Методическая четырехзонная печь (стр. 3 из 5)

Отсюда критерий Вi будет равен:

На данном участке заготовка греется как массивное тело. Определим величину температурного критерия для поверхности металла.

Коэффициент температуропроводности будет равен

По номограмме для поверхности пластины находим величину критерия Фурье. F0=0,8

По номограмме для центра пластины по значениям F0 и Bi найдем

Следовательно температура центра,

Определим время выдержки (томления), пользуясь номограммой. Разность температур по сечению металла в начале выдержки составит:

Определим допустимую разность температур в конце выдержки, учитывая условие 2000С на 1м толщины заготовки;

2000С – 1 м

Тогда:

При

Средняя температура поверхности металла по толщине в зоне выдержки равна:

Находим коэффициенты теплопроводности и теплоемкости (по средней температуре металла на участке 11110С):

Коэффициент температуропроводности будет равен:

Время выдержки будет равно:

Таким образом время пребывания металла в печи составит:

Определение основных размеров печи

Для обеспечения заданной производительности 120т/ч

В печи постоянно находится следующее количество металла.

Масса одной заготовки равна

Найдем число заготовок в печи:

При однорядном расположении заготовок:

Длина печи

Ширина печи В= l+δ2=4,3+2*0,28 =4,86м

Площадь активного пода

Площадь габаритного пода

Высоту печи принимаем ту, что была принята при предварительном расчете.

Всю длину печи делим на зоны пропорционально времени нагрева:

Длина методической зоны

Длина I-ой сварочной зоны

Длина II-ой сварочной зоны

Длина томильной зоны

Напряженность габаритного пода печи

Т. е значение близко к тому, которое задавалось при предварительном расчете.

Выберем для печи следующую футеровку:

Свод подвесного типа из шамота класса А, толщиной 300 мм, стены двухслойные (шамот класса А δ = 3345 мм). И тепловая изоляция из диатомита δ = 115 мм, под томильной зоны трехслойный (тальк δ = 230 мм, шамот класса Б δ = 230 мм, диатомит δ = 115 мм).

Составление теплового баланса печи

Выполняем конструктивную разработку печи. В данном примере расчета это сделать не возможно. При составлении теплового баланса печи приходилось отпускать некоторые статьи расхода тепла, не превышающие 5% всего расхода.

Приход тепла:

тепло от сжигания топлива:

,

где В - искомый расход топлива, м/ч3

тепло, вносимое подогретым воздухом:

тепло экзотермических реакций (примем угар 1%, теплота сгорания железе 5650кДж/кг)

Расход тепла:

При составлении теплового баланса опущены следующие статьи расхода:

А) потери тепла излучением через открытые окна;

Б) потери от химической неполноты сгорания;

В) потери от механической неполноты сгорания.

1. тепло, затрачиваемое на нагрев металла:

при

2. тепло, уносимое уходящими газами. Определим теплоемкость дымовых газов при tух =8000С;

3. потери тепла через кладку теплопроводностью.

Потери через свод

Толщина свода 0,3 м, материал шамот. Принимаем, что температура внутренней поверхности свода равна температуре газов.

Средняя температура в печи:

Если считать, что температура наружной поверхности кладки около 500С, то средняя температура огнеупорного материала свода ~5900C.

По этой температуре выбираем коэффициент теплопроводности шамотного материала:

Таким образом, потери через свод составляют:

где α – коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности стен к окружающему воздуху, равный 71,2 кДж/(м2*ч*0С)

Потери через стены. Кладка стен выполнена двухслойной (шамот 345 мм, диатомит 115 мм)

Площадь стен, м2:

Методической зоны

Сварочной зоны

Томильной зоны

Торцевых

Полная площадь стен 162,73 м2

При линейном распределении температуры по толщине стены средняя температура шамота будет равна 5500С, а диатомита 1500С.

Следовательно.

Полные потери через кладку

4. Потери тепла с охлаждающей водой по практическим данным принимаем равным 10% Qх прихода, то есть Qх+Qр

5. Неучтенные потери принимаем в размере 15% Q прихода тепла

Составим уравнение теплового баланса печи

Тепловой баланс печи сведем в табл.1; 2

Таблица 1

Приход, к, Дж/ч	%
1. Тепло, получаемое от сгорания топлива	81,4
2. Тепло, вносимое подогретым воздухом	13,45
3. Тепло экзотермических реакций	5,06
Итого:	100

Таблица 2

Расход кДж/ч	%
Тепло затрачиваемое на нагрев металла	53
тепло уходящих газов	26
потери через кладку	1,9
потери с охлаждающей водой	6,7
неучтенные потери	10,6
Итого:	100

Удельный расход тепла на нагрев 1 кг металла составит