blackmetИзвестия высших учебных заведений. Черная МеталлургияIzvestiya. Ferrous Metallurgy0368-07972410-2091National University of Science and Technology "MISIS"10.17073/0368-0797-2015-9-662-666blackmet-729Research ArticleИНЖИНИРИНГ В ЧЕРНОЙ МЕТАЛЛУРГИИENGINEERING IN FERROUS METALLURGYИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОХЛАЖДЕНИЯ ВРАЩАЮЩЕГОСЯ ВАЛА ПЕЧНОГО ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО ВЕНТИЛЯТОРАINVESTIGATION OF COOLING EFFICIENCY OF THE ROTATING HIGH TEMPERATURE FURNACE FANЗайнуллинЛ. А.ZainullinL. A.

д.т.н., профессор, генеральный директор,

620137, Екатеринбург, ул. Студенческая, 16

Dr. Sci. (Eng.), Professor, General Director,

16, Studencheskaya str., Ekaterinburg, 620137

aup@vniimt.ruКалгановМ. В.KalganovM. V.

научный сотрудник,

620137, Екатеринбург, ул. Студенческая, 16

Research Associate,

16, Studencheskaya str., Ekaterinburg, 620137

z1917@mail.ruКалгановД. В.KalganovD. V.

научный сотрудник,

620137, Екатеринбург, ул. Студенческая, 16

Research Associate,

16, Studencheskaya str., Ekaterinburg, 620137

ЯрчукВ. Ф.YarchukV. F.

к.т.н., доцент кафедры «Теплофизика и информатика в металлургии»,

620137, Екатеринбург, ул. Студенческая, 16

Cand. Sci. (Eng.), Assist. Professor of the Chair “Thermal Physics and Informatics in Metallurgy”,

19, Mira str., Ekaterinburg, 620002

ОАО «Научно-исследовательский институт металлургической теплотехники»РоссияOJSC “Scientific Research Institute of Metallurgical Heat Engineering” (“VNIIMT”)Russian FederationОАО «Научно-исследовательский институт металлургической теплотехники»РоссияUral Federal University named after the first President of Russia B.N. YeltsinRussian Federation201527112015589662666Copyright © Зайнуллин Л.А., Калганов М.В., Калганов Д.В., Ярчук В.Ф., 20152015Зайнуллин Л.А., Калганов М.В., Калганов Д.В., Ярчук В.Ф.Zainullin L.A., Kalganov M.V., Kalganov D.V., Yarchuk V.F.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://fermet.misis.ru/jour/article/view/729

Получена экспериментальная зависимость конвективной теплоотдачи от открытой поверхности вала печного высокотемпературного вентилятора в окружающую среду при различной частоте его вращения. Показано, что в сопоставимых условиях средний коэффициент теплоотдачи от поверхности вращающегося вала на 40 – 60 % больше, чем при обдуве потоком воздуха в поперечном направлении одиночного неподвижного цилиндра. Предложена методика расчета охлаждения вращающегося вала и получена математическая формула, пригодная для оценки его температуры в районе подшипников в зависимости от конструктивных параметров вентилятора и режимов работы печи. Расчетами показано, что при увеличении числа оборотов вращения вала температура нагрева подшипников интенсивно снижается в диапазоне от 100 до 600 об/мин. В случае дальнейшего повышения частоты вращения вала температура подшипников практически стабилизируется. Из анализа предложенной расчетной зависимости следует, что для снижения нагрева подшипников при выбранной частоте вращения и диаметре вала необходимо увеличивать длину открытой поверхности вала или применять материалы с возможно меньшим коэффициентом теплопроводности. Представленные зависимости могут быть использованы при разработке высокотемпературных вентиляторов для нагревательных и термических печей.

The experimental dependence of convective heat transfer from the open surface of the high-temperature furnace fan shaft to an environment at a different frequency of its rotation was obtained. It is shown that under comparable conditions the average heat transfer coefficient of the rotating shaft surface is 40 – 60 % higher than for single fixed cylinder being blown with air fl ow in the transverse direction. The method of rotating shaft cooling calculating is proposed and the mathematical formula that is suitable for estimating the bearings area temperature depending on fan design parameters and furnace operations is obtained. Calculations have shown that the shaft rotation speed increasing rapidly decreases bearings heating temperature in the range of 100 to 600 rpm. In case of further increase of the shaft speed the bearing temperature is almost stabilized. From the analysis of proposed estimated dependence that reduces the bearings heating at the selected speed and diameter of the shaft it is necessary to increase the shaft open surface length or to use materials with the least possible thermal conductivity. The presented dependencies can be used to develop high-temperature fans for heating and heat treatment furnaces.

печной высокотемпературный вентиляторконвективный теплообменохлаждение вала и подшипников вентилятораhigh-temperature furnace fanconvective heat transferfan shaft and bearings coolingReferencesДружинин Г.М., Ашихмин А.А., Маслов П.В. и др. Термическая печь с комбинированной системой отопления // Сталь. 2015. № 3. С. 70 – 74.Druzhinin G.M., Ashikhmin A.A., Maslov P.V., Popov A.B., Loshkarev N.B., Galkin S.A. Furnace with a hybrid heating system. Steel in Translation. 2015, vol. 45, no. 3, pp. 216–220.Зайнуллин Л.А., Калганов М.В., Калганов Д.В. и др. Создание печных электронагревателей с радиационно-конвективным способом теплообмена // Сталь. 2015. № 3. С. 75 – 77.Zainullin L.A., Kalganov M.V., Kalganov D.V., Loshkarev N.B., Fatkhutdinov A.R., Pugin A.I. Furnace electric heaters with radiantconvective heat transfer. Steel in Translation. 2015, vol. 45, no. 3, pp. 221–223.Аптерман В.Н., Тымчак В.М. Протяжные печи. – М.: Металлургия, 1969. – 320 с.Apterman V.N. Tymchak V.M. Protyazhnye pechi [Strand-type furnaces]. Moscow: Metallurgiya. 1969, 320 p. (In Russ.).Зайнуллин Л.А., Калганов М.В., Калганов Д.В. и др. Печь теплового обезжиривания стеклосетки, оборудованная радиационно-конвективными электронагревателями // Сталь. 2015. № 3. С. 80 – 82.Zainullin L.A., Kalganov M.V., Kalganov D.V., Spirin N.A., Dzyubailo R.V., Li V.A. Furnace of thermal degreasing of fi berglass, equipped with radiation-convection electric heaters. Stal’, 2015, no. 3, pp. 80–82. (In Russ.).Соломахова Т.С., Чебышева К.В. Центробежные вентиляторы: Справочник. – М.: Машиностроение, 1980. – 175 с.Solomakhova T.S., Chebysheva K.V. Tsentrobezhnye ventilyatory: spravochnik [Centrifugal fans: Reference book]. Moscow: Mashinostroenie. 1980, 175 p. (In Russ.).Пат. 2467077 РФ. Способ термической обработки лифтовых труб малого диаметра типа «труба в трубе» / В.М. Калганов, Л.А. Зайнуллин, Д.В. Мехряков и др.; заявл. 26.12.2011; опубл. 20.11.2012. Бюл. № 32.Kalganov V.M., Zainullin L.A., Mekhryakov D.V. etc. Sposob termicheskoi obrabotki liftovykh trub malogo diametra tipa «truba v trube» [A method of heat treating of a small diameter tubing such as “pipe in pipe”]. Patent RF no. 2467077 RF, MPK C 21 D 9/08 (2006.01), F 21 B 17/00 (2006.01), F 27 D 7/04 (2006.01). 2012, Byulleten’ izobretenii, no. 32 (In Russ.).Bloom W. Jet heat reparation of waste furnace gases on strip lines // Iron and Steel Engineer. 1979. No. 12. P. 32 – 37.Bloom W. Jet heat reparation of waste furnace gases on strip lines. Iron and Steel Engineer, 1979, no. 12, pp. 32–37.Martin H. Heat and mass transfer between impinging gas jets and solid surfaces // Advances in Heat Transfer. 1977. Vol. 13. P. 1 – 60.Martin H. Heat and mass transfer between impinging gas jets and solid surfaces. Advances in Heat Transfer, 1977. Vol. 13, pp. 1–60.Launder B. E., Rodi W. The turbulent wall jet // Prog. Aerospace Science. 1981. Vol. 19. P. 81 – 128.Launder B.E., Rodi W. The turbulent wall jet. Prog. Aerospace Science, 1981. Vol. 19, pp. 81–128.Михеев М. А., Михеева И. М. Основы теплопередачи. – М.: Энергия, 1977. – 343 с.Mikheev M.A., Mikheeva I.M. Osnovy teploperedachi [Basics of heat transfer]. Moscow: Energiya. 1977, 343 p. (In Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.