Участок сварочной зоны с монолитным подом (участок ιι”)

Время нагрева металла на участке сварочной зоны с монолитным подом

где – длина монолитного пода ( )

Теплоемкость металла:

Коэффициент теплопроводности:

где λ – коэффициент теплопроводности, найденный по графику на рис.3, соответствующий :

Критерий Фурье

Коэффициент теплоотдачи α в конце нагрева:

Критерий Био:

С помощью критериев Фурье и Био по Приложению 9 определяется величина

Перепад температур в начале участка:

Удельный тепловой поток в начале участка:

Температура поверхности металла при переходе на монолитный под:

Среднемассовая температура металла:

Температура на оси заготовки:

Участок сварочной зоны с двухсторонним обогревом (участок ιι’)

Средний тепловой поток на участке

Теплосодержание металла в конце участка , соответствующее температуре определяем по рис.2.

Приращение теплосодержания на участке:

Время нагрева на участке

, час

Общее время нагрева:

Удельная продолжительность нагрева:

2.4. Расчет основных размеров

Емкость печи

Длина активного пода

Длина методической зоны

Длина сварочной зоны с монолитным подом:

Длина сварочной зоны с двухсторонним обогревом:

Площадь активного пода:

Площадь полезного пода:

Напряженность активного пода:

Напряженность полезного пода:

После определения основных размеров выбираем и вычерчиваем профиль рабочего пространства печи. Если печь имеет значительную длину, то сварочную зону разбиваем на несколько поддон. Расстояние между опорными трубами составляет 1000 мм. Смотровые и рабочие окна располагаются симметрично с обеих сторон печи. Смотровые окна располагаются в методической зоне и на участке сварочной зоны с двухсторонним обогревом. Рабочие окна располагаются на участке сварочной зоны с монолитным подом. В сварочной зоне на участке с двухсторонним обогревом располагается 34 смотровых окон, а на участке с монолитным подом – 14 рабочих окон. Количество окон выбирается в зависимости от расстояния между осями окон, которое принимается для рабочих окон 1250 мм, для смотровых окон – 1700 мм.

Общая площадь окон в сварочной зоне:

в методической зоне располагается 2 смотровых окна. Расстояние между осями 1,8 м.Общая площадь окон в методической зоне:

Размеры торцевых окон посада и выдачи:

– высота окна, м

3. Тепловой баланс печи Приход тепла

1.Тепло горения топлива:

где В – расход топлива, кг/с

2.Тепло, внесенное подогретым воздухом и газом:

3.Тепло, выделившееся при окислении железа:

Расход тепла

1.Полезное тепло на нагрев металла:

2.Потери тепла с уходящими газами:

3.Потери тепла теплопроводностью:

где – средняя температура внутренней поверхности кладки, ^оС;

– температура окружающего воздуха, ^оС;

и – соответственно толщина огнеупорной кладки и изоляции, м;

и – соответственно коэффициенты теплопроводности огнеупорной кладки и изоляции, Вт/м·К;

– коэффициенты конвективной теплоотдачи от стенок и окружающего воздуха,

;

– площадь поверхности кладки, м².

Потери тепла теплопроводностью определяются как сумма потерь свода и стен сварочной и методической зон:

где и - потери тепла теплопроводностью через стены и свод в методической зоне;

и - потери тепла теплопроводностью через стены и свод в сварочной зоне;

1,2 – коэффициент, учитывающий повышение потерь тепла через швы кладки.

Средняя температура внутренней поверхности кладки определяется следующим образом.

Сварочная зона:

Безразмерные температуры:

Средняя температура внутренней поверхности кладки:

Методическая зона:

Средняя температура поверхности металла:

Средняя температура газов в методической зоне:

Безразмерные температуры:

Средняя температура внутренней поверхности кладки:

Тепловые потери через свод в сварочной зоне.

Температура на границе слоев огнеупора и изоляции:

Средняя температура слоя огнеупора:

Средняя температура слоя изоляции:

Коэффициенты теплопроводности динаса:

Коэффициенты теплопроводности изоляции:

Потери тепла теплопроводностью :

Температура на границе слоев огнеупора изоляции не должна превышать максимально допустимого значения для материала изоляции в 1200 ºС:

Правильность принятых средних температур слоев: ºС

Расхождение между принятыми значениями средних температур и подсчитанным по формулам больше 20%.Произведем перерасчет, приняв в качестве исходных значения температур, подсчитанных по формулам.

Расхождение между принятыми значениями средних температур и подсчитанным по формулам меньше 20%.

Тепловые потери через стены в сварочной зоне

Площадь стен в сварочной зоне

Потери тепла теплопроводностью

Расхождение между принятыми значениями средних температур и подсчитанным по формулам допустимо, так как погрешности меньше 20%.

= 0%,

= 0%,

= 0%.

Аналогично определяем тепловые потери через свод и стены методической зоны:

Тепловые потери через свод методической зоны:

Средняя температура слоя огнеупора (динаса)

Средняя температура слоя изоляции

Коэффициент теплопроводности динаса

Коэффициенты теплопроводности изоляции ( шамотный легковес)

Толщина слоя огнеупора S_огн=0,3м

Толщина слоя изоляции S_из=0,25м

Площадь свода в методической зоне

Потери тепла теплопроводностью

Температура на границе слоев огнеупора изоляции не должна превышать максимально допустимого значения для материала изоляции в 1200 ºС:

.

Правильность принятых средних температур слоев

Расхождение между принятыми значениями средних температур и подсчитанным по формулам больше 20%.Произведем перерасчет, приняв в качестве исходных значения температур, подсчитанных по формулам.

Расхождение между принятыми значениями средних температур и подсчитанным по формулам меньше 20%.

Тепловые потери через стены в методической зоне

Площадь стен в методической зоне

Потери тепла теплопроводностью

Расхождение между принятыми значениями средних температур и подсчитанным по формулам меньше 20%.

Потери тепла теплопроводностью определяются как сумма потерь свода и стен сварочной и методической зон

4.Потери тепла через окна печи.

Потери тепла через закрытые окна печи

В сварочной зоне

где - площадь окон в сварочной зоне,м²

S – толщина стенки в 1 кирпич, м (S=0,230м)

λ- коэффициент теплопроводности материала окна при ,

В методической зоне

Потери тепла излучением через открытые окна

В сварочной зоне через окно выдачи

где – коэффициент диафрагмирования ( =0,8)

h_выд- высота окна выдачи (h_выд=0,5)

В методической зоне через окно посада

Общие потери тепла через окна печи

5.Потери тепла с окалиной

6.Потери тепла с охлаждающей водой

7.Неучтенные потери

Секундный расход топлива

Приходные и расходные статьи теплового баланса сводятся в таблицу 1.

Таблица 1. Тепловой баланс печи.

Статья	Приход тепла		Статья	Расход тепла
	кВт	%		кВт	%
1. Тепло горения топлива	112628,9	82,2	1. Полезное тепло на нагрев металла	21433,68	15,2
2. Тепло, внесённое подогретым воздухом и топливом (газом)	20845,2	15,2	2. Потери тепла с уходящими газами.	72486,06	51,7
3. Тепло, выделившееся при окислении железа.	3515,55	2,6	3. Потери тепла теплопроводностью через кладку.	304	0,2
Итого:	136989,7	100	4. Потери тепла через окна печи.	675,7	0,4
			5. Потери тепла с окалиной.	1033,8	0,7
			6. Потери тепла с охлаждающей водой.	13347,6	9,5
			7. Неучтённые потери	10927,9	7,8
			Итого:	140202,3	100