Исследование тепловой работы современной конструкции камерной печи барабанного типа

Abstract

The report presents the scheme and features of the thermal operation of a bar-bath type chamber furnace for heating metal products for quenching. The technical characteristics of the furnace, some results of heat engineering calculation are given. A computer simulation of the processes of gas motion and heat transfer in the furnace is presented. The study was carried out using the CAE-system (CAE, Computer Aided Engineering) – program module ANSYS Fluent. In this module boundary conditions of stream flow were established. To check the convergence of the calculations, we used the control of the current values and the calculated temperature discrepancies. The results of the simulation are presented graphically and contain the visualization of the temperature and velocity distribution field, and also the vector distribution of gas flow rates. The results of computer simulation allowed us to estimate the efficiency of thermal and gas-dynamical operation of the designed drum-type chamber furnace with a constant temperature of the working space. The developed design of the furnace for heating metal billets with the transfer of billets in the furnace along the drum allows solving some problems of resource and energy saving, it can also be used for heat treatment of bars, pipes, strip, and long products of various shapes.

В докладе представлена схема и особенности тепловой работы камерной печи барабанного типа для нагрева металлических изделий под закалку. Приведены технические характеристики печи, некоторые результаты теплотехнического расчета. Представлено компьютерное моделирование процессов движения газа и теплообмена в печи. Исследование произведено с использованием CAE-системы (CAE, Computer Aided Engineering) – программного модуля ANSYS Fluent. В данном модуле были заданы граничные условия течения потоков. Для проверки сходимости расчетов использовался контроль текущих значений и расчетных невязок температуры. Результаты моделирования представлены графически и содержат визуализацию поля распределения температур и скоростей, также представлено векторное распределение скоростей газовых потоков. Полученные результаты компьютерного моделирования позволили оценить эффективность тепловой и газодинамической работы разработанной конструкции камерной печи барабанного типа с постоянной температурой рабочего пространства. Разработанная конструкция печи для нагрева металлических заготовок с перемещением заготовок в печи по барабану позволяет решить некоторые проблемы ресурсо- и энергосбережения, может быть использована также для термообработки прутков, труб, полосы, и сортового проката различной формы.