Баи?маханова


1.Жылудың тасымалдану түрлері. Күрделі жылуалмасу Жоғары қыздырылған дененің бөлшектерімен төмен қыздырылған дене бөлшектеріне берілетін энергия ағыны жылу ағыны деп аталады. Сонымен, бір денеден екіншісіне жылу берілуі үшін, жылуалмасуға қатысатын денелерде температура айырмасының болуы қажет. Жылудың берілу процесі уақыт бойында да, кеңістікте де дамиды. Тәжірибе жүзінде зерттелетін кеңістіктің әртүрлі нүктелеріндегі бір уақыттағы температураны білу қажеттігі туындайды. Температуралардың бұлай таралуы температуралар өрісі немесе температуралық өріс деп аталады. Жылу алмасу процесі – күрделі процесс, жылуалмасудың үш түрін көрсетеді – жылуөткізгіштік, конвекция және сәулеленуден (сәуле шығару) Жылуөткізгіштік – тыныштықтағы дене бөлшектерінің өзара тікелей жанасуынан жылудың бірізді өтуі. Жылудың жылуөткізгіштікпен берілуі қатты денелерге барынша сипатты. Жылу, қатты денелерде және сұйықтарда серпімді толқындармен, металдарда электрондар диффузиясымен, газдарда – атомдар мен молекулалардың диффузиясымен тасымалданады. Конвекция тек қана сұйықтарда, балқымаларда және газдарда, сұйықтың немесе газдың қозғалыстағы бөлшектерімен жылудың тасымалдануы арқылы өтеді. Бұл кезде сұйық пен газ қозғалысының күйі мен сипаты өте маңызды. Конвекция жылу өткізгіштікпен қатар жүреді. Сәулелену – жылу энергиясының электрмагниттік толқын түрінде таралуы. Ол энергияның екі жақты түрленуімен байланысты: жылулық энергияның сәулеліге және керісінше.
2.Температуралық өріс және оның түрлері, температура градиенті және жылу ағыны Жылуалмасудың кез келген процесі барлық уақытта кеңістікте және уақыт бойында температураның өзгеруімен қатар жүреді. Жылу энергиясы, кез-келген басқа энергия сияқты, жоғарғы потенциалдан төменгіге бағытталып беріледі. Жылу энергиясының потенциалы температура болатындықтан, жылудың таралу процесі температураның бөлінуімен тығыз байланысты, яғни температуралық өріспен. Температуралық өріс деп зерттелетін кеңістіктің әрбір нүктесі үшін температуралардың сол сәттегі мәндерінің жиынтығын атайды. Жалпы жағдайда температура t кеңістіктің кез келген нүктесінде х, у, z координаталарының және уақыттың τ функциясы болып табылады, демек, температуралық өрістің теңдеуі келесідей болады: t = f(x, y, z, τ).Орныққан режимдерде уақыт бойында кеңістіктің жеке нүктелеріндегі температуралар да өзгермейді, мұндай температуралық өріс орныққан немесе стационарлық деп аталады. Бұл жағдайда температура тек қана координаталардың функциясы болады: t = f (х, у, z); ∂t/∂τ =0Орнықпаған температуралық өріс жағдайында жылудың берілуі орнықпаған режим кезіндегі жылуберіліс деп, ал орныққан өріс жағдайындағы – орныққан режим кезіндегі жылуберіліс деп аталады.
3.Жылуөткізгіштік.Жылуөткізгіштіктің негізгі заңы. Жылуөткізгіштік коэффициенті. Жылуөткізгіштік мысалдары. Жылуөткізгіштік – тыныштықтағы дене бөлшектерінің өзара тікелей жана¬суы¬нан жылудың бірізді өтуі. Жылудың жылуөткізгіштікпен берілуі қатты дене¬лер¬ге барынша сипатты. Жылу, қатты денелерде және сұйықтарда серпімді толқындармен, металдарда электрондар диффузиясымен, газдарда – атомдар мен молекулалардың диффузиясымен тасымалданады. Техникада дененің температура өрісі мен жылу берілістің заңдарын белгілеу есептеулері жиі туындайды. Жылуөткізгіштіктің дифференциалдық теңдеуін бірмәнділік шарттарымен қосарлы шешу нәтижесінде температуралық өрісті, ал Фурье заңы негізінде – сәйкес жылу ағынын табуға болады. Жылуөткізгіштіктің жеке есептерін шешуді дұрыс геометриялық пішіндегі денелер үшін және орныққан процестерден бастаған дұрыс, өйткені осындай денелер мен режимдер тәжірибеде көптеп кездеседі. Басқадай жағдайларда есеп сандық немесе эксперименталдық әдістермен шешіледі. Жылуөткізгіштік теңдеуінің оңайлатылған түрін қолдануға болатын, жылудың стационарлы таралуы жағдайындағы бірнеше қарапайым пішіндегі денелерді қарастырайық – (бір- және көпқабатты жазық қабырға).Бірқабатты жазық қабырға арқылы жылуберіліс. Біртекті, жазық бірқабатты қабырғаны қарастырамыз (сурет), қабырғаның сыртқы беттеріндегі температура t1 және t2 тұрақты ұсталады. Қабырғаның жылуөткізгіштік коэффициенті тұрақты, тең. Көпқабатты жазық қабырға арқылы жылуберіліс Айталық, қабаттар бір-біріне идеал түрде термиялық жанасқан, яғни жанаcқан беттерінің температуралары бірдей. Температуралар (t1 және t4) – тұрақты.
4.Орныққан режим кезінде жылудың жылуөткізгіштікпен берілуі. Жалпақ қабырға арқылы жылудың жылуөткізгіштікпен берілуі.Техникада дененің температура өрісі мен жылу берілістің заңдарын белгілеу есептеулері жиі туындайды. Жылуөткізгіштіктің дифференциалдық теңдеуін бірмәнділік шарттарымен қосарлы шешу нәтижесінде температуралық өрісті, ал Фурье заңы негізінде – сәйкес жылу ағынын табуға болады. Жылуөткізгіштіктің жеке есептерін шешуді дұрыс геометриялық пішіндегі денелер үшін және орныққан процестерден бастаған дұрыс, өйткені осындай денелер мен режимдер тәжірибеде көптеп кездеседі. Басқадай жағдайларда есеп сандық немесе эксперименталдық әдістермен шешіледі. Жылуөткізгіштік теңдеуінің оңайлатылған түрін қолдануға болатын, жылудың стационарлы таралуы жағдайындағы бірнеше қарапайым пішіндегі денелерді қарастырайық – (бір- және көпқабатты жазық қабырға). Стационар жылулық күйде температура уақыт өте келе өзгермейді. Металлургиялық жылу технникасында жылудың жылу өткізгіштікпен берілу жағдайлары тегіс қабырғалар арқылы жылу беруде жиі кездеседі.1.Бір қабатты қабырға арқылы жылу беру. Қабырғада температуралардың таралуын және ол арқылы берілетін жылудың мөлшерін анықтайтын теңдік алу үшін жылу өткізгіштіктің дифферециалдық теңдеуін бірінші текті шекаралық шарттар мен бірге есептеу қажет.
5.Рейнольдс критериясы. Сұйықтар қозғалысының режимі және олардың сипаттамаларыКонвективті жылуалмасу процесін зерттеу кезінде жылутасығыштың қабырғаға жақын аймақтағы беталысының ерекшеліктері маңызды. Сұйық қозғалысының режимі сұйықтың орташа жылдамдығына, құбыр диаметріне және сұйықтың кинематикалық тұтқырлығына тәуелді. Бұл шамаларды Рейнольдс критериясы біріктіреді:. Қозғалыстың бір түрінен екіншісіне өтуіне Рейнольдс критериясының шамасы Рейнольдс критериясының ауыспалы мәні деп аталады, және түзу құбыр үшін Reау.2300. Түзу құбырдағы Re<2300 кезіндегі сұйық қозғалысы тұрақты ламинарлы, ал Re>2300 кезінде қозғалыс – турбулентті, дегенмен тұрақты турбуленттік сипатқа ол Re>10000 кезінде ие болады. Рейнольдс санының 2300<Re<10000 аралығында орнықпаған турбуленттік немесе өтпелі режим айқындалады. Шекаралық қабат гидродинамикалық және жылулық болып бөлінеді. Қабырға бетінде тұтқырлық күшінің әсер етуі нәтижесінде тежелген сұйықтың жұқа қабаты гидродинамикалық шекаралық қабат деп аталады және қабырғаға паралель қозғалады. Шекаралық қабат ішіндегі жылдамдық дене бетіндегі нөлден сыртқы ағын жылдамдығына дейін өзгереді. Бұл қабат шегінде жылудың берілуі жылуөткізгіштікпен жүреді. Сыртқы ағын деп инерциялық күшке қарағанда тұтқырлық күші өте төмен әсер ететін сұйық ағынының аймағы аталады, бұл кезде шекаралық қабатта тұтқырлық күші мен инерция күші шамалас болады
6.Жылуберу процестерін зерттеуде ұқсастық теориясының қолданылуы. Жобаланатын машинаның немесе агрегаттың конструкциясын әзірлеу сатысындағы жаңа техниканы жасау кезінде туындайтын проблемаларды шешудің оңтайлы әдісі физикалық модельдеу әдісін қолдану болып табылады. Физикалық модельдеу – ғылыми зерттеу әдістерінің бірі, физикалық модель – зерттелетін объектінің қандайда бір дәрежеде физикалық мәнін көрсететін құрылғы. Математикалық модель – зерттелетін объектінің заңдылықтарын сипаттайтын теңдеуді шығаратын құрылғы. Ары қарай үлгі деп аталатын, кез-келген зерттелетін объектінің моделіне негізгі қойылатын талап, модель мен үлгінің ұқсастығымен қорытындыланады. Күрделі жүйелер мен процестердің ұқсастық шарты: екі жүйе бір біріне физикалық ұқсас болады, егер олар сапа жағынан бірдей, ал олардың біртекті шамаларын сипаттайтын қатынастар сәйкесті нүктелерде және уақыттың сәйкесті кезеңдерінде тұрақты сандармен (ұқсастық тұрақтыларымен) көрсетілетін болса. Физикалық жүйелер мен процестердің міндетті ұқсастық шартының бірі – олардың геометриялық ұқсастығы, яғни мөлшерлік шамаларының пропорционалдығы. Екі газ ағынынның жылулық ұқсастығы үшін, олардың геометриялық ұқсастығы және көлеміндегі жылдамдық, тығыздық, тұтқырлық, температура және басқа физикалық шамалар ұқсас (пропорционалды) болуы керек. Сонымен, ұқсастық критериясы деп берілген процесс үшін маңызы бар шамалардан құралған мөлшерсіз комплекс аталады. Ұқсастық теориясының негізгі идеясы – құбылыстың алғашқы жеке шешімін (заңдылығын) модельде эксперименттік жолмен алу, нәтижесін критериалдық түрде көрсету және оны тез және жеңіл мәліметтер алу үшін, сол модельге ұқсас басқа құбылыстарда қолдану мүмкіндігі.
7.Металлургиялық пештердің технологиялық және конструктивтік белгілері бойынша сыныпталуы.Технологиялық қызметі мен құрылымдық белгісі бойынша пештердің сыныпталуы. Технологиялық қолданылуы бойынша металлургиялық пештер балқыту және қыздыру пештері болып бөледі.Балқыту пештері кендерден металдарды бөліп алуға және қажетті қасиеттерді беру мақсатында металды қайта балқытуға арналған.Бұл пештерде материалдар өзінің агрегаттық күйін өзгертеді.Қыздыру пештерін күйдіру (әк тасын, магнезитті, отқа төзімді материалдарды және т. б.) және кептіру (құйма пішіндерін, кендерді, құмдарды және т. б.) мақсатында материалдарды қыздыру үшін қолданады, сонымен қатар металға қысыммен өңдеуилемділік қасиет беру үшін, металл құрылымын өзгерту үшін термиялық өңдеуде қолданады. Қыздыру пештерінде металдармен материалдар өзінің агрегаттық күйін өзгертпейді.Бұл пештер өз тобында, жүретін технологиялық операцияларға сәйкес, бөлімшелерге жіктеледі. Мысалы, балқыту пештері болат балқыту, мыс балқыту, т.б. болып бөлінеді. Қыздыру пештері – отқа төзімді маиериалдарды күйдіруге арналған, илемдеу мен соғу алдында металды қыздыруға арналған, металдың термиялық өңдейтін пештер болып жіктеледі. Отынды пештер қолданылатын отынның түріне қарай сыныпталады. Мысалы, болат балқытушы мартен пештері газды және мазутты болып бөлінеді. Автогендік пештер. Бұл пештердегі жылу көзі – өңделетін материал құрамындағы бірқатар элементтердің тотығуының экзотермиялық реакцияларының және жануының жылулық эффектісі. Қара металлургиядағы оттегілі, болат балқыту конвертерлер және қосбылаулы болат балқыту пештері автогендік пештердің мысалы бола алады. Оларда сұйық шойынды оттегімен үрлеу кезінде, жылуды бөле жүретін, көміртегінің және бірқатар басқа элементтердің тотығуы өтеді. Шығатын түтінді газдар жылуын кәдеге асыру әдістеріне сәйкес пештер регенеративті және рекуперативті болып жіктеледі. Электр пештері электр энергиясын жылу энергиясына өзгерту әдісіне қарай: доғалы электрлі, кедергілі және индукциялық болып бөлінеді.Доғалы пештерде электр тогін газдық аралық арқылы екі электрод арасынан өткізу принципі қолданылады. Индукциялық пештерде ауыспалы электр тогінің өткізгіш аумағында ауыспалы магниттік өріс жасау қасиеті пайдаланылады. Егер мұндай өріске өткізгіш болатын қыздырылатын денені орналастырса, онда денеде құйынды ток индукцияланады
8.Сәулелі жылуалмасу. «Абсолютті қара, абсолютті ақ, диатермиялық және сұр денелер» ұғымдарына анықтама беру. Стефан-Больцман заңы. Барлық денелердің тем-ры абсолюттік нөлден ерекше, сондықтан бүкіл денелер сәулелі энергияны шашады және сіңіреді. Дененің ішкі энергиясының электромагниттік толқындарға түрленуімен, осы энергияның тасымалдануымен, оның басқа денелермен сіңірілуімен жүретін жылуалмасу жылуалмасу және сәулелену деп аталады.Толқын теориясына сәйкес, ν жиілікті және λ толқын ұзындықты толқынды тербеліс сәулелену деп қабылданады. Толқынның жиілігі мен ұзындығының көбейтіндісі жарық жылдамдығына тең, таралу жылдамдығы болады: С ≈ λ · ν ≈ 3·108 м/с Кванттық тұрғыдан қарағанда, сәулелену энергиясы энергия-фотондар үлесі түрінде беріледі. Әрбір фотон жарық жылдамдығымен қозғалады және төменгі қатынаспен берілген белгілі бір энергияға ие болады: е = h · ν, мұндағы h – Планк тұрақтысы, h ≈ 6,63·10-34 Дж·с.Электромагниттік сәулеленудің барлық түрінің табиғаты бірдей, тек қана толқын ұзындығымен ерекшеленеді. Толқын ұзындығының интервалдарына тәуелді космостық, γ-сәулелену, рентгендік, ультракүлгін, көрінетін (жарық сәулелері), инфрақызыл және т. б. бөлінеді.Жылуалмасу үшін маңыздысы – затпен сіңірілу кезінде жылуға және кері түрленетін энергиялы сәулелену. Мұндай қасиеттер толқын ұзындығы 0,4-тен 800 мкм дейінгі сәулелерде байқалады. Бұл сәулелену жылулықты деп аталады. Ол көрінетін (жарық) сәулеленуден (0,4-тен 0,8 мкм дейін) және инфрақызыл сәулеленуден (0,8-ден 800 мкм дейін) тұрады. Температураның 2000 оС аймағында жылуалмасудағы басты рольді екіншісі, яғни инфрақызыл сәулелену атқарады. Дене бетінен бір уақыт бірлігінде толқын ұзындығының бүкіл интервалында (=0-ден = дейін) сәулеленетін энергия мөлшері сәулеленудің интегралдық (толық) ағыны Q (Вт) деп аталады. Толқын ұзындығының өте тар интервалына сәйкес келетін сәулелену монохроматикалық деп, ал дене бетінің бірлігінен уақыт бірлігінде сәулеленген энергияның мөлшері дененің сәулелену қабілеті Е (Вт/м2) немесе интегралдық сәулелену тығыздығы деп аталады. Дененің сәулеленудің белгілі бір толқынына келтірілген сәуле шашу қабілеттілігін сәулелену қарқындылығы J (Вт/м3) деп атайды. Дененің сіңіру, шағылыстыстыру және өткізу (мөлдірлік) қабілеттерін сипаттайды. Осыған байланысты, олар сіңіру, шағылысу және өткізу коэффициенттері деп аталады және ол әртүрлі денелер үшін 0-ден 1-ге дейін өзгере алады.
9.Қыздыру пештерінің жалпы сипаттамасы және олардың қолданылуы.илемдеу алдындағы қыздыруға арналған пештер келесідей топтарға бөлінеді: а) қыздыру құдықтары, әдістік пеш, қыздырғыш камералы пеш, т. б.; б) қамбалы, итермелі, айналма табанды; в) құймакесектерді, блюмдерді, құбырларды, болат дайындамаларын және т. б. қыздыруға арналған пештер.Қыздырғыш құдық – қысқыш орнақтағы илемдеу алдындағы ірі болат құймакесекті қыздыруға арналған кезеңді әрекеттегі пеш (жоғарыдан тиелетін және түсірілетін). Құдықта массасы 2-3-тен 25 т дейінгі құймакесектер қыздырылады. Құймакесектердің қалыңдығы 350400 мм асып кетеді, сондықтан қыздыру төртжақты жүргізіледі, кесектер құдықтың жұмыс кеңістігінде тік орнықтырылады. Құдықтар топтарға біріктіріледі (2 немесе 4 құдықтан), әрбір топ үшін жеке түтін құбыры қарастырылады. Қыздырғыш құдық камералық типті пеш, онда температура бүкіл көлемі бойынша бірдей ұсталады.Кез-келген құдықтың жұмыс істеу принципі келесідей: үстіңгі қақпақ ашылады, камераға кранның көмегімен 4-тен 24 дейін құймакесектер тиеледі. Кесектер қажетті температураға дейін қыздырылады, содан соң әрқайсысы бөлек алынып, қысқыш орнақтағы илемдеу процесіне (блюмингтер және слябингтер) бағытталады. Цикл қайталанады. Қыздыру екі кезеңді жүреді. Бірінші кезеңде отын шығыны немесе пештің жалпы жылулық қуаты (М) максимал деңгейде ұсталады. Осы кезеңнің соңында пештегі температура металдың сапалы қыздырылуына кепілдік беретіндей деңгейге жетеді. Қыздыру сапасы 2 кезеңде ұстаумен жүзеге асырылады, пеш температурасы тұрақты болғанда (tпеш = const). Осы кезеңде металл бетінің температурасы (12001350 С) және құймакесек қимасы бойынша температура құламасы берілген мәнге жетеді. Қыздыру соңында температураның меншікті құламасы құймакесектің 1 м қалыңдығына 100-300 С арту керектігі белгілі. Бірінші кезең қыздыру кезеңі деп немесе М = const, ал екінші – ұстау кезеңі деп немесе tпеш = const аталады. Қыздырғыш құдықтарға кесектің 95 % ыстық отырғызулы болып түседі, беттік температура 950-1000 С аспайды, құймакесек сұйық өзекті болады.Ауаны және газды қыздыру әдісіне тәуелді қыздырғыш құдықтар регенеративті, рекуперативті және электрлік болып бөлінеді. Отын ретінде газ немесе мазут қолданылады. Рекуперативтік құдықтар орталықты және жоғарғы (ең заманауи агрегат)жанарғылы болып бөлінеді.Қыздыру оттық ортасынан жүретін рекуперативтік қыздырғыш құдық – ауа рекуператорда қыздырылатын, ал газды және ауаны келтіру оттықтағы саңылау арқылы жүретін қыздырғыш құдық. Регенеративтік қыздырғыш құдық – газ бен ауаның қыздырылуы регенераторларда өтетін қыздырғыш құдық (4 сурет). Жұмысшы кеңістіктің ұзындығы 3-6 м, ені – 2 м жуық және тереңдігі – 33,5 м. Салу массасы 45-80 т жуық. Кесектер құдық ұзындығы бойынша қабырға бойлығымен орналастырылады. Құдық жалынның реверсивті қозғалысымен жұмыс істейді.
10.Конвективті жылуалмасу. Ньютон – Рихман заңының маңызы.Конвекция – жылудың бір кеңістік аймағынан екіншісіне газдың немесе сұйықтың массасымен бірге тасылу әдісі және ортаның өзінің тасымалдануымен үздіксіз байланысты. Сондықтан, конвекция бөлшектері жеңіл тасымалдана алатын сұйықтар мен газдарда ғана мүмкіндікті. Конвекция еркін және мәжбүрлі болып бөлінеді.Еркін конвекция – газдық ортаның қысым айырмашылықтары арқылы жылудың тасымалы. Мысалы, ыстық батареялармен қыздырылатын бөлмедегі ауа қозғалысы. Еркін қозғалыс табиғи конвекция деп те аталады. Мәжбүрлі конвекция – газдың немесе сұйықтың сыртқы күштер әсерінен (желдеткіш, компрессор, сорғылар, т.б.) еріксіз қозғалуымен жылудың тасымалдануы. Мысалы, газүрлеу арқылы пештің жұмысшы кеңістігіндегі газ қозғалысы және т.б.Жылудың конвекциямен тасымалдану механизмі жылуөткізгіштік процесімен байланысты. Жылудың конвекциямен және жылуөткізгіштікпен бірмезгілде тасылуы конвективті жылуалмасу деп аталады. Инженерлік есептеулерде көбінесе, сұйықтың немесе газдың және қатты дене бетінің арасындағы конвективті жылуалмасу анықталады. Конвективті жылуалмасудың мұндай процесі конвективті жылу беру немесе жәй жылуберу деп аталады.Жылуберу процесіне әсер етуші негізгі факторлар болатындар:1. Қабырға бетінің бойлығымен сұйық қозғалысының туындау табиғаты. Сұйықтың (газдың) ыстық және суық қабаттарының тығыздықтары айырмасына негізделген және олардың ауырлық өрісіндегі өз бетінше қозғалысы – еркін қозғалыс немесе табиғи конвекция. Сорғымен, желдеткішпен және басқа құрылғылармен жасалатын қысым айырмасынан туындайтын қозғалыс – мәжбүрлі қозғалыс немесе мәжбүрлі конвекция. 2. Сұйық қозғалысының режимі. Тәртіпті, қабатты, тыныштықты, араласпайтын, лүпілсіз қозғалыс ламинарлық (лат. lamina – жолақ, қабат) деп аталады, ал тәртіпсіз, хаостық, құйынды қозғалыс турбуленттік (лат. turbulentus – қарқынды, тәртіпсіз) деп аталады. 3. Сұйықтар мен газдардың физикалық қасиеттері. 4.Беттің пішіні (жазық, цилиндрлік), мөлшерлері және жайғасу жағдайы (көлденең, тік, т.б.).
11.Металлургиялық пештердің жылуөндіру, технологиялық тағайындалуы және жұмыс режимі бойынша сыныпталуы.Пештердің жылу шығару принципі бойынша сыныпталуы. Пештердегі жылудың бөлінуі энергияның қандайда бір түрінің жылу энергиясына өзгеру процесін көрсетеді. Жылу алынатын көздер: а) отынның химиялық энергиясы (отынды пештер); б) сұйық металдың немесе шикіқұрамның химиялық энергиясы; в) электр энергиясы. Отынның химиялық энергиясының жылу энергиясына айналуы отынды пештерде отынның жануы нәтижесінде өтеді. Металлургияда мұндай пештер қатарына жалынды пештер мен қабатты режимде жұмыс істейтін пештер жатады. Жалынды пештердің жұмысшы кеңістігі өте аз дәрежеде өңделетін материалмен толтырылады, әншейінде ол пеш табанында орналасады. Жұмыс кеңістігінің негізгі бөлігі жылуды материалға беретін жалынмен және қатты қызған түтінді газдармен толады. Мұндай пештер газ тәріздес және сұйық отындармен жұмыс істейді. Қабатты режимде жұмыс істейтін пештер түйірлі материалдарды өңдеу кезінде қолданылады.Қабатты режимнің үш түрі белгілі: өңделетін материалдың тығыз қабаты, қайнау қабаты және аспалы қабаты.Тығыз қабатты пештерде (сүзгілеуші), құрамына қатты түйірлі отында кіретін, шикіқұрам пештің бүкіл көлемі бойынша тығыз қабатпен орналасады және төмен қарай өте баяу жылжиды. Ыстық газдар – отынның жану өнімдері – қабат арқылы оның жеке түйірлері арқылы өтеді. Бұл қабатты пештердің ең кең тараған жұмыс режимі. Ол металлургияда кеңінен қолданылатын шахталық пештерге сипатты.Қайнау қабатты пештерде қабат газдардың динамикалық ықпалынан тығыздалмаған күйде болады және қарқынды түрде араласады. Аспалы қабатты пештерде шаң түріндегі күйге келтірілген материалдар өңделеді.
12.Отқа төзімді және жылуоқшаулаушы материалдардың сыныптамасы. Қолданылу мысалдары.Әртүрлі типті пештердің жұмысшы кеңістіктері қоршаған ортадан шеген деп аталатын пештік қоршаумен бөлінеді. Шеген талап етілетін температуралық шартты қамтамасыздандыруға арналған және ОТ және жылуоқшаулаушы бөліктерден тұрады. Отқа төзімділер деп ұзақ уақыт бойында 1800 К жоғары температура кезінде механикалық беріктілігін және пішінін сақтау қабілеттілігі бар материалдарды атайды.Отқа төзімді бұйымдар пеш құрылысында қолданылатын материалдардың ішіндегі ең қымбаты және маңыздысы. Олар жоғары температуралар мен агрессивті орталар ықпалы жағдайында (газдардың, қақтың, балқымалардың, т.б.), жұмыс істейтін пештің жұмысшы кеңістігі мен пеш агрегатының басқа да бөлімдерінің құрылысында қолданылады. Металлургияның өркендеуі, пештердің жұмыс істеуінің ұзақтығы, олардың техника-экономикалық көрсеткіштері көп жағдайда отқа төзімділердің сапасы мен олардың ұйғарынды қабілеттілігіне байланысты.Отқа төзімді материалдарда келесідей басты қасиеттер болуы қажет:– жоғары отқа төзімділігі (1850 К төмен емес);– 1300 К жоғары температурада жоғары механикалық беріктігі;– температуралық ауытқулар кезінде бұзылмау қабілеттілігі;– метал-қ процестер компоненттеріне қатынасы бойынша химиялық төзімділігі;– қыздыру кезінде тұрақты пішін мен көлемде болуы;– қажетті физикалық қасиеттерінің болуы – кеуектілігі, тығыздығы, жылусиымдылығы, жылу өткізгіштігі, электр өткізгіштігі.Отқа төзімді бұйымдардың қасиеттері бәрінен бұрын олардың химиялық құрамы мен дайындалу технологиясы бойынша анықталады. Олар көптеген белгілеріне байланысты сыныпталады: химия-минералогиялық құрамы, химиялық қасиеттері, беріктену әдісі, термоөңделуі, қалыптау әдісі, геометриялық пішіні бойынша және т.б
13.Отынның сыныпталуы мен құрамы. Металлургиялық пештерге арналған отынның негізгі түрлері. Отынның жану жылуы. Шартты отын.Жаралуы және агрегаттық күйі бойынша отынның сыныпталуы
Агрегаттық күйі Жаралуы
табиғи жасанды
Қатты Ағаш, шымтезек, қоңыр және тас көмір, жанғыш тақтатастар Ағаш көмірі, брикеттер, кокс, көмір шаңы.
Сұйық Мұнай Бензин, керосин, мазут, шайырлар, майлар, спирт
Газтәріздес Табиғи газ, қосалқы газ Кокстық, домналық, конвертерлік, генера-торлық және су газы.
14.Металлургиялық пештердің негізгі элементтері. Электрдоғалы пештердің конструктивті ерекшеліктері. Өнеркәсіптік пеш – материалдың жылумен өңделуімен байланысты технологиялық процестер жүзеге асырылатын жылутехникалық агрегат. Өнеркәсіп пештері құрылымдық элементтерден тұрады, олардың басым көпшілігі бірдей бөліктерден құралады – іргетастан, қаңқадан, қоршау-шегендерде. Өнеркәсіптік пештің жалпы құрылымдық сұлбасыПештердің негізгі элементтерін камералық қыздырғыш пештің мысалында қарастырайық: металдық қаңқа – пеш элементтерін бекітуге арналған құрылғы; 2) шеген (отқа төзімді қалау) – қабырғадан, күмбезден және оттықтан тұратын жоғары температуралы аймақтың қоршауы. Жұмыс камерасын қоршаған кеңістіктен бөлу және жылу жоғалымын азайту қызметін атқарады. Жылу жоғалымының төмендігі – пеште жоғары температура алу мүмкіндігі;3) пештің жұмыс кеңістігі – тұйықталған көлем, онда қыздырылатын материал жайғастырылады;4) жылуөндіруші құрылғы – энергияны пештің жұмысшы кеңістігіне беретін және оны жылуға түрлендіретін құрылғы. Шаң түріндегі қатты және газтәріздес отынды жағуға арналған құрылғыны жанарғылар деп, ал сұйық отынды жағуға арналғанын – форсункалар деп атайды. Электр энергиясын жылуға түрлендіруші құрылғы термоэлектрлік қыздырғыш деп аталады;5) боровтар (түтінарнасы) – түтінді шығарушы каналдар. Пештің жұмыс кеңістігінен жану өнімдерін түтін құбырына аластау қызметін атқарады;6) газауаарналары – жанарғыларға газ бен ауаны жеткізуге арналған құбырлы жүйе;7) жылуалмастырғыш – пештің жұмыс кеңістігінен жану өнімдерімен әкетілетін жылу (рекуператор немесе регенератор) және қосымша отын жағу (домна пешінің ауақыздырғышы) жылуы есебінен ауа мен отынды қыздыруға арналған құрылғы

15.Сәулелі жылуалмасудың жалпы ұғымдары мен заңдары. Барлық денелердің тем-ры абсолюттік нөлден ерекше, сондықтан бүкіл денелер сәулелі энергияны шашады және сіңіреді. Дененің ішкі энергиясының электромагниттік толқындарға түрленуімен, осы энергияның тасымалдануымен, оның басқа денелермен сіңірілуімен жүретін жылуалмасу жылуалмасу және сәулелену деп аталады.Толқын теориясына сәйкес, ν жиілікті және λ толқын ұзындықты толқынды тербеліс сәулелену деп қабылданады. Толқынның жиілігі мен ұзындығының көбейтіндісі жарық жылдамдығына тең, таралу жылдамдығы болады: С ≈ λ · ν ≈ 3·108 м/с Кванттық тұрғыдан қарағанда, сәулелену энергиясы энергия-фотондар үлесі түрінде беріледі. Әрбір фотон жарық жылдамдығымен қозғалады және төменгі қатынаспен берілген белгілі бір энергияға ие болады: е = h · ν, мұндағы h – Планк тұрақтысы, h ≈ 6,63·10-34 Дж·с.Электромагниттік сәулеленудің барлық түрінің табиғаты бірдей, тек қана толқын ұзындығымен ерекшеленеді. Толқын ұзындығының интервалдарына тәуелді космостық, γ-сәулелену, рентгендік, ультракүлгін, көрінетін (жарық сәулелері), инфрақызыл және т. б. бөлінеді. Жылуалмасу үшін маңыздысы – затпен сіңірілу кезінде жылуға және кері түрленетін энергиялы сәулелену. Мұндай қасиеттер толқын ұзындығы 0,4-тен 800 мкм дейінгі сәулелерде байқалады. Бұл сәулелену жылулықты деп аталады. Ол көрінетін (жарық) сәулеленуден (0,4-тен 0,8 мкм дейін) және инфрақызыл сәулеленуден (0,8-ден 800 мкм дейін) тұрады. Температураның 2000 оС аймағында жылуалмасудағы басты рольді екіншісі, яғни инфрақызыл сәулелену атқарады.Жылулық сәулелену барлық денелерге тән, олардың әрқайсысы қоршаған кеңістікке энергиясын сәулелендіреді. Басқа денеге түскенде бұл энергияның бір бөлігі сіңеді, бір бөлігі шағылады, ал бір бөлігі дене арқылы өтеді. Сәулелі энергияның денеге сіңірілген бөлігі қайтадан жылуға айналады. Ал шағылған бөлігі басқа денелерге түсіп, сіңеді және сәуленің дене арқылы өтетін бөлігі де осы бірізділікте болады. Осылай бірнеше сіңірілгеннен кейін сәулелі энергия қоршаған денелер арасында түгелімен таралады, яғни әрбір дене тек үздіксіз сәулеленбейді, сонымен қатар сәулелі энергияны үздіксіз сіңіреді.
16.Ванюков пешінің сұлбасы. Пеште өтетін процесті және жылуалмасу түрлері мен режимін сипаттау. Ванюков балқытуын (ВБ) өнеркәсіптік игеру үшін шахталық типті пеш қолданылады (7 сурет). ВБ пешінің оптималды ұзындығы агрегаттың өнімділігімен анықталады және 10-нан 30 м дейін өзгереді.
1 – шикіқұрам; 2 – газүрлеу; 3 – штейн; 4 – қож; 5 – газдар; 6 – пеш қалауы; 7 – мыс кессондар; 8 – фурмалар; 9 – тиеу шұңқыры; 10 – аптейк; 11, 12 – штейн және қож сифондары Ванюков пешінің сұлбасы Пештің ені, үрлеу машиналары мүмкіндігін, балқытудан алынатын балқыманың физика-химиялық қасиетін ескеріп, 2,5-3 м, шахта биіктігі – 6-6,5 м құрайды. ВБ пешінің айрықша ерекшелігі – табан үстіндегі үрлеуші фурмалардың биік орналасуы (1,5-тен 2 м дейін). Бұл процесс Норильскі мен Балқаштың кен-металлургиялық комбинаттарында шарпыма балқыту орынына енгізілген.
17.Қайнама қабатты пеш. Пеште өтетін процесті, жылуалмасу түрлерін және режимін сипаттау. Обжиговая печь — теплогенератор с массообменным автогенным режимом тепловой работы, в которой обрабатываемый измельченный (зернистый) материал находится в псевдосжиженном состоянии («кипящем слое») в потоке движущегося газообразного окислителя (воздуха, кислорода). Особенность конструкции печи «кипящего слоя» — под реакционной камеры, в котором установлены газораспределительные сопла для подачи газа со скоростью 10 — 12 м/с. Печь «кипящего слоя» применяется для обжига сульфидных концентратов цветных металлов; удельная (на единицу площади пода) суточная производительность составляет 10-50 т/м2. Недостаток технологического процесса в печи к«кипящего слоя» — значительный вынос (до 30 %) материала при обжиге. 2. Нагревательная печь — теплообменник с конвективным циркуляционным режимом тепловой работы, в которой твердая фаза псевдосжиженного («кипящего») слоя в виде измельченного материала размером 0,1 — 4 мм служит теплоносителем для конвективного теплообмена или является нагревательным материалом. Псевдосжижение твердой фазы и циркуляцию «кипящего слоя» создают внешним (механическим, электрофизическим, гравитационным или аэродинамическим) воздействием в топливных или электрических печах. 1 - воздух для псевдоожижения; 2 - твердый продукт; 3 - слой инертного носителя (песок) в твердой фазе; 4 - граница псевдоожиженного слоя; 5 - корпус; 6 - унос золы; 7 - поток загружаемых отходов; 9 - отходящие газы; 10 - сепаратор; 11 - возврат пыли; 12 - решетка
18.Жылу жоғалымдарының түрлері, металлургиялық пештердің жылу балансының статьялары. Отынның химиялық толық жанбауы салдарынан жылу жоғалымы. Отынды жалынсыз жағу кезінде химиялық толық жанбау жоғалымы, тәжірибе жүзінде болмайды. Жалынды жағу кезінде шығатын түтінді газдар құрамында 0,5 – 3 % жанбаған газдар (СО және Н2) кетеді. 1 % СО – да 0,5 % Н2 болады деп қабылданады. Мұндай қоспаның жану жылуы 12142 кДж/м3 құрайды. Егер шығатын газдардағы жанбаған СО үлесін а тең деп қабылдасақ, онда жылу жоғалымы болады: Q5 = 12142ВVкета, кВт (кДж/сағ). Механикалық толық жанбау кезіндегі жылу жоғалымы, кВт (кДж/сағ):Қатты отынды жағу кезіндегі жоғалым 3 – 5 % құрайды :Q6 = (0,03 – 0,05)ВQ. Сұйық отынды жағу кезіндегі жоғалым – 1% Q6 = 0,01 ВQ Газды жағу кезіндегі жоғалым 2–3 % құрайды: Q6 = (0,02 – 0,03)ВQ. Қалау (күмбез, қабырға, пеш оттығы) арқылы жылуөткізгіштік нәтижесінде жылудың жоғалуы: , кВт (кДж/сағ), мұндағы tк – қалаудың ішкі бетінің температурасы, оС; tа – қоршаған ауаның температурасы, оС; δ1 және δ2 – отқатөзімді қалау мен оқшаулаушы қалыңдығы, м; 1 және 2 – қалау мен оқшаулаушының жылуөткізгіштік коэффициенттері, Вт/м оС; α – қабырғадан ауаға жылуберу коэффициенті, 19,8 Вт/м2 оС тең (1/α = 0,052 м2 0С/Вт).
19.Отынның толық және толымсыз жануы. Ауа шығынының коэффициенті. Отынның жану температурасы.Жердегі жылу энергиясының негізгі көзі – Күн, бірақ оның сәулелі энергиясы аз пайдаланылады. Желдің, су қозғалысының энергиясы, атомдық энергия үлкен мөлшерде қолданылады. Дегенмен, жылу энергиясының басты бөлігі, қазбалы отындарды (көмірді, шымтезекті, мұнайды, табиғи газды) пайдалану нәтижесінде алынады. Өнеркәсіптік қондырғыларда жылу өндірудің келесідей әдістері бар: жанатын отынның химиялық энергиясынан жылу өндіру; электр энергиясынан жылу өндіру; бастапқы материалдардың жанғыш компоненттерінің тотығуынан жылу өндіру. Заманауи металлургиялық жылу агрегаттары энергияның үлкен мөлшерін пайдаланады. Қолданылатын энергияның негізгі түрлері – жылулық және электрлік, шикізат материалдарының химиялық энергиясы салыстырмалы аз көлемде пайдаланылады.Жануы кезінде жылудың үлкен мөлшерін бөлетін және энергетикалық, өнеркәсіптік, жылытқыш қондырғыларда жылу энергиясын алу көзі ретінде пайдаланылатын жанғыш зат отын деп аталады. Тағайындалуы бойынша отын энергетикалық және технологиялық болып бөлінеді. Технологиялық отынға жылу көзі ғана емес, технологиялық процестің компоненттері болатын отын түрлері де жатады. Энергетикалыққа – берілген технологиялық процесті жүзеге асыру үшін қажетті, энергияның жұмысшы түрі ретіндегі тек қана жылу көзі болып табылатын отын түрлері жатады. Жылу бөле жүретін реакцияның типіне қарай, отын органикалық және ядролық болып бөлінеді. Органикалық отындарда жылу оның жанғыш құрамдастарының оттегімен тотығуының химиялық реакциясы, ал ядролық отындарда – ауыр элементтер (уранның, плутонидің және т.б.) ядроларының ыдырауы (бөлінуі) нәтижесінде бөлінеді. Біз өнеркәсіп пен энергетикада қолданылатын органикалық отынды қарастырамыз. Отынның жалпы сыныптамасы 1 суретте келтірілген
20.Домна пеші. Пеште өтетін процестің сипаттамасы. Жылуалмасу түрлері мен режимдері. Балқыту пеші – қандай да бір материалды, оның балқу температурасынан жоғары температураға қыздыру арқылы сұйық күйге түрлендіру пеші. Қара металлургияда қолданылатын пештер – домна пеші, мартен пеші, конвертер, доғалы болатбалқыту пеші, одан өзге құю пеші (вагранка), болатты ожауда өңдеуге арналған қондырғылар, доғалы ожаулық пеш (ожау-пеш), т.б. Домна пеші – шахталық пеш, онда темірдің оның кен құрамындағы оксидтерінен тотықсыздануы үшін кокс көміртегі қолданылады. Домналық балқыту өнімі – сұйық шойын (4-5 % С, 0,5-1,0 % Si), болат алуға қолданылады. Типтік домна пеші 1 суретте кескінделген. ДП-нің негізгі қызметі – тұрақты құрамды шойынды жоғары өнімділікті балқыту. Балқытудың жалғыз кризистік параметрі шойын мен қождың температурасы, олардың пештен сұйық күйде еркін шығуын қамтамасыз ету үшін 1700 К жоғары болуы керек. Бастапқы материалдар. Домналық балқыту материалдары кен, кокс және пешке үстінен салынатын флюс, ауа фурмалары арқылы пешке үрленетін газүрлеу, олар пештің төменгі бөлігінде орналасқан. Фурмалар арқылы көміртекті қосымшалар (газтәріздес, сұйық және қатты) және оттегі беріледі. Домналық балқыту үшін шикізат келесі негізгі компоненттерден тұрады: 1) темір оксидтері. Теміркенді материалдарда темір көбінесе гематит Fe2O3 түрінде және сирегірек магнетит ҒеэО4 түрінде болады. Домналық балқытуға қолданылатын негізгі теміркенді материалдарға жататындар: а) диаметрі l0-20 мм жұмыртастар [5-10 % (SiO2 + А12О3), қалғаны Fe2О3 немесе Fe3О4], темір кендерін байыту өнімі-майда ұнтақталған концентраттардан дайындалады; б) ірілігі 10-30 мм агломерат, майда кендерді күйежентектеумен алынады; в) кесекті темір кені, ірілігі 10-50 мм.

Домна пешінің шикіқұрамына темір оксиді болатын осы теміркенді материалдардың бір, екі немесе үш түрі де кіре алады. Одан өзге, шикіқұрамға болат балқыту және пісіру қождары сияқты темірқұрамды материалдар да кіреді.2) металлургиялық кокс (90 % С, 10 % күл, 0,5-1,0 % құрғақ массаға есептелген күкірт және 5 — 10 % ылғалдылық). Кокс ұнтақталған кокстелетін көмірден ауасыз жерде термиялық өңдеумен алынады (25-30 % ұшқыш
21.Индукциялық және диэлектрлік қыздыру принциптерін түсіндіріңіз. Осы принципті қолданумен жұмыс істейтін металлургиялық агрегаттарды келтіріңіз.Ауыспалы электрмагниттік өріске орналастырылған жұмысшы денеде жылу өндіру. Егер ауыспалы электрмагниттік өріске қандайда бір денені орналастырса, онда электрмагниттік өріспен өзара әрекеттесу нәтижесінде дене заты өріс энергиясын жұтады (сіңіреді). Осы кезде өтетін процестердің физикалық мәні, осы дененің ток өткізгіштік немесе диэлектрик болуына тәуелді болады. Ауыспалы электрмагниттік өрістің өткізгішпен өзара әрекеттесуі кезінде соңғысының ішінде қайталама ауыспалы токты қоздырады, оның контуры өзінде тұйықталған. Бұл токтардың ағуы кезінде, өткізгіштің кедергісінің болуы салдарынан, онда жылу бөлінеді. Электр энергиясынан жылуды өндірудің бұл түрі индукциялық қыздыру деп аталады. Ауыспалы электрмагниттік өріске еркін электр зарядын тасығыштары жоқ, диэлектрикті немесе жартылай өткізгішті орналастыру кезінде диөрістердің (атомдар мен молекулалардың) электрлік поляризациясы байқалады. Электр өрісінің полярлығы ауысқан жағдайда молекулалар мен атомдардың бұрылысы өтеді және жылу диөрістердің механикалық өзара әрекетінің нәтижесінде бөлінеді. Жылуды өндірудің бұл түрі диэлектрлік қыздыру деп аталады.Индукциялық қыздыру кезінде, ауада жарық қылдамдығымен қозғалатын электрмагниттік толқын, металл беттігіне түседі және оның ішкі қабаттарына өтеді. Осы кезде толқын амплитудасы экспонент заңы бойынша азаяды және беттіктен белгілі бір қашықтықта δ 2,718 ретке аз болады, яғни ауа-металл шекарасында бірінші бастапқы амплитудадан 38 % құрайды. δ шамасы токтің металға ену тереңдігі деп аталады, ол металдың меншікті кедергісіне ρ, металдың салыстырмалы магниттік қасиетіне μ және электрмагниттік өрістің өзгеру жиілігіне f тәуелді: Беттіктен қалыңдығы δ қабатта барлық жылу энергиясының 86 % бөлінеді; осы қабаттан жылу металл ортасына қарай (тереңдігіне) молекулярлық жылу өткізгіштікпен беріледі. Токтің металға ену тереңдігіне электрмагниттік өрістің жиілігі едәуір ықпал етеді: жиілік жоғары болған сайын, барынша жұқа беттік қабатында жылудың негізгі мөлшері бөлінеді. Қайтарымды токтің беттік қабатқа ығыстырылу құбылысы беттікті немесе скин-эффект деп аталады. Электрмагнитті өрістің жиілігі жоғары болған сайын скин-эффект үлкен дәрежеде айқындалады. Сондықтан термиялық немесе термохимиялық өңдеуде беттік қыздыру үшін жоғарылатылған жиілік, ал металдың барлық массасы бойынша жалпы қыздыру кезінде – өнеркәсіптік жиілік қолданылады. Дене ішінде бөлінетін қуатты арттыру үшін екі әдіс қолданылады: 1) металл бетіндегі электрмагниттік өріс толқынының амплитудасын арттыру; 2) ауыспалы электрмагниттік өрістің жиілігін арттыру. Ауыспалы электрмагниттік өріс, ауыспалы токтің арнайы өткізгіш – индуктор арқылы ағуынан туады, ол дөңгелек немесе басқа көлденең қималы су суытқыш мыс құбыршадан дайындалады.Индукциялық қыздыру принципін жұмысшы дене ретінде газ (индукциялық плазматрон) пайдаланылған жағдайда қолданады. Индукциялық пеште болат қорыту. Жоғары сапалы қосындылы болаттарды қорыту үшін индукциялық пештер қолданылады
22.Орнықты жылуөткізгіштік. Қатты денелердің, металдардың, сұйықтардың және газдардың жылуөткізгіштігі. Цилиндр қабырғалар арқылы жылудың жылуөткізгіштікпен берілуі. Техникада дененің температура өрісі мен жылу берілістің заңдарын белгілеу есептеулері жиі туындайды. Жылуөткізгіштіктің дифференциалдық теңдеуін бірмәнділік шарттарымен қосарлы шешу нәтижесінде температуралық өрісті, ал Фурье заңы негізінде – сәйкес жылу ағынын табуға болады. Жылуөткізгіштіктің жеке есептерін шешуді дұрыс геометриялық пішіндегі денелер үшін және орныққан процестерден бастаған дұрыс, өйткені осындай денелер мен режимдер тәжірибеде көптеп кездеседі. Басқадай жағдайларда есеп сандық немесе эксперименталдық әдістермен шешіледі. Жылуөткізгіштік теңдеуінің оңайлатылған түрін қолдануға болатын, жылудың стационарлы таралуы жағдайындағы бірнеше қарапайым пішіндегі денелерді қарастырайық – (бір- және көпқабатты жазық қабырға).Бірқабатты жазық қабырға арқылы жылуберіліс. Біртекті, жазық бірқабатты қабырғаны қарастырамыз (сурет), қабырғаның сыртқы беттеріндегі температура t1 және t2 тұрақты ұсталады. Қабырғаның жылуөткізгіштік коэффициенті тұрақты,  тең.. Бұл теңдеуді шығару кезінде λ = const деп қабылданды, бірақ тәжірибе жүзінде λ = f(t), сондықтан және қабырғадағы температура қисық бойымен өзгереді. Көпқабатты жазық қабырға арқылы жылуберіліс Айталық, қабаттар бір-біріне идеал түрде термиялық жанасқан, яғни жанаcқан беттерінің температуралары бірдей. Температуралар (t1 және t4) – тұрақты.
23.Жылудың конвекциямен берілуі. Конвективті жылуалмасудың негізгі заңы. Конвективті жылуалмасуға әсер етуші факторлар. Конвекция – жылудың бір кеңістік аймағынан екіншісіне газдың немесе сұйықтың массасымен бірге тасылу әдісі және ортаның өзінің тасымалдануымен үздіксіз байланысты. Сондықтан, конвекция бөлшектері жеңіл тасымалдана алатын сұйықтар мен газдарда ғана мүмкіндікті. Конвекция еркін және мәжбүрлі болып бөлінеді.Еркін конвекция – газдық ортаның қысым айырмашылықтары арқылы жылудың тасымалы. Мысалы, ыстық батареялармен қыздырылатын бөлмедегі ауа қозғалысы. Еркін қозғалыс табиғи конвекция деп те аталады. Мәжбүрлі конвекция – газдың немесе сұйықтың сыртқы күштер әсерінен (желдеткіш, компрессор, сорғылар, т.б.) еріксіз қозғалуымен жылудың тасымалдануы. Мысалы, газүрлеу арқылы пештің жұмысшы кеңістігіндегі газ қозғалысы және т.б.Жылудың конвекциямен тасымалдану механизмі жылуөткізгіштік процесімен байланысты. Жылудың конвекциямен және жылуөткізгіштікпен бірмезгілде тасылуы конвективті жылуалмасу деп аталады. Инженерлік есептеулерде көбінесе, сұйықтың немесе газдың және қатты дене бетінің арасындағы конвективті жылуалмасу анықталады. Конвективті жылуалмасудың мұндай процесі конвективті жылу беру немесе жәй жылуберу деп аталады.Жылуберу процесіне әсер етуші негізгі факторлар болатындар:1. Қабырға бетінің бойлығымен сұйық қозғалысының туындау табиғаты. Сұйықтың (газдың) ыстық және суық қабаттарының тығыздықтары айырмасына негізделген және олардың ауырлық өрісіндегі өз бетінше қозғалысы – еркін қозғалыс немесе табиғи конвекция. Сорғымен, желдеткішпен және басқа құрылғылармен жасалатын қысым айырмасынан туындайтын қозғалыс – мәжбүрлі қозғалыс немесе мәжбүрлі конвекция. 2. Сұйық қозғалысының режимі. Тәртіпті, қабатты, тыныштықты, араласпайтын, лүпілсіз қозғалыс ламинарлық (лат. lamina – жолақ, қабат) деп аталады, ал тәртіпсіз, хаостық, құйынды қозғалыс турбуленттік (лат. turbulentus – қарқынды, тәртіпсіз) деп аталады. 3. Сұйықтар мен газдардың физикалық қасиеттері. 4. Беттің пішіні (жазық, цилиндрлік), мөлшерлері және жайғасу жағдайы (көлденең, тік, т.б.).
24.Сұйықтар мен газдардың негізгі физикалық қасиеттері. Бернулли теңдеуінің қолданылуы.Сұйықтар мен газдар механикасы аққыш орта қозғалысының тепе-теңдігі мен заңдылықтарын зерттейді – сұйықтар мен газдардың. Металлургиялық тәжірибеде сұйықтар мен газдар механикасы өте маңызды орын алады. Пештердің жұмысшы камераларындағы газдар қозғалысы және олардағы қысымның таралуы, жану мен суыту жүйелерінің өнімдерін шығару жұмысының жүйесі, сұйықтар мен газдардың құбырлардағы қозғалысы және конвективті жылу- массаалмасу процестері – осы процестердің және құбылыстардың барлығын тек қана сұйықтар мен газдар механикасының әдістері көмегімен зерттеуге болады. Аққыш орталар – сұйықтар мен газдар тұтас орта ретінде қарастырылады, яғни оның молекулярлық құрылымын ескермейді. Сондықтан маңызды болып аққыш ортаның қасиеті табылады.Гидродинамикада идеал және нақты (реал) сұйықтар ұғымдары ерекше мәнге ие. Идеал сұйық ұғымын, үйкеліс күші өте аз ықпал ететін жағдайлардағы сұйық қозғалысын жеңілдету мақсатында, 1755 ж. Эйлер ұсынды. Идеал сұйық – ешқандай сығылмайды және бөлшектері арасында ішкі үйкеліс (тұтқырлық) болмайды. Тіршілікте барлық сұйықтар қандайда бір дәрежеде сығылады және тұтқырлы; олар нақты немесе тұтқырлы сұйықтар деп аталады. Нақты сұйықтар тамшылы (сұйықтың өзі) және серпімді (газдар) болып бөлінеді. Тамшылы сұйықтардың сығылғыштығы мәнді емес, серпімді сұйықтар қысымның өзгеруімен өзінің көлемін едәуір өзгерту қабілетіне ие.Сұйықтың негізгі қасиеттері: тығыздық (меншікті салмақ), тұтқырлық және беттік керілу.Сұйық көлемінің бір бірлігінде болатын оның массасы тығыздық деп аталады: ρ = , [кг/м3].
25.Отқа төзімді материалдардың жылутехникалық сипаттамалары (отқа төзімділік, қожға тұрақтылық, термиялық тұрақтылық және т.б.). Әртүрлі типті пештердің жұмысшы кеңістіктері қоршаған ортадан шеген деп аталатын пештік қоршаумен бөлінеді. Шеген талап етілетін температуралық шартты қамтамасыздандыруға арналған және ОТ және жылуоқшаулаушы бөліктерден тұрады. Отқа төзімділер деп ұзақ уақыт бойында 1800 К жоғары температура кезінде механикалық беріктілігін және пішінін сақтау қабілеттілігі бар материалдарды атайды.Отқа төзімді бұйымдар пеш құрылысында қолданылатын материалдардың ішіндегі ең қымбаты және маңыздысы. Олар жоғары температуралар мен агрессивті орталар ықпалы жағдайында (газдардың, қақтың, балқымалардың, т.б.), жұмыс істейтін пештің жұмысшы кеңістігі мен пеш агрегатының басқа да бөлімдерінің құрылысында қолданылады. Металлургияның өркендеуі, пештердің жұмыс істеуінің ұзақтығы, олардың техника-экономикалық көрсеткіштері көп жағдайда отқа төзімділердің сапасы мен олардың ұйғарынды қабілеттілігіне байланысты.Отқа төзімді материалдарда келесідей басты қасиеттер болуы қажет:– жоғары отқа төзімділігі (1850 К төмен емес);– 1300 К жоғары температурада жоғары механикалық беріктігі;– температуралық ауытқулар кезінде бұзылмау қабілеттілігі;– метал-қ процестер компоненттеріне қатынасы бойынша химиялық төзімділігі;– қыздыру кезінде тұрақты пішін мен көлемде болуы;– қажетті физикалық қасиеттерінің болуы – кеуектілігі, тығыздығы, жылусиымдылығы, жылу өткізгіштігі, электр өткізгіштігі.Отқа төзімді бұйымдардың қасиеттері бәрінен бұрын олардың химиялық құрамы мен дайындалу технологиясы бойынша анықталады. Олар көптеген белгілеріне байланысты сыныпталады: химия-минералогиялық құрамы, химиялық қасиеттері, беріктену әдісі, термоөңделуі, қалыптау әдісі, геометриялық пішіні бойынша және т.б
26.Шахталық пеш. Пештегі процестерді сипаттау. Жылуалмасу түрлері және режимі. Шахталық пеш — жұмыстық кеңістігі дөңгелек не тік бұрышты биік шахта түрінде жасалған өнеркәсіптік пеш. Өңделетін материал (шихта) Шахталық пештің үстіңгі жағынан салынады, ал дайын өнім төменгі бөлігінен алынады. Отынның жануынан бөлінген газ тектес заттар пешке салынған материалға қарама-қарсы үрленеді. Шахталық пеш негізінен кенді қорытып металл алу (ватержакетті пеш, домна пеші), металды балқыту (вагранка), отқа төзімді шикізатты күйдіру үшін пайдаланылады. Сондай-ақ металл бұйымдарды термиялық өңдеу үшін электрлік шахталық пеш қолданылады. Шахталық пеш — үздіксіз жұмыс істейтін қондырғы; дайын өнім алынған сайын пешке шихта салынып отырылады. 1-колошник,2-загрузочная плита,3-коллектор для передачи воды,4-кесон испарительного охлаждения,5-наружный горн,6-шпуровое отверсте горна,7-фундамент,8-горн печи,9-фурма

27.Металлургиялық пештердің сыныптамасы. Пештердің негізгі элементтері. Технологиялық қызметі мен құрылымдық белгісі бойынша пештердің сыныпталуы. Технологиялық қолданылуы бойынша металлургиялық пештер балқыту және қыздыру пештері болып бөледі.Балқыту пештері кендерден металдарды бөліп алуға және қажетті қасиеттерді беру мақсатында металды қайта балқытуға арналған.Бұл пештерде материалдар өзінің агрегаттық күйін өзгертеді. Қыздыру пештерін күйдіру (әк тасын, магнезитті, отқа төзімді материалдарды және т. б.) және кептіру (құйма пішіндерін, кендерді, құмдарды және т. б.) мақсатында материалдарды қыздыру үшін қолданады, сонымен қатар металға қысыммен өңдеуилемділік қасиет беру үшін, металл құрылымын өзгерту үшін термиялық өңдеуде қолданады. Қыздыру пештерінде металдармен материалдар өзінің агрегаттық күйін өзгертпейді.Бұл пештер өз тобында, жүретін технологиялық операцияларға сәйкес, бөлімшелерге жіктеледі. Мысалы, балқыту пештері болат балқыту, мыс балқыту, т.б. болып бөлінеді. Қыздыру пештері – отқа төзімді маиериалдарды күйдіруге арналған, илемдеу мен соғу алдында металды қыздыруға арналған, металдың термиялық өңдейтін пештер болып жіктеледі. Бұл топтағы пештер, тағыда, құрылымдық белгілері, пештердегі металдың тасымалдану әдісі, қыздыруға түсетін өнім сипаты бойыншада бөлінеді. Отынды пештер қолданылатын отынның түріне қарай сыныпталады. Мысалы, болат балқытушы мартен пештері газды және мазутты болып бөлінеді, Автогендік пештер. Бұл пештердегі жылу көзі – өңделетін материал құрамындағы бірқатар элементтердің тотығуының экзотермиялық реакцияларының және жануының жылулық эффектісі. Қара металлургиядағы оттегілі, болат балқыту конвертерлер және қосбылаулы болат балқыту пештері автогендік пештердің мысалы бола алады. Оларда сұйық шойынды оттегімен үрлеу кезінде, жылуды бөле жүретін, көміртегінің және бірқатар басқа элементтердің тотығуы өтеді. Шығатын түтінді газдар жылуын кәдеге асыру әдістеріне сәйкес пештер регенеративті және рекуперативті болып жіктеледі. Электр пештері электр энергиясын жылу энергиясына өзгерту әдісіне қарай: доғалы электрлі, кедергілі және индукциялық болып бөлінеді.Доғалы пештерде электр тогін газдық аралық арқылы екі электрод арасынан өткізу принципі қолданылады. Индукциялық пештерде ауыспалы электр тогінің өткізгіш аумағында ауыспалы магниттік өріс жасау қасиеті пайдаланылады. Егер мұндай өріске өткізгіш болатын қыздырылатын денені орналастырса, онда денеде құйынды ток индукцияланады
28.Жылуөткізгіштіктің орнықпаған процесі. Бірмәнділік шарттары. . Жылу өткізгіштік – бұл дененің бір бөлігінен басқа бөліктеріне жылудың берілуі кезінде бөлшектердің қозғалысы елеусіз болатын процесс. Жылу өткізгіштік пен жылу беру көбінесе гомогенді мөлдір емес қатты денелер үшін тән. Металлургиялық тәжірбиеде жылу өткізгіштік процестерде металлдарды қыздырудың теориясының негізінде және тәжірибе жүзінде қолданылады. Жылу өткізгіштік стационар және бейстационар күйде болуы мүмкін. Стационар күйде кеңістіктің бірінші нүктесінен екіншісіне жылу беру уақыты бойынша температураның өзгеруінсіз болады. Бейстационар күйде уақыт бойынша дене температурасы өзгереді. Яғни дене қызады немесе суйды. Бұл кезде оның жылу мөлшері артады немесе кемейді. Дененің жылу өткізгіштігі жоғары болған сайын ол тезірек қызиды. Бейстационар күйде уақыт өте келе дененің температурасы өзгереді. Мұндай дененің температураларының өзгерісі ол суығанда немесе қызғанда болуы мүмкін тәжрибе жүзінде бұл металды қыздырудың кең таралған процесі өндірісте металдың қызуы кезінде жұмысшы кеңістіктің температурасы тұрақты пештер жиі кездеседі. Ал ұзындығы бойынша температурасы өзгеретін кейбір пештерді шартты түрде шамамен температурасы тұрақты болатын бөліктерге бөліп, олардың әрқайсысына үшінші текті шекаралық шарттармен алынған шешімдерді қолдануға болады.
29.Металлургиялық пештер жұмысының негізгі көрсеткіштері (өнімділігі, жылу шығыны, пештің ПӘК, олардың өзара байланысы). Технологиялық қызметі мен құрылымдық белгісі бойынша пештердің сыныпталуы. Технологиялық қолданылуы бойынша металлургиялық пештер балқыту және қыздыру пештері болып бөледі.Балқыту пештері кендерден металдарды бөліп алуға және қажетті қасиеттерді беру мақсатында металды қайта балқытуға арналған.Бұл пештерде материалдар өзінің агрегаттық күйін өзгертеді.Қыздыру пештерін күйдіру (әк тасын, магнезитті, отқа төзімді материалдарды және т. б.) және кептіру (құйма пішіндерін, кендерді, құмдарды және т. б.) мақсатында материалдарды қыздыру үшін қолданады, сонымен қатар металға қысыммен өңдеуилемділік қасиет беру үшін, металл құрылымын өзгерту үшін термиялық өңдеуде қолданады. Қыздыру пештерінде металдармен материалдар өзінің агрегаттық күйін өзгертпейді.Бұл пештер өз тобында, жүретін технологиялық операцияларға сәйкес, бөлімшелерге жіктеледі. Мысалы, балқыту пештері болат балқыту, мыс балқыту, т.б. болып бөлінеді. Қыздыру пештері – отқа төзімді маиериалдарды күйдіруге арналған, илемдеу мен соғу алдында металды қыздыруға арналған, металдың термиялық өңдейтін пештер болып жіктеледі. Отынды пештер қолданылатын отынның түріне қарай сыныпталады. Мысалы, болат балқытушы мартен пештері газды және мазутты болып бөлінеді. Автогендік пештер. Бұл пештердегі жылу көзі – өңделетін материал құрамындағы бірқатар элементтердің тотығуының экзотермиялық реакцияларының және жануының жылулық эффектісі. Қара металлургиядағы оттегілі, болат балқыту конвертерлер және қосбылаулы болат балқыту пештері автогендік пештердің мысалы бола алады. Оларда сұйық шойынды оттегімен үрлеу кезінде, жылуды бөле жүретін, көміртегінің және бірқатар басқа элементтердің тотығуы өтеді. Шығатын түтінді газдар жылуын кәдеге асыру әдістеріне сәйкес пештер регенеративті және рекуперативті болып жіктеледі. Электр пештері электр энергиясын жылу энергиясына өзгерту әдісіне қарай: доғалы электрлі, кедергілі және индукциялық болып бөлінеді.Доғалы пештерде электр тогін газдық аралық арқылы екі электрод арасынан өткізу принципі қолданылады. Индукциялық пештерде ауыспалы электр тогінің өткізгіш аумағында ауыспалы магниттік өріс жасау қасиеті пайдаланылады. Егер мұндай өріске өткізгіш болатын қыздырылатын денені орналастырса, онда денеде құйынды ток индукцияланады

Приложенные файлы

  • docx 9358142
    Размер файла: 443 kB Загрузок: 1

Добавить комментарий