3.2 Расчет времени нагрева садки
Расчет проводился по методике [3].
Расчет времени нагрева:
сек,
(3.7)
где
- средняя конечная теплоемкость
нагреваемого материала (сталь 110Г13Л),
равная 624 Дж/(кг∙К) [3]; k
– коэффициент формы, равный 1 для
пластины; m
- коэффициент массивности.
Определение коэффициента теплоотдачи.
Так как печь топливная и температура нагрева металла 1050 °С, следовательно передача тепла осуществляется излучением и конвекцией и рассчитывается по следующей формуле:
α∑ = αизл + αк Вт/(м2∙град), (3.8)
Дымовые газы, заполняющие рабочее пространство печи, передают тепло лучеиспусканием и конвекцией нагреваемым изделиям и станкам печи. Все эти процессы учитываются при определении коэффициента теплоотдачи, который считается по следующей формуле:
αизл=Сг.к.м.×
Вт/(м2∙град),
(3.9)
где
Сг.к.м
- приведенный коэффициент излучения
системы газ-кладка-металл, Вт/(м2∙град);
Тп
– температура рабочего пространства
печи, К;
- начальная температура садки, К;
-
конечная температура садки, К.
Приведенный коэффициент излучения системы газ-кладка-металл находится по формуле:
Сг.к.м
=
Вт/(м2∙К4),
(3.10)
где
Со
– коэффициент лучеиспускания абсолютно
черного тела, равный 5,67 Вт/(м2∙К4);
φ21
– угловой коэффициент, учитывающий
размеры теплоотдающей и тепловоспринимающей
поверхности;
- степень черноты газов, зависящая от
эффективной толщины излучающего газового
слоя;
- степень черноты металла кладки, равная
0,8.
,
(3.11)
где
и
- степени черноты данных продуктов
сгорания; β – поправочный коэффициент,
определяющийся по номограммам методики
[3], в зависимости от температуры рабочего
пространства печи (температуры газов)
и парциального давления водяных паров.
Эффективная толщина излучающего газового слоя:
м,
(3.12)
где V – объем, заполненный излучающим газом, м3, F – площадь всех стенок, ограничивающих этот объем, м2.
м.
Произведение парциального давления водяного пара и углекислого газа на эффективную толщину луча:
кн/м;
кн/м;
Согласно
номограммам методики [3], степени черноты
газов при Тп=1373
К,
кн/м,
кн/м будут равны
=
0,07 и
=0,09.
Поправочный коэффициент β = 1,11. Тогда
по формуле (3.11):
Угловой коэффициент φ21 для данной системы:
,
(3.13)
где Fм – площадь тепловоспринимающей поверхности садки, м2, Fкл – площадь теплоотдающей поверхности печи, м2.
.
Приведенный коэффициент излучения по формуле (3.10):
Вт/(м2∙град4).
Коэффициент теплоотдачи излучением по формуле (3.9):
Вт/(м2∙град).
Вт/(м2∙град).
Тогда
Вт/(м2∙град).
Определение коэффициента массивности.
Число Био:
,
(3.14)
где S – характерный размер садки, равный половине её высоты, м; λ – теплопроводность материала садки (сталь 110Г13Л), равная 19,29 Вт/(м∙К):
.
Если Bi > 0,50, значит тело теплотехнически массивное, тогда коэффициент массивности будет считаться по следующей формуле:
(3.15)
Время нагрева по формуле (3.7) равно:
часа
Время выдержки рассчитываем как 0,2…0,25 времени нагрева.
часа