Тунельна піч для випалу керамічних виробів

1. Тунельна піч для випалу керамічних виробів, яка містить футерований робочий канал з послідовно розміщеними у ньому зонами підігріву, ви палу і охолодження садки виробів, засоби транспортування садки виробів, вентиляційне устаткування, яка відрізняється тим, що співвідношення площ поперечних перерізів робочого каналу в зонах підігріву, випалу і охолодження складає відповідно 1:(2,2-2,3):(1,6-1,9). 2. Тунельна піч по п. 1, яка відрізняється тим, що величина площі поперечного перерізу робочого каналу в зоні підігріву вибирається за умовою Винахід відноситься до випалювальних печей, зокрема, до тунельних печей, призначених для випалу керамічних виробів, і може бути використаний в печах для випалу фарфорових і фаянсових виробів. Відомі технічні рішення, що використовуються для стабілізації температурного та аеродинамічного режимів в тунельних печах за рахунок розміщення повітряних завіс, механічних перегородок, пережимів, влаштовуванням форкамер [Мороз I.I. Фарфор, фаянс, майоліка. - Техніка, 1975. - С. 213; Августінік A.I. Кераміка. - Промбудвидавництво, 1957. - С. 303]. Вищезазначені технічні рішення позитивно впливають на стабілізацію температурного і аеродинамічного режимів, але не враховують властивості теплообміну в процесі випалу і тому не сприяють вирішенню проблеми економії палива та підвищення продуктивності печі. Найбільш близьким за технічною суттю до винаходу, що пропонується, є тунельна піч для випалу керамічних виробів, яка містить футерований робочий канал з послідовно розміщеними зонами підігріву, випалу і охолодження, а також засоби транспортування садки виробів та вентиляційне устаткування, де стабілізація температурного режиму по довжині і висоті робочого каналу печі забезпечується влаштуванням шлюзових температурних відсіків за допомогою П-подібних рамперегородок (див. А. с. СРСР № 1651063, кл. F27В 9/00, дата публікації 23.05.91 p.). Недоліками даного технічного рішення, обраного за прототип, є: • необхідність встановлення нагрівників по всій довжині зони підігріву і випалу; • ступеневе підвищення температури до її максимальних значень; • використання в процесі теплообміну тільки променевої складової теплового потоку, що не сприяє підвищенню коефіцієнта корисної дії печі; • вентиляція кожного шлюзового температурного відсіку, що призводить до значних втрат теплової енергії. Задачею винаходу є підвищення продуктивності печі та зменшення питомих витрат палива шляхом інтенсифікації процесів теплообміну і стабілізації температурного і аеродинамічного режимів у робочому каналі печі. Задача, що поставлена, досягається тим, що у тунельній печі для випалу керамічних виробів, яка містить футерований робочий канал з послідовно розміщеними у ньому зонами підігріву, випалу і охолодження садки виробів, засоби транспортування садки виробів, вентиляційне устаткування, відповідно до винаходу, співвідношення площ поперечних перерізів робочого каналу в зонах підігріву, випалу і охолодження складає, відповідно, 1:(2,2-2,3):(1,6-1,9). Задача, що покладена в основу винаходу, також досягається і тим, що величина площі поперечного перерізу робочого каналу в зоні підігріву n обирається за умови 0,6 £ Sc / Sn £ 0,7, де Sc , Sк к площа поперечного перерізу, відповідно, садки виробів і робочого каналу печі в зоні підігріву. Виконання робочого каналу тунельної печі з різними (19) UA (11) 40262 (13) A n 0,6 £ Sc / Sn £ 0,7, де Sc , Sк - площі поперечного пек рерізу, відповідно, садки виробів і робочого каналу печі в зоні підігріву. 40262 площами поперечного перерізу в зонах підігріву, випалу і охолодження з додержанням їх співвідношення, відповідно, 1:(2,2-2,3):(1,6-1,9), створює оптимальні умови променевого і конвекційного теплообміну, стабілізує температурний та аеродинамічний режими роботи печі, що дає всі підстави віднести ці відмітні ознаки загального обсягу патентних домагань до категорії суттєвих. ти недоцільно внаслідок погіршення умов інтенсифікації теплообміну та помітного зменшення продуктивності печі. Таким чином, для зони підігріву n співвідношення Sc / Sк = 0,6 ¸ 0,7 є оптимальною величиною з точки зору інтенсифікації теплообміну і зменшення перепаду температури за висотою садки виробів: 0,6 £ Sc / Sn £ 0,7 [1]. к Теплообмін у зоні випалу залежить, в основному, від ступеня розвитку кладки = Fкф / Fс , де Fкф - площа поверхні футерівки, a Fс w Додержання умов 0,6 £ Sc / Sn £ 0,7 для співк відношення площі поперечного перерізу садки виробів і робочого каналу печі в зоні підігріву додатково сприяє інтенсифікації конвекційного теплообміну в зоні підігріву, створює поліпшені умови для газового потоку за рахунок оптимальних значень зазорів поміж садкою виробів і футерівкою робочого каналу печі і, як наслідок, сприяє економії палива, що дає підстави виділити ці ознаки до категорії залежних, тобто таких, що уточнюють та розвивають сукупність суттєвих ознак. На фіг. 1 показаний поздовжній перетин тунельної печі та розподіл температури у її робочому каналі, на фіг. 2 - поперечний перетин печі. Тунельна піч складається з футерованого робочого каналу 1 з розміщеними послідовно за напрямком переміщення в ньому вагонеток 2 із садкою виробів 3 зонами підігріву 4, випалу 5 і охолодження 6, а також пальників 7, димососа 8 і вентилятора 9 для відведення димових газів із зон підігріву 4, випалу 5 та гарячого повітря з зони охолодження 6. Тунельна піч працює таким чином. Паливо, яке подається за допомогою пальників 7 в робочий канал 1 печі згорає в зоні випалу 5. Димові гази рухаються у зону підігріву 4 назустріч вагонеткам 2 з розміщеною на них садкою виробів 3 і відводяться в димову трубу димососом 8. Основна маса димових газів переміщується у щілинах, утворених поміж садкою виробів 3 і футерівкою робочого каналу 1 печі. В зоні випалу 5 садка виробів 3 нагрівається до максимальної температури і переміщується в зону охолодження 6. В зоні охолодження 6 садка виробів 3 охолоджується повітрям, яке протягується з виходу печі вентилятором 9. Теплообмін у зоні підігріву 4 між садкою виробів 3 і димовими газами відбувається внаслідок конвекції, а в зоні випалу 5 - переважає променевий теплообмін. Для інтенсифікації конвекційного теплообміну в зоні підігріву 4 необхідно збільшувати до оптимальних значень швидкість димових газів за рахунок зменшення площі щілин поміж садкою виробів 3 і футерівкою робочого каналу 1 печі, що досягається за рахунок збільшення співвідно площа поверхні садки виробів. Таким чином, для інтенсифікації променевого теплообміну в зоні випалу необхідно збільшувати поверхню футерівки робочого каналу печі, тобто зменшувати співвідношення Sc / SB к (де SB к - площа поперечного розрізу робочого каналу печі в зоні випалу), в основному, за рахунок збільшення висоти робочого каналу печі в зоні випалу H Вк . Разом з тим, збільшення поверхні футерівки веде до збільшення витрат тепла через стіни і склепіння печі в навколишнє середовище. Експериментально встановлено, що для зони випалу умова 0,27 £ Sc / SB к £ 0,30 є оптимальною з точки зору інтенсифікації теплообміну і зменшення витрат тепла в навколишнє середовище. Із співвідношень 0,6 £ Sc / Sn £ 0,7 та 0,27 £ Sc / SB к £ 0,30 к випливає Sn : SB к = 1: (2,2 ¸ 2,3). к Зрозуміло, що співвідношення поперечних розрізів робочого каналу в зонах підігріву 4, випалу 5 і охолодження 6 впливає на стабілізацію аеродинамічного режиму роботи печі. В таблиці наведені результати досліджень відносного зміщення Dl / L в ´ 100 % максимального значення температури в зоні випалу 5 при різних співвідношеннях величин поперечних перетинів зон підігріву 4 і охолодження 6 : Sn : So тунельної к к печі, де Dl - зміщення максимуму температури, мм; L в - довжина зони випалу 5, мм; So - площа к поперечного розрізу зони охолодження 6. Збудження по газовому і повітряному тракту величиною Dp = 5 Па наносилось одночасно за допомогою шиберів, розміщених перед димососом 8 і вентилятором 9. Як видно з таблиці, мінімальне зміщення максимуму температури спостерігається при 1,6 £ Sn / So £ 1,9. к к Таким чином, оптимальним з точки зору стабілізації аеродинамічного, температурного режимів роботи печі і інтенсифікації теплообміну є співвід шення Sc / Sn , що характеризує ступінь заповненк ня робочого каналу 1 тунельної печі: n Sc / S= Bc ´ H c / Bк ´ H n , де Bс, Вк – відповідно, к к ширина садки виробів 3 і робочого каналу 1 печі, а ношення Sn : SB к : So = 1: (2,2 ¸ 2,3) : (1,6 ¸ 1,9) [2]. к к Дане співвідношення дає можливість вибрати оптимальні розміри робочого каналу 1 печі ще на стадії її проектування. Приклад: Визначити висоту робочого каналу H c , H n - відповідно, висота садки виробів 3 і робок чого каналу 1 печі в зоні підігріву 4. Експериментально встановлено, що при спів відношенні Sc / Sn > 0,7 спостерігається різке збік n тунельної печі в зонах підігріву H к , випалу H B к і льшення перепаду температури Dt між низом і верхом садки виробів (див. графік, фіг. 3). Значен охолодження H o , якщо ширина робочого каналу к n ня співвідношення Sc / Sк менше, ніж 0,6, прийма Bк по всій довжині печі дорівнює 1 м, висота сад 2 40262 ки виробів H c= 0,3 м, ширина садки виробів Із [2] обираємо Sn / So = 1/ 1,7; Вк ´ Н n / Bк ´ Н о = к к к к Bc= 0,9 м. Із умови [1] обираємо Bc ´ H c / H n к Sc / Sn к ´ Bк = 0,9 ´ 0,3 / H n к =1´0,415/1´ H о =1/1,7; к = 0,65; ´ 1, звідки звідки H о =0,415´1,7=0,705 м. к Тунельна піч, що пропонується, виготовляється за допомогою відомих будівельних та технічних засобів. Був виготовлений дослідно-експериментальний зразок, експлуатаційні характеристики якого підтвердили досягнення бажаного технічного результату: підвищення продуктивності тунельної печі, покращення якості випалу виробів при зниженні питомих витрат палива. n Hк = =0,27/0,65 = 0,415 м. Із умови [2] обираємо: Sn / S B к = 1/ 2,25, к тоді Вк ´ Н n / Bк ´ Н В к = 1´ 0,415 / 1´ Н Вк = 1/ 2,25, к звідки H B к = 0,415 ´ 2,25 = 0,934 м. Таблиця Відносне зміщення максимуму температури в зоні випалу Snk/Sвк 2,2 2,3 Відносне зміщення максимуму температури, Dl/Lв×100% при різних Snk/S°к 1:1,1 1:1,32 1:1,6 1:1,9 1:2,4 1:2,7 3,4 1,2 0,3 0,2 -3,5 -5,0 2,8 0,7 0,2 ±0,0 -2,4 -3,2 Фіг. 1 3 40262 Фіг. 2 4 40262 Фіг. 3 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 5