляется теплообмен между двумя или несколькими теплоносителями либо между теплоносителем и поверхностью твёрдого тела.

Процесс передачи теплоты от одного теплоносителя к другому — один из наиболее важных и часто используемых в технике процессов, например получение пара в теплообменниках-котлоагрегатах основано на теплообмене между продуктами сгорания органического топлива и водой. По принципу действия теплообменники подразделяют на рекуператоры, регенераторы и смесительные теплообменники; существуют также теплообменники, в которых нагрев (охлаждение) теплоносителя осуществляется за счёт «внутреннего» источника теплоты (холода). Рекуперативные теплообменники — аппараты, в которых 2 движущихся теплоносителя с различной температурой разделены твёрдой стенкой. Теплообмен происходит путём конвекции в теплоносителях и теплопроводности стенки (конвективный теплообмен), а также лучистого теплообмена, если хотя бы одним из теплоносителей является излучающий газ. К рекуператорам относятся парогенераторы, подогреватели, выпарные аппараты и т. д. В регенеративных теплообменниках одна и та же поверхность нагрева периодически омывается то горячим, то холодным теплоносителем, то есть сперва поверхность отбирает теплоту и нагревается, а затем отдаёт теплоту и охлаждается. Типичный пример регенераторов — воздухонагреватели доменных печей (каупер). Так как в рекуперативных и регенеративных теплообменниках теплообмен осуществляется на поверхности твёрдого тела, их называют поверхностными. В смесительных теплообменниках теплообмен идёт при непосредственном соприкосновении теплоносителей. Теплообменники такого типа — градирни, в которых вода охлаждается атмосферным воздухом. В теплообменниках с внутренним источником теплоты (холода) используется только один теплоноситель. К подобным теплообменникам относятся ядерные реакторы, электронагреватели и т. д.

Читать целиком