Конструкция, методика расчёта толкательных методических печей

       Вт/(м^2.К)

     Средняя температура металла в начале II сварочной зоны равна 

      ^оС. 

     Температурный критерий для поверхности слябов в конце II сварочной зоны равен 

      . 

     При средней температуре металла 

      ^оС =28,2 Вт/(м^.К), м²/с.

     Тогда  

      . 

     Время нагрева металла во II сварочной зоне равно  

      с (0,727 ч). 

     Температура центра сляба в конце II сварочной зоны при значениях =1,61, =1,1, =0,4. 

      ^оС. 

     2.2.4 Определение времени  томления металла 

     Перепад температур по толщине металла в начале томильной зоны составляет ^о. Допустимый перепад температур в конце нагрева составляет ^о.

     Степень выравнивания температур равна  

       

     При коэффициенте несимметричности нагрева, равном =0,55 критерий =0,58, для томильной зоны.

     При средней температуре металла  в томильной зоне ^оС, =29,6 Вт/(м^.К) и м²/с.

     Время томления  

      с (0,383 ч). 

     Полное  пребывание металла в печи равно 

      с (2,44 ч). 

     2.3 Определение основных  размеров печи 

     Для обеспечения производительности 72,22 кг/с в печи должно одновременно находиться следующее количество металла 

       кг. 

     Масса одной заготовки равна  

       кг. 

     Количество  заготовок, одновременно находящихся  в печи 

       шт. 

     При однорядном расположении заготовок общая длина печи  

       м. 

     По  ширине печи =10,9 м  

       м². 

     Длину печи разбиваем на зоны пропорционально  времени нагрева металла в  каждой зоне.

     Длина методической зоны 

       м. 

     Длина I сварочной зоны 

       м. 

     Длина II сварочной зоны 

       м. 

     Длина томильной зоны 

       м. 

     В рассматриваемом случае принята  безударная выдача слябов из печи. В  противном случае длину томильной зоны следует увеличить на длину склиза =1,5 м.

     Свод  печи выполняем подвесного типа из каолинового кирпича толщиной 300 мм. Стены имеют толщину 460 мм, причем слой шамота составляет 345 мм, а слой изоляции (диатомитовый кирпич), 115 мм. Под томильной зоны выполняем трехслойным: тальковый кирпич 230 мм, шамот 230 мм и тепловая изоляция (диатомитовый кирпич) 115 мм.

     2.4 Тепловой баланс 

       Приход тепла

     1. Тепло от горения топлива  

      В кВт, 

     здесь В – расход топлива, м³/с, при нормальных условиях. 

        2. Тепло, вносимое подогретым воздухом  

      В кВт. 

       3. Тепло экзотермических реакций (принимая, что угар металла составляет 1 %)   

       кВт. 

       Расход тепла

     1. Тепло, затраченное на нагрев металла  

       кВт, 

     где =838 кДж/кг – энтальпия углеродистой стали при ^оС; =9,72 кДж/кг – то же, при ^оС. 

     2. Тепло, уносимое уходящими дымовыми газами  

      В кВт. 

     Энтальпию продуктов сгорания находим при  температуре  =1050^оС

     

     

     

     

           ^{___________________________________}

         =1622,35 кДж/м³     

     3. Потери тепла теплопроводностью  через кладку.

     Потерями  тепла через под в данном примере  пренебрегаем. Рассчитываем только потери тепла через свод и стены печи. 

     Потери тепла через свод

     Площадь свода принимаем равной площади  пода 396,76 м²; толщина свода 0,3 м, материал каолин. Принимаем, что температура внутренней поверхности свода равна средней по длине печи температуре газов, которая равна  

      ^оС. 

     Если  считать температуру окружающей среды равной =30^оС, то температуру поверхности однослойного свода можно принять равной =340^оС.

     При средней по толщине температуре  свода  ^оС коэффициент теплопроводности каолина Вт/(м^.К).

     Тогда потери тепла через свод печи будут  равны

       кВт,  

     где Вт/(м^2.К). 

     Потери  тепла через стены  печи

     Стены печи состоят из слоя шамота толщиной =0,345 м и слоя диатомита, толщиной =0,115 м.

     Наружная  поверхность стен равна:

     методическая зона 

       м²; 

     I сварочная зона 

       м²; 

     II сварочная зона 

       м²; 

     томильная зона 

       м²; 

     торцы печи 

       м². 

     Полная  площадь стен равна 

       м². 

     Для вычисления коэффициентов теплопроводности, зависящих от температуры, необходимо найти среднее значение температуры слоев. Средняя температура слоя шамота равна , а слоя диатомита , где – температура на границе раздела слоев, ^оС; – температура наружной поверхности стен, которую можно принять равной 160^оС.

     Коэффициент теплопроводности шамота  

      , Вт/(м^.К). 

     Коэффициент теплопроводности диатомита 

      , Вт/(м^.К). 

     В стационарном режиме 

      . 

     Подставляя  значения коэффициентов теплопроводности

       

     или 

      . 

     Решение этого квадратичного уравнения  дает значение 

      =728,8^оС. 

     Тогда  

      ^оС, 

      ^оС. 

     Окончательно получаем 

       Вт/(м^.К). 

       Вт/(м^.К). 

     Количество  тепла, теряемое теплопроводностью  через стены печи, равно 

       кВт, 

     где Вт/(м^2.К). 

     Общее количество тепла, теряемое теплопроводностью через кладку 

       кВт.

     4. Потери тепла с охлаждающей  водой по практическим данным  принимаем равными 10 % от тепла,  вносимого топливом и воздухом 

      В кВт. 

     5. Неучтенные потери определяем по формуле 

       

      В кВт. 

     Уравнение теплового баланса  

     

      . 

     Откуда

      =5,46 м³/с. 

     Результаты  расчетов заносим в таблицу 

     Таблица 1 –

       Тепловой баланс методической печи

 
 

       Удельный расход тепла на нагрев 1 кг металла 

       кДж/кг. 

     2.5 Расчет рекуператора для подогрева воздуха 

     Исходные  данные для расчета: на входе в рекуператор =0^оС, на выходе =450^оС. Температура дыма на входе в рекуператор =1050^оС. Расход газа на отопление печи =5,46 м³/с. Расход воздуха на горение топлива м³/с. Количество дымовых газов на входе в рекуператор м³/с. Состав дымовых газов 10,6 % СО₂; 16,8 % Н₂О; 0,8 % О₂ и 71,8 % N₂.