Расчет рекуперативного нагревательного колодца с одной верхней горелкой. (стр. 3 из 6)
Найдем температуру в середине заготовки в конце 1-го интервала периода нагрева. Для этого по номограмме для центра цилиндра (см. [1]) при значениях
находим 
. Температура центра находится (по формуле 42): 
. (42)Среднюю по массе температуру заготовки в конце 1-го (в начале 2-го) интервала периода нагрева находим (по формуле 43):
. (43)
3.2.1.2 Второй интервал
Средние за интервал температуры продуктов сгорания и поверхностей металла и кладки равны (см. [1]):
Произведения парциальных давлений на эффективную длину луча (см. [1]) равны:
(кПа∙м); 
(кПа∙м).По номограммам (см. [1]) при
находим: 
Находим значение комплекса М (по формуле 31):
Находим значение комплекса А (по формуле 32):
Находим значение комплекса В (по формуле 33):
Находим значение результирующего потока энергии (по формуле 34):
Средний за второй интервал коэффициент теплоотдачи излучением (по формуле 35):
С учетом конвективного теплообмена (по формуле 36):
(Вт/м2∙К)Значение критерия Био (по формуле 39):
Значения температурного критерия (по формуле 40):
По номограмме (см. [1]) находим, что
.Продолжительность второго интервала периода нагрева (формула 41):
(с)Найдем температуру в середине заготовки в конце второго интервала периода нагрева (по формуле 42). Для этого по номограмме для центра цилиндра (см. [1]) при значениях
находим 
. 
Среднюю по сечению температуру заготовки в конце второго (в начале третьего) интервала периода нагрева находим (по формуле 43):
3.2.1.3 Третий интервал
Средние за интервал температуры продуктов сгорания и поверхностей металла и кладки равны (см. [1]):
Произведения парциальных давлений на эффективную длину луча (см. [1]) равны:
По номограммам (см. [1]) при
находим: 
Находим значение комплекса М (по формуле 31):
Находим значение комплекса А (по формуле 32):
Находим значение комплекса В (по формуле 33):
Находим значение результирующего потока энергии (по формуле 34):
Средний за интервал коэффициент теплоотдачи излучением (формула 32):
(Вт/м2∙К)А с учетом конвективного теплообмена (по формуле 36):
(Вт/м2∙К)Значение критерия Био (по формуле 39):
;где λ = 30 (Вт/м × К)
Значения температурного критерия (по формуле 40):
По номограмме (см. [1]) определяем
.Продолжительность третьего интервала периода нагрева (формула 41):
,где а = 5,83 × 10-6 м2/с при
1100 0С (см. [1]).Найдем температуру в середине заготовки в конце 3-го интервала периода нагрева (по формуле 42). Для этого по номограмме для центра цилиндра (см. [1]) при значениях
находим 
. 
Перепад температур по сечению заготовки в конце периода нагрева (по формуле 43):
Общая продолжительность периода нагрева (по формуле 44):
(44)Согласно технологической инструкции, время нагрева стали 45 в нагревательном колодце составляет 1,58 часа (см. [3]).
3.2.2 Период выдержки
В течение периода выдержки средняя температура продуктов сгорания равна (см. [1]):
Температура поверхности металла (см. [1]):
Температура кладки (см. [1]):
В конце периода выдержки перепад температур по сечению заготовки
,тогда степень выравнивания рассчитывается (по формуле 45): 
(45)По номограмме (см. [1]) находим значение критерия Фурье для периода выдержки.
Тогда продолжительность периода выдержки (по формуле 46):
(46)Общее время пребывания металла в печи (по формуле 47):
(47)4 Футеровка печи
Футеровка печи выполняется, как правило, многослойной: огнеупорный слой и теплоизоляционный. Подину колодцев выкладывают обычно в три слоя: внутренний слой из хромомагнезитного кирпича, средний – шамотный кирпич, внешний теплоизоляционный слой из диатомитового кирпича.
Стена колодцев выполняют трехслойными. Внешний слой – теплоизоляционный, затем слой шамотного кирпича. Внутренний слой в нижней части стен (приблизительно на 1 м высоты) выполняют из хромомагнезита, остальное из динаса.
В настоящее время применяют крышки как с арочной футеровкой, так и с подвесным сводом. И в том, и в другом случае можно применять шамотный кирпич (см. [2]).
Футеровка печи приведена на рисунке 2.
Рисунок 2 – Футеровка печи:
1 – шамотная присыпка;
2 – динас;
3 – хромомагнезит
Выбрана следующая кладка. Стены печи состоят из слоя динаса толщиной
= 0,23 м и слоя хромомагнезита толщиной 
= 0,35 м.Суммарная толщина кладки равна 0,57 м, что не превышает максимально допустимые 0,6 м.
5 Тепловой баланс печи
Тепловой баланс рабочего пространства печи представляет собой уравнение, связывающее приход и расход тепла. При проектировании печи тепловой баланс составляют с целью определения расхода топлива (в топливных печах) или мощности (в электрических печах). В этом случае статьи расхода и прихода тепла определяют расчетным путем.