где tоси и tмас определяются как средние температуры цилиндра в начале и в конце на­грева.

Коэффициенты Р0, N0, М0 и m зависят только от числа Био и могут быть опреде­лены из [5].

6.3 Расчет времени нагрева тонких тел с поправкой на массивность

Вi £ 4.

Расчет производится аналогично расчету времени нагрева «тонких» изделий в печи с постоянной температурой, но с учетом коэффициента массивности m по фор­муле:

(37)

где для пластины ;

для цилиндра .

Перепад температур по сечению в конце нагрева:

где тепловой поток в конце интервала нагрева.

6.4 Расчет времени выдержки заготовок

При расчетах времени нагрева заготовок по выше приведенным формулам раз­ность температур между поверхностью и центром изделия в конце периода нагрева остается большой.

В камерных печах для выравнивания температур по сечению дополнительно добавляется время выдержки tв. Определение времени выдержки возможно для слу­чая, когда температура поверхности металла не меняется.

В конце времени нагрева перепад температур в металле составляет , а допустимый перепад по сечению заготовки составляет

Dt = 150 ¸ 200 °С на 1 метр толщины металла.

Тогда для нахождения времени выдержки необходимо по средней температуре металла (средняя между температурой начала и конца нагрева) найти значение коэф­фициента температуропроводности а.

где l, с, r – определяются по средней температуре металла.

Затем находим степень выравнивания температур: d = Dt/Dt0.

По графику [5] в зависимости от величины d и формы нагреваемых изделий на­ходим значение критерия Фурье.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

По формуле находим время выдержки изделия в печи.

Общее время пребывания заготовок в печи складывается из времени нагрева и времени выдержки:

6.5 Уточнение основных размеров рабочего пространства печи

Предварительно принятые размеры рабочего пространства печи после расчета времени нагрева необходимо уточнить следующим способом.

Определяем количество заготовок, находящихся в печи одновременно:

(38)

где G – производительность печи, кг/с (по заданию);

t – суммарное время нагрева, с (по расчету);

q – вес одного изделия, кг:

,

где r – плотность металла при начальной температуре заготовки (т. е. при 20 0С), кг/м3;

V – объем одной заготовки, м3.

Зная площадь, занимаемую одной заготовкой, находим площадь активного пода:

где Sз – площадь одной заготовки, м2.

Если отличается от не более чем на 15 %, т. е.:

то расчет считается законченным. В случае отличия более чем на 15%, необходимо произвести перерасчет времени нагрева по найденной площади активного пода.

6.6 Выбор огнеупоров и теплоизоляционных материалов

Огнеупорными называются неметаллические материалы с огнеупорностью не ниже 1580 °С. Огнеупоры предназначены для использования в тепловых агрегатах и устройствах в качестве защиты от воздействия высоких температур и агрессивных реагентов (газовых, жидких, твердых).

Огнеупорные бетонные массы (бетоны), как и строительные, состоят из заполнителя и вяжущего вещества, но отличается тем, что в процессе нагрева сохраняют прочность при температурах выше 1580 °С. От обычных огнеупорных изделий они отличаются тем, что в результате применения специальных вяжущих материалов в бетонах образуется при нормальной или несколько повышенной температуре камнеподобная структура, которая не разрушается при высоких температурах. При этом отпадает необходимость высокотемпературного обжига. Огнеупорные бетоны более термостойки и менее теплопроводны, чем соответствующие обожженные изделия, но менее устойчивы к истиранию.

Огнеупорные бетоны классифицируют по химико-минеральному составу в зависимости от огнеупорного порошка (заполнителя). Основа защитных покрытий – огнеупорные порошки (шамот, хромит, хромитопериклаз и др.) с добавкой связующих (глина, жидкое стекло или сульфитный щелок).

7 Производительность печи

Для нахождения производительности печи необходимо знать массу металла, находящегося в рабочей камере печи:

где Vм – объем металла, м3;

rм – плотность металла, кг/м3.

Производительность печи:

где t – длительность нагрева заготовок, с.

Удельная производительность печи:

где Fп – площадь пода печи, м2.

8 Тепловой баланс рабочей камеры печи и вычисление расхода топлива

Тепловой баланс печи составляется для оценки ее тепловой работы и определения расхода топлива. Для заданного типа печи тепловой баланс составим за 1 час работы.

Приход тепла в рабочую камеру печи

1 Химическое тепло топлива

(39)

где – низшая теплота сгорания топлива кДж/кг или кДж/нм3;

В – расход топлива, кг/ч (нм3/ч).

2 Физическое тепло, вносимое подогретым топливом

(40)

где ст – средняя теплоемкость топлива при температуре подогрева, кДж/кг×°С или кДж/нм3×°С.

Если топливо используется без предварительного подогрева, то можно принять .

3 Физическое тепло, вносимое подогретым воздухом

(41)

где ст – средняя теплоемкость дутьевого воздуха при температуре подогрева, кДж/м3×°С;

Vв – количество воздуха, необходимое для сжигания единицы топлива, известное по формуле (10).

4 Тепло экзотермических реакций

Учитывается тепло всех химических реакций, идущих с положительным эффектом, за исключением тепла реакций горения топлива.

В нагревательных печах учитывается только тепло окисления железа:

(42)

где 6500 – средний тепловой эффект реакции окисления 1 кг железа, кДж/кг;

G – производительность печи, кг/с;

l – угар металла, %.

Для прокатных и кузнечных высокотемпературных печей угар металла принимается 1–2 %.

Расход тепла в рабочем пространстве печи

1 На нагрев металла, выдаваемого из печи

(43)

где hк и hн – теплосодержание металла в конце и начале нагрева. Берется для заданной марки стали по ее температуре .

2 Тепло газов, удаляемых из рабочей камеры печи

(44)

где сд – средняя теплоемкость уходящих газов, кДж/м3×0С;

Vд – количество продуктов горения от сжигания единицы топлива, м3/кг или м3/м3.

3 Потерями от химической неполноты сгорания пренебрегаем

4 Потери тепла в результате теплопроводности через свод, стены и под печи

(45)

где Fкл – наружная поверхность кладки, определяется по чертежу, м2;

– температура внутренней поверхности кладки, °С;

tв – температура окружающего воздуха, °С;

d – толщина каждого слоя кладки (учитываются слои огнеупорных материалов), берется из чертежа, м;

l – коэффициент теплопроводности материала соответствующего слоя кладки, подсчитывается по формулам, приведенным в табл. 6 приложения;

aв – коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности кладки к воздуху, Вт/м2×К. Можно принять .

Температуру внутренней поверхности кладки определяют по формуле:

где Тг – средняя температура газов в печи, К;

В этой формуле

Значения величин, входящих в эти формулы, берутся из предыдущих расчетов (гл. 5).

При двухслойной кладке средние температуры приближенно можно определить следующим расчетом.

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7