Конструкция, методика расчёта толкательных методических печей

     Выбираем  керамический блочный рекуператор. Материал блоков – шамот, марка кирпича Б-4 и Б-6. Величину утечки воздуха в дымовые каналы принимаем равной 10 %. Тогда в рекуператор необходимо подать следующее количество воздуха 29,8/0,9=33,1 м³/с. 

     Количество потерянного в рекуператоре воздуха  

       м³/с. 

     Среднее количество воздуха 

       м³/с. 

     Количество  дымовых газов, покидающих рекуператор (с учетом утечки воздуха) равно 

       м³/с. 

     Среднее количество дымовых газов 

       м³/с. 

     Зададим температуру дымовых газов на выходе из рекуператора =650^оС. При этой температуре теплоемкость дымовых газов

        

      ,

     

     

     

           ^{_____________________________}

         =1462 кДж/(м^3.К) 

     Теплоемкость  дыма на входе в рекуператор ( =1050^оС) 

     

     

     

     

           ^{_____________________________}

        =1,538 кДж/(м^3.К) 

     Теперь  , где =1,3583 кДж/(м^3.К) – теплоемкость воздуха при =650^оС.

     Решая это уравнение относительно , получим =651,3^оС 651^оС.

     В принятой конструкции рекуператора схема движения теплоносителей –  перекрестный ток. Определяем среднелогарифмическую разность температур для противоточной схемы движения теплоносителей  

      ; 

      ^о. 

     Найдя поправочные коэффициенты 

        и   , 

      , тогда  ^оС. 

     Для определения суммарного коэффициента теплопередачи примем среднюю скорость движения дымовых газов  =1,2 м/с, среднюю скорость движения воздуха =1,5 м/с.

     Учитывая, что эквивалентный диаметр воздушных каналов равен =0,055 м =55 мм, находим значение коэффициента теплоотдачи конвекцией на воздушной стороне 

      =14 Вт/(м^2.К). 

     Учитывая  шероховатость стен, получим

       Вт/(м^2.К). 

     Коэффициент теплоотдачи на дымовой стороне  находим по формуле 

      . 

     Учитывая, что гидравлический диаметр канала, по которому движутся дымовые газы равен  =0,21 м, находим коэффициент теплоотдачи конвекцией на дымовой стороне 

      =6,4 Вт/(м^2.К), 

     или с учетом шероховатости стен 

       Вт(м^2.К). 

     Величину  коэффициента теплоотдачи излучением на дымовой стороне определяем для  средней температуры дымовых  газов в рекуператоре, равной ^оС.

     Среднюю температуру стенок рекуператора принимаем  равной  

      ^оС. 

     Эффективная длина луча в канале равна  

       м. 

     При =850,5^оС находим 

      =0,05;   =0,035;   =1,06. 

      . 

     При =537,75^оС 

      . 

     Учитывая, что при степени черноты стен рекуператора , их эффективная степень черноты равна , находим коэффициент теплоотдачи излучением 

      Вт/(м^2.К). 

     Суммарный коэффициент теплоотдачи на дымовой  стороне равен 

       Вт/(м^2.К). 

     При температуре стенки =537,75^оС коэффициент теплопроводности шамота равен  

       Вт/(м^.К) 

     С учетом толщины стенки элемента рекуператора =0,019 м находим суммарный коэффициент теплопередачи по формуле 

       Вт/(м^2.К), 

     где и – соответственно основная поверхность теплообмена и оребренная, м².

     При  

       Вт/(м^2.К). 

     Определяем  поверхность нагрева и основные размеры рекуператора. Количество тепла, передаваемого через поверхность  теплообмена, равно  

       

       кВт. 

     По следующей формуле находим величину поверхности нагрева рекуператора 

       

       м². 

     Так как удельная поверхность нагрева  рекуператора, выполненного из кирпичей Б=4 и Б=6, равна  =10,3 м²/м³, можно найти объем рекуператора 

       м³. 

     Необходимая площадь сечений для прохода  дыма равна 

       м². 

     Учитывая, что площадь дымовых каналов  составляет 44 % общей площади вертикального сечения рекуператора, найдем величину последнего 

       м². 

     Принимая  ширину рекуператора равной ширине печи, т. е. =10,9 м, находим высоту рекуператора 

       м. 

     Длина рекуператора 

       м.

     2.6 Выбор горелок

 

     В многозонных методических печах  подводимая тепловая мощность (а следовательно, и расход топлива) распределяется по зонам печи следующим образом: в верхних сварочных зонах по 18 – 22%; в нижних сварочных зонах по 20 – 25% и в томильной зоне 12 – 18%.

     Распределяя расход топлива по зонам пропорционально  тепловой мощности, получим: верхние  сварочные зоны по 1,09 м³/с; нижние сварочные зоны по 1,23 м³/с, томильная зона 0,82 м³/с.

     Плотность газа 1,0 кг/м³, расход воздуха при коэффициенте расхода п=1,05 равен 5,46 м³/м³ газа.

     Пропускная  способность горелок по воздуху: верхние сварочные зоны м³/с; нижние сварочные зоны м³/с; томильная зона м³/с.

     Расчетное количество воздуха определяем по формуле: 

      ; 

     верхние сварочные зоны 

       м³/с; 

     нижние сварочные зоны 

       м³/с; 

     томильная зона 

       м³/с.

 

      Заключение 

     Технико-экономическая  оценка работы методических печей

     Широкое применение методических толкательных печей вызвано тем, что эти печи обеспечивают достаточно высокую производительность при невысоком удельном расходе топлива, а также обеспечивают высокий коэффициент использования тепла в рабочем пространстве. Это объясняется наличием методической зоны.

     Применение  глиссажных труб с рейтерами повышает равномерность нагрева металла (без  царапин и холодных пятен) и создает  предпосылки для увеличения ширины и длины печи.

     Однако  все методические печи толкательного типа имеют недостатки, обусловленные невозможностью быстрой выгрузки металла из печи и трудностями перехода от нагрева слябов одного размера к нагреву слябов другого размера. Эти проблемы могут быть решены только при использовании методических печей с шагающим подом.

 

      Список использованных источников 

     1 Кривандин В.А. Металлургические печи / В.А. Кривандин; профессор, доктор техн. наук. – Москва: Металлургия, 1962 г. – 461 с.

     2 Кривандин В.А. Теория, конструкции и расчеты металлургических печей – 2 том / В.А. Кривандин; профессор, доктор техн. наук. – Москва: Металлургия, 1986 г. – 212 с.

     3 Телегин А. С. Лебедев Н. С.  Конструкции и расчет нагревательных устройств – 2-е издание переработанное и дополненное . Москва: Машиностроение, 1975 г. – 170 с.