Оттектік фурма соплоларын есептеу

Жұмыстың мақсаты: Студенттермен берілген бастапқы мәліметтер бойынша үрлеу қондырғыларының есептеу үлгілерімен танысу.

Жұмыс жоспары:

1. Оттекті - конверторлы балқыманың үрлеу режимі

2. Оттекті фурма

3. Сопло фурмасы

4. Есеп шығару мысалдары

5. Өзіндік жұмысқа арналған тапсырмалар

Кілт сөздер: Фурма, сопло.

Бақылау сұрақтары:

1. Қандай параметрлер оттекті - конверторлы балқыманың үрлеу режиміне әсер етеді?

2. Үрлеу режимі ұжымының құрылымы.

3. Лаваль соплосы дегеніміз не?

4. Сопло мөлшері қалай таңдалады?

5. Техникалық оттектің қысымы неге байланысты?

Глоссарий:

1. Фурма - металлургиялық пеште немесе шөміште газ үрлеу қондырғысы.

2. Сопло - белгіленген бағыты бойынша берілетін ағыс және сұйық немесе газ жіберілу үшін арнайы спрофилирленген жабық канал.

Теориялық бөлім

Оттекті - конверторлы балқыманың үрлеу режиміне келесі параметрлер әсер етеді:

а) конвертор ваннасының геометриялық өлшемдері;

б) үрлеу интенсивтілігі;

в) оттектің сорғалауларының саны;

г) ваннамен сорғалаулардың қиылысу (кездесу) бұрышы;

д) кесінді соплоның орналасуы тыныш ваннаның деңгейімен.

Мекемеде жұмыс істейтін конверторлардың үрлеу режимінің негізгі қондырғысы болып оттекті фурма табылады. Оның негізгі бөліктері болып, фурма (300т конверторге АО «Арселор МСТ» болат трубаларының фурмасының ұзындығы 21м құрайды) және қызыл мыстан жасалынған ұшы табылады (сопломен басы). Сопло ретінде шамадан тыс жылдамдықпен өтетін және кинетикалықтан потенциалдық энергияға өтуге мүмкіндік беретін Лаваль соплосы қолданылады.

Лаваль соплосын есептеу белгілі бір минималды (критикалық) ағысты S_кр., шығатын ағысты S_шығ және берілген газдың Q_м массалық шығыны бойынша диффузордың ұзындығына негізделеді.

Сурет. 5.1 Сопло схемасы

Сурет 5.1 - Сопла құрылысы

Лаваль соплосы екі бөліктен тұрады: тарылатын - дыбысқа дейін және кеңейтілуі - дыбыстан жылдам. Үрлеудің фурма арқылы қалыпсыз берілуі екі жұмыс режимімен сипатталады - артық кеңейтілу кезеңі және аз кеңейтілу кезеңі.

Артық кеңейтілу кезеңінде оттектік ағын қабаттан соңғы ауданға дейін ашылады. Кесіндіні үзіп алуда нығыздалған секірістің қиын жүйесі пайда болады және ол оттек ағынының кинетикалық энергиясы және ваннаның ағынымен байланысының бұзылуына алып келеді, бұдан басқа, сопло қабаты және нығыздалған секіріс арасында пайда болатын, қысымды төмендету аймағына, қыздыру шетін және қабатын және оның деформациясына әкеліп соқтыратын жоғары температуралы газдар балқыма бөліктерімен басып кіреді.

Қажетсіз болып нығыз ағынның өтуі және оның пульсациясы бақыланатын, аз кеңейтілу режимі табылады.

Фурма соплоларының саны конвертор сыйымдылығының үрлеу интенсивтілігіне тәуелділігі арқылы анықталады:

n = 0,1257 · (i 1,103 · G 0,375) / (V 1,06), (5.1)

мұндағы, i - үрлеудің меншікті интенсивтілігі, м³ / т ∙ минут; G - конвертор сыйымдылығы, т; V - конвертордың меншікті көлемі, м³ / т.

Критикалық және шығыс кесіндісі, жылдамдық және берілген кесіндідегі оттегі тығыздығына байланысты, сопло ұзындығы бойынша оттегі шығыны массаның тұрақтылық шарты бойынша анықталады:

S = Q · m / ρ · u, м² (5.2)

мұндағы, Q - сопло арқылы өтетін оттегінің массалық шығыны, кг / с; - берілген кесінді бойынша оттек тығыздығы, кг / м³; u - оттек жылдамдығы, м / с.

Сопло ұзындығының кеңейтілетін бөлігі (диффузор) келесі геометриялық қатынас бойынша анықталады:

ℓ₁ = d₁ - d_кр / (2tg / 2). (5.3)

Диффузордың ашылған бөлігі 10 - 12^○С - тан аспауы керек. Қысылған бөлік ұзындығын ℓ₁ және шығыс кесіндісінің диаметрін d сәйкес аламыз:

ℓ₁ = (0,5 - 1,0)d_кр және d = (1,1 - 1,3)d_кр,

Q = (G · i / n · 60) · ρ₁, кг / с (5.4)

мұндағы, - қалыпты шарттағы оттек тығыздығы, кг / м³.

Техникалық оттектің тығыздығы оның құрамына байланысты және келесі формула бойынша анықталады:

ρ₀ = 32(О₂) + 28(N₂) / 2240, кг / м³ (5.5)

мұндағы, О₂ және N₂ - техникалық оттегідегі азот және оттегінің құрамы, %.

Р қысым және Т температурадағы оттегінің тығыздығы:

ρi = ρ₀ (Р · Т₀ / Р₀ · Т) , кг / м³ (5.6)

мұндағы, және - қалыпты шарттағы температура және қысым: P₀ = 101235Па; Т₀ = 273 К.

Соплоның критикалық кесіндісіндегі оттегінің температурасы және қысымы:

Р_кр = 0,528P; T_кр = 0,834T.

Соплоның критикалық кесіндісіндегі тығыздығы:

ρ_кр = Р_кр / (R · Т_кр), (5.7)

мұндағы, R - оттегі үшін газ тұрақтысы; R = 260Дж (кг · К).

Критикалық кесіндідегі оттегі жылдамдығы:

U_кр = ≈ 17,1 , м / с (5.8)

мұндағы, k - оттегі 1,4 - ке тең, оттегі көрсеткіші; Т - сопло алдындағы оттегінің абсолют температурасы, К.

Шығатын сопло кесіндісінің оттегі жылдамдығы:

U = φ , м / с (5.9)

мұндағы, Р және - сопло алдындағы оттегінің қысымы және тығыздығы; Р₁ - оттегі ағыны ағатын, қоршаған ауаның қысымы, Па; φ - ағыс кезінде газ жылдамдықтарының қосындысын есепке алғандағы коэффициент (өңделген жұмыр беттерде φ = 0,95 - 0,98 тең).

Соплодан шығатын қоршаған орта қысымы конвертор сыйымдылығының тәуелділігіне байланысты келесі аралықтарда ауытқиды.

Конвертор сыйымдылығы: 100т - ға дейін Р₁ = (1,1 - 1,2)P₀

100 - 200т Р₁ = (1,2 - 1,3)P₀

200т - нан аса Р₁ = (1,3 - 1,6)P₀