16.3. Определение количества и давления транспортирующего газа в печах с газовой подушкой

В печах с газовой подушкой металлическую полосу или лист поддерживают, а иногда и транспортируют равномерно распределенной подачей газа под полосу или лист через круглые отверстия или плоские щели. Коли­чество газа, необходимое для поддержания ленты или листа на газовой подушке, определяют на основании теоремы количества движения. Рассматривают газовую подушку с двусторонним и четырехсторонним истечением газа из газовой подушки.
Количество газа, необходимое для создания газовой подушки, м³/с, определяют по формуле
V₀ = Uυ₀ = Uh √(2ρ_м g δ Т₀/ρ₀ Т) (16.47)
где h— высота подъема металла (толщина газовой подушки), м; ρ_м — плотность металла, кг/м³; g — ускорение свободного падения; δ — толщина металла, м; V,р и Т— количе­ство, м³/с, плотность, кг/м³, и температура, К, транспортирующего газа (индекс 0 соответствует =273 К и давлению 101,3 кПа); U— периметр, по которому происходит истечение газа, м, при двустороннем истечении из-под ленты на длине L,U=2L,м, (16.48); при четырехстороннем истечении из-под листа длиной Lи шириной ВU=2(L+B),м, (16.49).

Количество газа υ₀, необходимое для соз­дания газовой подушки на периметре 1 м, можно определить по рис. 16.11 по левой шкале для стальной (ρ_м=7850 кг/м3) и по правой для алюминиевой (ρ_м = 2700 кг/м3) полосы. График построен для воздуха: t_в=0°С, плотность ρ₀ = 1,29 кг/м3. При другой температуре и (или) плотности газа величину, полученную по графику рис. 16.11, следует умножить на соответствующий поправочный коэффициент. Поправка на плотность может быть определена по графику рис. 16.12в зависимости от плотности газа. Поправка на температуру
k_ρ=√(1.29/ρ₀ ) (16.50)
может быть определена по графику рис. 16.13в зависимости от температуры газа.
Поправка на температуру  k_t=√(T₀/T) (16.51)

В случае, если на полосу действует дополнительное вертикальное давление, например давление струй газа, подаваемых из распределительного устройства, расположенного над металлом, расчет ведется на условную толщину металла, м:
δ_усл=δ+Р_доп/ρ_м g . (16.52)
где Р_доп — дополнительное давление, Па.

Для определения общего количества газа, необходимого для создания газовой подушки, величину V₀, полученную по рис. 16.11и 16.12с учетом поправок, следует умножить на пери­метр, по которому происходит истечение газа.
Для устойчивого поддержания металла на газовой подушке толщина подушки должна быть в пределах
0,003м < h < h_max. (16.53)
Максимально допустимую толщину газовой подушки, м, определяют по формуле
h_max= Fn√( F̅/2U) (16.54)
где F— относительная площадь отверстий:
F̅=F₀/F_п. (16.55)
Здесь Fп— площадь газовой подушки, м2; F₀ — площадь отверстий (щелей) распределительного устройства, м². Рекомендуется выбирать величину F=0,02 ÷ 0,03,а отношение h/d(b₀)=4 ÷ 6.
Расстояние S, м, между отверстиями (щелями) в распределительном устройстве при известных F̅ и d(b₀) определяется по формулам:
для круглых отверстий
S=d√(0.785⁄F̅ ) (16.56)
для плоских щелей
S =b₀ /F̅. (16.57)
Давление газа перед распределительным устройством, Па:
Р_к = ξ(ρ₀ V₀^т Т/2F₀² Т₀)+ ρ_м g δ_усл, (16.58)
где ξ — коэффициент гидравлического сопротивления распределительного устройства; для значений F̅ < 0,1 можно принимать ξ =2 ÷ 6.
Ниже приведены расчеты количества и давления транспортирующего газа в печах с газовой подушкой.
Пример 1. Определить количество и давление воздуха на создание газовой подушки в печи низкотемпературного отпуска стальных листов: В=1,5 м, L=5 м, δ=0,001 м, t_в = 300 °С, истечение воздуха из-под листов четырехстороннее.
Расчет сведен в табл. 16.5.
Пример 2.Определить количество и давление воздуха на создание газовой подушки в печи сушки лакокрасочного покрытия алюминиевой ленты: В=0,5 м, δ = 0,0005 м, L=15 м, t_в =200°С, истечение воздуха двустороннее, воздух подается сверху и снизу, скорость воздуха

ТАБЛИЦА 16.5. РАСЧЕТ КОЛИЧЕСТВА И ДАВЛЕНИЯ ВОЗДУХА ДЛЯ ГАЗОВОЙ ПОДУШКИ В ПЕЧИ ОТПУСКА СТАЛЬНЫХ ЛИСТОВ

ТАБЛИЦА 16.6. РАСЧЕТ КОЛИЧЕСТВА И ДАВЛЕНИЯ ВОЗДУХА ДЛЯ ГАЗОВОЙ ПОДУШКИ В ПЕЧИ СУШКИ ПОКРЫТИЯ АЛЮМИНИЕВОЙ ЛЕНТЫ

Продолжение табл. 16.6

ТАБЛИЦА 16 7. РАСЧЕТ КОЛИЧЕСТВА И ДАВЛЕНИЯ АЗОТОВОДОРОДНОИ СМЕСИ ДЛЯ ГАЗОВОЙ ПОДУШКИ В ПЕЧИ ОТЖИГА СТАЛЬНОЙ ПОЛОСЫ