ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Общие сведения о горении и передаче тепла металлу из "Технология ручной ковки Издание 3 " Для нагрева заготовок под ковку и термическую обработку поковок применяют в основном пламенные печи разных конструкций и размеров, работающие на твердом, жидком и газообразном топливе. [c.12] Независимо от вида, само топливо состоит из горючих и негорючих элементов. Теплотворная способность топлива, обозначаемая СРн, характеризуется тем количеством тепла, которое выделяется при сгорании единицы объема (для газов — м ) или массы (для твердых и жидких — кг) топлива. Единицей измерения количества тепла, выделяемого при сжигании топлива, принята калория. [c.12] Большая калория или килограмм-калория (ккал) —это количество тепла, которое надо затратить, чтобы нагреть 1 кг чистой воды на 1°С. [c.12] Малая калория (кал) —это количество тепла, необходимое для нагревания 1 г воды на 1°С. [c.12] Сущность процесса горения заключается в том, что быстрое окисление топлива кислородом воздуха сопровождается выделением большого количества тепла. Для того чтобы горение началось и протекало самостоятельно, необходимо предварительно нагреть топливо до температуры воспламенения и обеспечить непрерывное поступление воздуха к очагу горения. Температура воспламенения зависит от вида топлива. [c.12] Входящие в состав топлива горючие элементы (углерод, водород, сера) соединяются с кислородом воздуха и переходят при этом в газообразные продукты горения — печные газы. Они на пути своего движения передают тепло стенкам рабочих камер, печей и нагреваемому металлу, вследствие чего температура печных газов снижается. [c.12] Следовательно, каждый килограмм углерода, сгорая полностью, выделяет 97 650 12 = 8138 ккал тепла. [c.13] Таким образом, каждый килограмм углерода, сгорая полностью, выделяет только 29 970 12=2498 ккал тепла. Окись углерода при высокой температуре и дополнительной подаче воздуха может догореть и превратиться в углекислый газ (СО2). [c.13] При сгорании 1 кг водорода выделяется 28 905 ккал тепла. [c.13] В производственной практике неполное сгорание всего топлива обычно не допускается. Количество воздуха, подводимого к очагу горения, должно быть достаточным для полного сжигания топлива Б рабочей зоне печи. Поэтому при расчетах печей теоретический расход необходимого для горения количества воздуха увеличивается на коэффициент избытка его в зависимости от вида топлива для твердого топлива 1,26—1,6 для жидкого топлива 1,1—1,2 для газообразного топлива 1,05—1,1. Избыток воздуха требуется тем меньше, чем лучше и совершеннее может быть произведено смешивание топлива с воздухом. [c.13] Основная доля тепловой энергии в печах содержится в продуктах горения углекислом газе СО2, водяном паре Н2О, окиси углерода СО и в газах — азоте N2 и кислороде О2. При этом азот занимает около 75% атмосферы печи. [c.13] Тепло от газов передается металлу и стенкам печи излучением и конвекцией. [c.13] Излучение — передача тепловой энергии посредством электромагнитных волн, возникающих непрерывно при любой температуре тела. [c.13] Конвекция — передача тепла движущимися частицами нагретого газа или жидкости. [c.14] От стенок печи тепло передается излучением нагреваемому металлу. Основная доля тепла передается металлу излучением кладки печй и печных газов, и только 5—10% —конвекцией газов. Процесс горения топлива в нагревательной печи регулируют по виду и цвету пламени. Прибольшом избытке воздуха пламя в печи становится острым — в виде факела из сверкающих языков очень яркого свечения. Такое пламя для нагрева металла не годится, потому что горение по всему объему печи протекает неравномерно. Острое пламя создает местный перегрев металла и может оплавить кромки заготовок. Чтобы избежать этого, плавно уменьшают подачу воздуха до тех пор, пока факел пламени, расплываясь равномерно, заполнит весь объем рабочей камеры печи и станет непрозрачным, светящимся соломенным цветом или полупрозрачным, молочно-белым. Такое пламя в печи обеспечивает хороший, равномерный нагрев заготовок. [c.14] При недостаточной подаче воздуха наступает неполное сгорание топлива с образованием окиси углерода и других продуктов неполного сгорания. Пламя темнеет, становится красным, тусклым, появляются черные прожилки копоти. Дальнейшее сокращение подачи воздуха в топку вызывает появление клубов черного дыма. Следовательно, для ведения нормального режима работы нагревательной печи необходимо 1) регулировать подачу воздуха в топку так, чтобы обеспечить правильное соотношение количества топлива и воздуха, а также их перемешивание 2) регулировать перекрытием шиберов необходимое давление печных газов и равномерное заполнение пламенем всего рабочего пространства печи. [c.14] Большой избыток воздуха в рабочей камере печи приводит к увеличению потерь металла на угар. Кислород избыточного воздуха, не растраченный на окисление топлива, вступает в соединение с железом и образует на поверхности заготовок окалину, представляющую собой окислы железа. Пламя с избыточным воздухом всегда обладает окисляющими свойствами и называется окислительным. [c.14] Пламя при неполном горении содержит избыток несгоревшей окиси углерода и водород. Окись углерода и водород при температурах ниже 1000° С обладают свойством жадно соединяться с кислородом. Отнимая от окисленной поверхности железа кислород, они могут даже восстанавливать железо из окалины. В печи с пламенем, содержащим большое количество окиси углерода и водород, образования окалины не происходит. Такое пламя называется восстановительным. Если горение топлива протекает полно, при нормальной подаче воздуха, то в продуктах горения не будет излишков кислорода, а пламя, полученное три таком режиме, называется нейтральным. [c.14] Вернуться к основной статье