Основные положения расчета нагревательных печей

Нагревательные и термические печи являются теплотехническими агрегатами, предназначенные для осуществления определенного технологического процесса. Основная теплотехническая задача таких печей – передать тепло нагретого металла в соответствии с технологией его нагрева или термической обработки. Таким образом, определяющим процессом для печного агрегата является теплоотдача металлу или от металла (далее – металлу), и именно расчет теплоотдачи есть основа расчета нагревательной или термической печи.

Теплоотдача металлу в печах происходит излучением и конвекцией, а распространение тепла внутри металла – теплопроводностью.

Основной расчет теплоотдачи металлу дает возможность найти необходимые размеры рабочего пространства и производительность печи, а также теплотехнические характеристики средств нагрева или охлаждения. Для определения других параметров печи необходим ряд дополнительных расчетов: тепловых, гидравлических, механических, прочностных и т.д.

Расчеты, необходимые для разработки механического оборудования и систем автоматизации печей, металлических и железобетонных конструкций и др., должны выполняться с использованием справочной литературы по соответствующим отраслям техники с учетом специфики службы этих устройств и конструкций в условиях печных агрегатов.

Основные технологические требования для нагревательных печей состоят в нагреве до заданной температуры поверхности и достижении заданного перепада температур по сечению. Процесс нагрева может иметь некоторые ограничения (например, заданная скорость нагрева, максимальный перепад по сечению во время нагрева и др.).

Для термических печей основные технологические требования состоят в обеспечении нагрева с ограничениями или без ограничений, выдержке при заданной температуре и охлаждении с заданной или максимальной скоростью. Для осуществления заданной технологии применяют различные средства нагрева и охлаждения. Основные из них показаны в таблице № 1 в зависимости от того, в какой атмосфере происходит нагрев или охлаждение. В этой же таблице для каждого средства нагрева и охлаждения указаны способы, с помощью которых можно влиять на их характеристику (температуру, тепловую мощность) и тем самым регулировать интенсивность нагрева или охлаждения.

Таблица 1- Показатели нагрева и охлаждения печей