119

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

“СЕВЕРО-ЗАПАДНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЗАОЧНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ”

Кафедра металлургии и литейного производства

В.В. Дембовский

ТЕПЛОТЕХНИКА

Учебно-методический комплекс

Информационные ресурсы дисциплины

Учебное пособие

Санкт-Петербург

Издательство СЗТУ

2010

Утверждено редакционно-издательским советом университета

УДК 669.019.02/09.041

Дембовский, В.В. Теплотехника: учебно-методический комплекс (информационные ресурсы дисциплиы: учеб.пособие) / В.В. Дембовский. – СПб.: Изд-во СЗТУ, 2010. – 115 с.

Содержание учебного пособия соответствует требованиям государственных образовательных стандартов высшего профессионального образования.

Учебное пособие является составной частью учебно-методического комплекса по дисциплине “Теплотехника”.

Нумерация разделов и тем учебного пособия соответствует нумерации, принятой в учебно-методическом комплексе.

Приведены вопросы для самопроверки и рекомендации по синхронному закреплению полученных знаний путём использования компьютерных технологий для выполнения лабораторных работ. Целесообразно также закреплять знания по каждой теме прохождением тренировочных тестов, приведенных в учебно-методическом комплексе.

Учебное пособие предназначено для студентов специальности 150104.65 – “Литейное производство чёрных и цветных металлов” (специализаций 150104.65-09 - “Литейное производство и экономика металлургии”, 150104.65-05 – “Прецизионное и художественное литьё”) и направлению подготовки бакалавров 150100.62 - металлургия. Может быть также использовано студентами специальности 150501.65 - “Материаловедение в машиностроении” по дисциплине “Оборудование и автоматизация процессов тепловой обработки материалов и изделий”, ч.1. Направление подготовки бакалавра 150600.62 – материаловедение и технология новых материалов.

Данное издание учебного пособия призвано способствовать повышению качества подготовки современных специалистов, в том числе изучающих настоящую дисциплину дистанционно.

Рецензенты: кафедра металлургии и литейного производства СЗТУ (зав. кафедрой М.А. Иоффе, д-р техн. наук, проф.), Б.А. Шеверда, канд. техн. наук, генеральный директор ООО “Литьё Сервис”.

© Северо – Западный государственный заочный технический университет, 2010

© Дембовский В.В., 2010

Введение

Производительные силы современного индустриального общества невозможно представить без высокотемпературных технологий воздействия на предмет труда, который, в первую очередь, представлен как металлами, так и их сплавами.

В металлургическом производстве типичным примером высокотемпературного воздействия на металл является собственно получение самого металла из природных материалов – руд, в основном путем выплавки металлов из рудного, специально подготовленного сырья с последующим сплавлением нескольких металлов в сплав заданного химического состава и определенных свойств. Все эти процессы в большинстве случаев совершаются через жидкую фазу – расплав. Без плавки металлов и сплавов в специальных печах невозможно представить себе одну из важнейших отраслей промышленности – литейное производство. Последнее позволяет в массовых масштабах изготавливать с достаточно высокой точностью широчайший круг заготовок для машиностроения вплоть до слитков массой в сотни тонн для изготовления атомных реакторов, крупногабаритных блоков для судостроения и проч.

Но не только плавильные печи нужны для современного промышленного производства. Для предварительной сушки материалов плавильного производства применяются специальные низкотемпературные (150 – 300 ^оС) печи - сушила как непрерывного, так и периодического действия. Более высокая температура и соответствующие специальные печи необходимы для нагрева (до 1200 – 1250 ^оС) отливок с целью их термической обработки, чтобы вызвать в металле необходимые изменения его свойств (снятие внутренних напряжений, преобразование кристаллической структуры и многое другое). Характерной особенностью термических печей является равномерное распределение температуры в объёме рабочего пространства и возможность точного регулирования температуры для протекания в металле необходимых превращений.

Раздел 1. Классификация и общая характеристика металлургических печей

Развитие теоретических положений теплотехники и практическая их реализация неразрывно связаны с совершенствованием процессов тепловой (в том числе – высокотемпературной) обработки материалов и изделий в теплотехнических агрегатах, на практике часто именуемых промышленными печами различного назначения.

Печи существенно различаются по ряду характерных признаков, позволяющих представить общую классификацию печей в одних случаях на основе сходства, в других – принципиального различия ряда конструктивных, технологических признаков, а главное – способов подвода теплоты к нагреваемым телам. Последнее связано с источником теплоты. Устройство одних печей базируется на использовании теплоты, выделяемой при сжигании различных видов топлива. В то же время существует множество печей, теплота в которых генерируется за счет электрической энергии.

С точки зрения организации тепловой работы в печах принято различать: пространство теплогенерации, то есть получения теплоты из другого вида энергии (например превращение химической энергии топлива в тепловую) и рабочее пространство, в котором непосредственно совершается процесс передачи теплоты нагреваемым материалам (технологический процесс).

Из дальнейшего станет ясно, что в отдельных производствах пространство теплогенерации в печах неотделимо от рабочего пространства печи, поскольку топливо может сжигаться непосредственно в контакте с нагреваемым (или расплавляемым) металлом, а в некоторых электрических печах теплота генерируется в самом нагреваемом или расплавляемом металле (индукционные печи).

Отметим также, что печи различаются по характеру работы во времени как печи непрерывного и периодического действия. Типичным примером непрерывно действующих печей могут служить нагревательные методические печи, а камерные нагревательные печи относятся к печам периодического действия.

Наконец, промышленные печи можно различать по способу загрузки материалов и применяемых при этом механизмов. Так, для непрерывной подачи в печь сыпучих материалов (сушка, обжиг) все шире применяется транспортёрная загрузка. Последняя, в частности, находит применение для загрузки шихтовых материалов в самые крупные в мире доменные печи (Северсталь, Липецкий металлургический завод и др.)