2.5 Расчет времени нагрева металла:
7.Парциальное давление излучающих газов равно:
=5%
O=5%
Принимаем, что давление дымовых газов равняется атмосферному = 101325мПа
=
=
*
(
O)=5066,25Па
(63)
8.Для
методической зоны находим величину
произведения парциального давления
компонента на эффективную длину луча(
:
*
=6484,8Па=0,0648*
кПа
(64)
* =6484,8Па=0,0648* кПа (65)
9. По номограммам находим степень черноты газов:
=0,16
=
B*0,25=0,285
(66)
В= 1,14(const)
=0,16+0,285=0,45
(67)
10. Рассчитываем приведённый коэффициент излучения в системе: газ- кладка- металл:
;
(68)
(
W- степень развития кладки (W-методическая зона)
11. Определяем средний коэффициент теплопередачи излучением:
;
(69)
=500
12. Определяем среднюю температуру металла в методической зоне:
;
(70)
13.Определяем температурный критерий Ѳ и критерий Bi:
(80)
=
Для
инструментальной стали при средней
массе температуре металла:
(90)
=250
Bi=
(91)
Bi=0,12
Тогда время нагрева металла в методической зоне печи равно:
τ=
(92)
τ= 0,15 часа
Bi=0,12 , тогда Ѳ=0,5
Теперь
легко найти температуру центра заготовки:
=
-0,6(
-
)
(93)
=489
Расчет
времени нагрева металла в сварочной
зоне:
14.Находим степень черноты газов:
(101325*
0,05)*
=15046,76Па=0,015*
кПа
(94)
= (101325* 0,05)* =15046,76Па=0,015* кПа (95)
По номограммам находим степень черноты газов:
=0,11
=0,12*1,09=0,13
=
0,11+0,13=0,24
15. Рассчитываем приведенный коэффициент излучения в системе:
Газ- кладка – металл:
=5,77*0,8
(96)
16. Принимаем темпера туру металла в конце сварочной зоны 1000°С:
=
(97)
17. Средняя по сечению температура металла в начале сварочной (в конце методической) зоны:
=834,75°С
18. Определяем температурный критерий Ѳ и критерий Bi:
=
=
1265,5°C
t=
=0,02
(98)
Средняя температура металла:
=
=834,75°С
При
средней температуре металла
=834,75°С
теплопроводность инструментальной
стали λ=27,15
Вт/ (м*К) , а коэффициент температуропроводности
a=
Bi=
(99)
Bi=0,54
19. Время нагрева металла в сварочной зоне:
τ= (100)
τ= 0,41 часа
температура центра металла в сварочной зоне:
Bi=0,54 θ=0,02
(101)
Определение
времени томления металла:
20.Перепад температур по толщине металла в начальной томильной зоне составляет:
Δt=1250-834,75=415-перепад температур
Допустимый
период ∆
21.Степень выравнивания температур:
δ=
(102)
δ=
=0,1
При
коэффициенте несимметричного нагрева,
равном μ=0,5
критерий
для
томильной зоны согласно графику равен
1246,25°С
(103)
Находим
a=2,2*
22. Время томления:
τ= =1,45часа
23. Полное время пребывания в печи:
(104)
τ= 0,15+0,41+1,45=2,01часа
2.5 Расчет основных размеров печи
Для обеспечения производительности 25 т/ч в печи должно одновременно находится следующие количество металла:
G=P* τ (105)
G= 25000*2,01=50250кг=50,2т
Масса одной заготовки:
g=
*l*ρ
(106)
d- диаметр заготовки(90мм= 0,09м) ,
L- длина заготовки( 6000мм= 6м),
p- плотность(марки стали 30ХМА =7549 кг/ )
g=
=
*6*7549=271,76кг
Число заготовок, одновременно находящихся в печи:
n=
(107)
n=
=184,91штуки≈158штук
При однорядном расположении заготовок общая длина печи:
Z= d*n (108)
Z=0,09*185=16,65м
Ширина В=6,6м , площадь пода равна
F= B*Z (109)
F=6,6*16,65
Высоту отдельных зон печи составляем теми же, что были приняты при ориентировочном расчете. Длину печи разбиваем на зоны пропорционально времени нагрева:
Длина
методической зоны:
(110)
=3,4м
=12,01м
Напряжение пода печи:
H=
=
=227,5кг/
Свод печи выполняем подвесного типа из каолина толщиной 300мм. Стены печи имеют толщину 460мм, причем слой шамота составляет 345 мм и слой тепловой изоляции( диатомитовый кирпич) 115 мм.
Под томильной зоны выполняем трехслойным: тальковый кирпич 230 мм, шамот 230 мм и тепловая изоляция 115 мм.