По способу генерации теплоты все печи подразделяют на топливные, где теплота выделяется за счет горения топлива, и на электрические, где электроэнергия преобразуется в теплоту электрической дугой, нагревательными элементами сопротивления или индукцией.

печь литейный металлургический огнеупорный

По условиям теплообмена печи могут быть подразделены на печи с теплопередачей преимущественно излучением и конвекцией. К первым относят высокотемпературные печи, в которых доля конвективного теплообмена невелика. К печам с преимущественно конвективной теплопередачей в рабочем пространстве относят в основном низкотемпературные печи, в которых излучение не играет существенной роли, например сушила.

Работа печей характеризуется тепловой мощностью, тепловой нагрузкой, температурным и тепловым режимами.

Тепловая мощность выражается в кВт, это наибольшее количество теплоты, которое можно подать в печь.

Тепловая нагрузка - это количество теплоты, которое фактически подается в печь.

Температурный режим - это изменение температуры печи во времени.

Тепловой режим - это изменение тепловой нагрузки во времени.

По тепловому режиму печи подразделяются на печи, работающие по камерному режиму, и на печи, работающие по методическому режиму.

Печи, работающие по камерному режиму, подразделяются в свою очередь на печи непрерывного действия и на печи периодического действия.

В печах непрерывного действия изделия загружают и выгружают непрерывно. Если в печи находится большое число изделий, удаление и загрузка одного изделия практически не изменяет ее теплового режима, т.е. температура печного пространства остается постоянной на протяжении всего времени работы печи.

В печах периодического действия температурный режим печи изменяется с течением времени.

В печах, работающих по методическому режиму, температура изменяется по длине печи или во времени.

Основными характеристиками работы печи являются ее КПД и коэффициент использования топлива (КИТ), а также производительность печи.

КПД - это отношение полезно затраченной теплоты к полному количеству теплоты, поданному в печи (включая теплоту с подогретым воздухом и т.д.). КИТ - это отношение полезно затраченной теплоты к количеству теплоты, выделяемому топливом при его сгорании.

Тепловой баланс печей является важной характеристикой их тепловой работы. Тепловой баланс является выражением закона сохранения энергии применительно к промышленной печи и позволяет найти необходимый расход топлива, электроэнергии и провести теплотехнический анализ работы печи.

Тепловой баланс состоит из двух частей: прихода и расхода теплоты.

Его составляют либо на один час работы (печи непрерывного действия), либо на период (печи периодического действия).

Рассмотрим тепловой баланс пламенной печи непрерывного действия.

Приходная часть. Состоит из следующих статей.

1. Химическая теплота горения топлива Вт,

2. Физическая теплота, вносимая подогретым воздухом, Вт,

3. Физическая теплота, вносимая подогретым топливом, Вт,

4. Химическая теплота окисления металла, Вт,

Расходная часть. Состоит из следующих статей.

1. Теплота, необходимая для нагрева и плавления материалов (полезная теплота), Вт, где с_м - средняя удельная теплоемкость материала в

2. Теплота с уходящими газами, Вт,

3. Потери теплоты теплопроводностью через кладку, Вт,

4. Потери теплоты излучением через открытые окна и отверстия, Вт,

5 Потери теплоты с охлаждающей водой, Вт,

6. Теплота, затрачиваемая на нагревание транспортирующих устройств, Вт,

7. Химическая теплота продуктов горения топлива, Вт,

8. Теплота, уносимая шлаками, Вт,

9. Теплота, затрачиваемая на разложение известняка, Вт,

10. Потери теплоты на нагрев контролируемой атмосферы, Вт,

11. Неучтенные потери. Их обычно принимают равными 10-15 % от суммы всех потерь теплоты:

Используя тепловой баланс, можно рассчитать расход топлива для вновь проектируемой печи, приравняв расходную и приходную части баланса.

Тепловой баланс электрических печей составляют по аналогии с тепловым балансом пламенных печей. В приходной части баланса электрической печи вместо теплоты, вносимой топливом и воздухом, будет теплота, подаваемая из электросети, а в расходной части будет отсутствовать расход теплоты с продуктами горения топлива.

3. Физико-химические и эксплуатационные свойства огнеупорных и теплоизоляционных материалов

Современные печи литейного и металлургического производства выполняют из различных материалов. Для футеровки рабочего пространства и отдельных элементов печей применяют огнеупорные и теплоизоляционные материалы. Каркасы, наружные механизмы, печную арматуру изготавливают из углеродистой стали и чугуна, нагревательные элементы, механизмы, расположенные в рабочем пространстве, детали теплообменников - из жароупорных сталей и сплавов и керамики, индукторы индукционных печей - из профилированных медных трубок и трансформаторного железа и т.д.

Наиболее ответственным элементом, особенно для плавильных печей, является футеровка, выполняемая из огнеупорных и теплоизоляционных материалов. Отдельные части футеровки или всю футеровку можно изготавливать из жароупорных бетонов или набивок.

Огнеупорными называют материалы, способные противостоять продолжительному воздействию высоких температур (свыше 1580°С), а также физико-химических процессов, протекающих в печах.

К огнеупорным материалам предъявляют следующие требования: высокая температура начала размягчения, способность противостоять резким колебаниям температуры, сопротивляемость воздействию шлаков и газовой атмосферы печи, необходимая механическая прочность, постоянство объема в процессе эксплуатации, точные размеры, обеспечивающие высококачественную кладку футеровки, низкая стоимость.

Физические свойства огнеупоров

Пористость% и объемная масса. Эти свойства взаимосвязаны: чем выше пористость, тем меньше объемная масса, и наоборот. Стойкость огнеупоров во многом зависит от пористости, которая колеблется в широких пределах - от 1% в плавленых и до 80% в изоляционных огнеупорных материалах.