3.2 Сварочная зона.

1) Эффективная длина луча:

h_св = (2,6+1)/2=1,8 (м)– высота рабочего пространства печи в сварочной зоне

2) Определим степень черноты газов:

–определены при температуре уходящих газов (810°С)

3) Определим угловой коэффициент излучения кладки на металл:

4) Определим интегральный коэффициент излучения

Начальные: ε_СО2^св. = 0,136; ε_Н2О^св. =0,278

Конечные: ε_СО2^св. = 0,113; ε_Н2О^св. = 0,215.

Коэффициент β учитывает более интенсивное излучение водяных паров в смеси по сравнению с СО2 и равен

Перерасчет степени черноты для методической зоны с коэффициентом β:

ε_н = ε_СО2 + ε_Н2О·β=0,136+0,278∙1,090=0,44

ε_к = ε_СО2 + ε_Н2О·β=0,113+0,215∙1,090=0,347

Рассчитываем коэффициент излучения системы газ – кладка –металл для сварочной зоны (ε_ме = 0,8):

5,67 Вт/(м²·К⁴)- коэффициент лучеиспускания АЧТ; ε_{ме -} степень черноты металла; ε_г - степень черноты газа. Согласно теории лучистого теплообмена, плотность теплового потока в системе ГКМ рассчитывается:

5) Удельный тепловой поток в начале сварочной зоны :

Т_м – температура поверхности металла, К

Т_г – температура уходящих газов, К

7) Определим коэффициент теплоотдачи в начале сварочной зоны:

8) Удельный тепловой поток в конце сварочной зоны :

9) Определим коэффициент теплоотдачи в конце сварочной зоны:

10) Определим средний коэффициент теплоотдачи по крайним значениям в начале и в конце зоны:

3.2.2 Нагрев металла в сварочной зоне.

1) Определим среднюю температуру газов в зоне

2) Средняя температура метала в зоне:

– температура поверхности металла (616°С – в начале, 1130°С – в конце зоны)

k₁ = 1 – для пластины

t_сер – температура середины металла (516°С – в начале,1100 °С – в конце зоны)

3) По этой температуре находим коэффициент теплопроводности материала

2) Коэффициент температуропроводности:

где:

3) Вычислим число Био:

4)

5) По Bi и Θ_пов используя номограмму П2 [1], находим:

6) По Bi и F_o используя номограмму П2 [1], находим:

7) Определим температуру на середине материала:

8) Определим время нагрева в сварочной зоне:

3.3 Томильная зона.

Температура продуктов сгорания в томильной зоне обычно выше на 30 – 50 ⁰С выше конечной температуры поверхности металла.

3.3.1 Нагрев металла в томильной зоне.

– перепады температур по сечению металла в начале томильной зоны.

– перепады температур по сечению металла в конце томильной зоны. (задан )

1) Число Фурье определяем по нанограмме отношения

2) Средняя температура метала в зоне:

3) Коэффициент температуропроводности (при )

где:

4)

4. Длина печи .

1)Определим длину зон печи :

где: P – производительность печи(100 т/ч)

τ_i – продолжительность нагрева в зоне

S – толщина заготовки (220 мм)

l – длина заготовки 4 м)

ρ – плотность металла при средней температуре в каждой зоне

n=2

_{; ;}

_{; ;}

2) Длина активного пода (длина, на которой происходит нагрев металла):

3) Длина полезного пода (длина печи, по которой происходит перемещение металла):

– коэффициент заполнения полезной длины.

4) Длина габаритного пода печи:

– длина неработающего участка.

5) Напряжение активного пода:

Под понимается удельная производительность печи, определяющая количество металла, нагреваемого на единице поверхности в единицу времени.

F_а – площадь активного пода

6) Напряжение габаритного пода:

Н_г=Р/F_г,

где F_г= L_г*В – площадь габаритного пода;

F_г=15.12*8.9 =134.6 м²;

Н_г=100000/3600*134.6=0.2 кг/(м²·°С).