МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
ДОНЕЦЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ
УНІВЕРСИТЕТ
МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ
до виконання контрольної роботи за курсом «Вогнетриви та теплова ізоляція»
(для студентів спеціальностей 7.090503 «Теплоенергетика й менеджмент організацій», 7.090406 «Промислова теплотехніка», 7.090503 “Теплоенергетика” заочної прискореної форми навчання)
Розглянуто на
засіданні кафедри «Технічна теплофізика»
Протокол № 6 від
09 лютого 2005 р.
Затверджено на
засіданні навчально-видавничої ради ДонНТУ
Протокол № 1 від 14.03.2005
2005
УДК 669.043
МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ до виконання контрольної роботи за курсом «Вогнетриви та теплова ізоляція»/Скл. Гінкул С.І., Палкіна С.В. – Донецьк 2005. – 31 с
Містить завдання на контрольну роботу, опис порядку виконання та теоретичний матеріал, щодо виконання контрольної роботи з курсу «Вогнетриви та теплова ізоляція». Методичні вказівки призначені для виконання контрольної роботи за курсом «Вогнетриви та теплова ізоляція» студентами спеціальності «Теплоенергетика» заочної прискореної форми навчання та студентыв денної форми навчання спеціальностей «Теплоенергетика та менеджмент організацій» та «Промислова теплотехніка»
Склали: Гінкул С.І. проф.
Палкіна С.В., ас.
Відповідальний за випуск:
Зав. кафедрою Шелудченко В.І., проф.
Рецензенти: Пятишкін Г.Г.
ЗМІСТ
ЗАВДАННЯ 4
ВСТУП 5
1 ОГОРОДЖЕННЯ ВОГНЕТЕХНІЧНИХ
УСТАНОВОК 6
1.1 Футерівка й обмурівка 6
1.2 Конструктивний тепловий розрахунок обмурівки 8
1.3 Методика конструктивного теплового розрахунку
обмурівки 9
2 ОПТИМІЗАЦІЯ ОБМУРОВКИ ВОГНЕТЕХНІЧНИХ
УСТАНОВОК 13
2.1 Оптимізація обмурівки при повільному зносі
вогнетривів 13
2.2 Визначення оптимальної товщини футерівки 16
ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ 17
ДОДАТОК А 18
ДОДАТОК Б 19
ДОДАТОК В 20
ДОДАТОК Г 22
ДОДАТОК Е 24
ДОДАТОК Ж 25
ДОДАТОК Д 29
ЗАВДАННЯ
ЗАВДАННЯ 1 - Виконати конструктивний тепловий розрахунок двошарової обмурівки. Дані для розрахунку наведені у Додатку Б.
ЗАВДАННЯ 2 – Розрахувати оптимальну товщину одношарової стінки при повільному зносі вогнетриву і стаціонарному тепловому режимі протягом усього міжремонтного періоду Дані для розрахунку наведені у Додатку В.
ЗАВДАННЯ 3 – Відповісти на теоретичне питання, яке наведене у додатку Г.
ВСТУП
Метою даної дисципліни є вивчення студентами класифікації неметалевих матеріалів, які використовуються у чорній металургії, їх робочих та фізичних властивостей, можливості їх використання у теплоенергетиці.
У результаті вивчення дисципліни спеціалісти повинні знати:
- класифікацію вогнетривів та теплоізоляційних матеріалів;
- засоби виробництва вогнетривів та теплоізоляційних матеріалів;
- умови використання різноманітних матеріалів у теплоенергетиці.
У процесі виконання контрольної роботи студент зобов’язаний виконати три завдання: два практичних та одне теоретичне. Приклади виконання практичних завдань наведені у додатках цих методичних вказівок.
Вибір свого варіанту необхідно зробити по останнім двом цифрам своєї залікової книжки згідно таблиці, наведеної у додатку А.
1 Огородження вогнетехнічних установок
1.1 Футерівка й обмурівка
Для забезпечення можливості проведення високо-температурного технологічного процесу робочий простір повинний бути відділений від навколишнього середовища за допомогою огородження. До огороджень вогнетехнічних установок висувають наступні вимоги:
забезпечення тривалої і надійної роботи зі збереженням будівельної міцності протягом усієї міжремонтної кампанії;
помірне розсіювання тепла через огородження в навколишнє середовище;
висока газощільність;
можливо менша вартість.
Оскільки деякі вимоги суперечливі (1 і 2, 1 і 4, 2 і 4), необхідний пошук оптимальних рішень для кожної конкретної сукупності умов.
Огородженням називають конструктивну частину установки, що відповідає тією чи іншою мірою пред'явленим вимогам і призначену для відділення високотемпературної зони елементів вогнетехнічної установки (ВТУ) від навколишнього середовища. Неодмінною частиною огородження є вогнетривкий шар, що працює при високих температурах і повинний протистояти впливам, що руйнують, з боку робочого простору.
Найпростішим огородженням є одношарова вогнетривка конструкція, що називають футерівкою (від німецького слова FUTTER – підкладка, захисний шар).
У футеровці усі функції – обмеження теплових втрат, забезпечення стійкості і газощільності – виконує вогнетрив.
Часто огородження ВТУ виконують багатошаровими з диференціацією функції кожного шару у виді обмурівки.
Обмурівкою називають сукупність вогнетривкого, теплоізоляційного і ущільнюючого шарів у єдиній конструкції огородження.
По способу виготовлення і специфіці конструкції можуть бути класифіковані на три основних типи.
Одношарова вогнетривка кладка найбільш проста конструктивно. Вона виконується з однорідних штучних вогнетривких виробів. Для неї характерна велика товщина і підвищені термічні напруги, висока теплоакумулююча здатність і щільність теплового потоку в навколишнє середовище, велика маса конструкції і значні напруги стиску.
У
багатошаровій цегельній кладці
(рисунок 1.1) функції шарів розділені:
вогнетрив протистоїть впливам, що
руйнують при високих температурах,
вогнетривке захисне покриття збільшує
стійкість вогнетриву, легковаг і
ефективна теплова ізоляція знижують
тепловий потік через огородження, шар,
що ущільнює, герметизує обмурівку.
Вогнетривке покриття наноситься у виді пластичного шару товщиною 5...15 мм чи плазменим напилюванням часток шаром товщиною 0,1...0,5мм із тугоплавких шлакостійких матеріалів для збільшення стійкості футерівки. Склад вогнетривкого покриття включає чисті оксиди (ZrО2, Al2O3, MgО,Cr2O3), карбіди (TiС, WC), бориди CrВ2, ZrВ2. Захисне покриття може бути нанесене на легковагу футерівку. Застосування вогнетривкого покриття доцільно, якщо його шлакостійкість на порядок вище, ніж у вогнетриву, що захищається.
Багатошарова кладка в порівнянні з одношаровою має ряд переваг. Вона менш масивна, має меншу товщину і масу. У результаті її виконання зменшується витрата вогнетривкого матеріалу, знижуються теплоакумулююча здатність і втрати тепла через огородження, градієнт температури і термічні напруги в шарі вогнетриву. Це більш економічне й ефективне рішення.