2.3. Определение времени нагрева садки.

Дано:

Рис. 11. Схема отливки Тип печи ТГО

_м=0,8- степень черноты чугуна

λ=45,1Вт/м*К- теплопроводность чугуна

С_о=5,7 Вт/м²*К⁴

t_печь = 1100 ⁰С – температура печи

t_ме^к = 900 ⁰С – конечная температура металла

t_ме^н = 20 ⁰С - начальная температура металла

t_окр = 20 ⁰С – окружающей среды

ρ_ч = 7,0кг/м³ – плотность чугуна

М_с=5880 кг- масса садки

огнеупорный материал – шамот

нагрев – двусторонний

Решение:

1.Находим приведённую степень черноты.

_п =

2.Находим коэффициент теплоотдачи в начальный период нагрева.

^н=

Со – коэффициент излучения абсолютно чёрного тела = 5,7 Вт/м2К4;

3.Находим коэффициент теплоотдачи в конечный период нагрева.

^к=

4.Находим среднее значение коэффициента теплоотдачи излучением:

_ср =

5.Определяем расчётную толщину нагреваемого тела:

S_р = *а 0,5*0,8= 0,4 м

 - коэффициент симметричности, при двустороннем нагреве  = 0,8

Находим критерий Bi:

6.Определить критерий поверхности

7

}F_о=1,0

.По номограмме на странице 117, рисунок 44Филимонов определяем критерий Фурье:

при Bi = 1,75

Q_пов =0,2

8.Находим коэффициент температуропроводности

9.Определяем время нагрева садки:

Вывод: на нагрев садки массой 5880 кг потребуется 4,4 часа.

2.4 Расчет теплового баланса печи тго

Определить количество тепла, необходимого для достижения и поддержания требуемого температурного режима в печи, можно путем учета всех видов его расхода (на нагрев металла и на разного рода потери). Очевидно, что в соответствии с законом сохранения энергии все эти виды расхода тепла должны быть компенсированы его подводом в печь за счет теплогенерации.

Приравняв сумму всех видов расхода к сумме всех видов прихода тепла, можно получить выражение, называемое уравнением теплового баланса:

ΣQ_прих = ΣQ_расх.

Из решения этого уравнения и находят необходимый расход топлива или электроэнергии. Тепловой баланс дает также возможность проанализировать тепловую работу печи, сопоставляя между собой различные виды расхода тепла и выявить пути экономии топлива или электроэнергии посредством снижения разного рода потерь тепла.

Дано:

Рис. 12. Схема отливки

Q_н = 30030 кДж/м³ – низшая теплота сгорания

ρ_ч = 7,0 г/см³ – плотность магния

C_дг = 1,63 кДж/м³·К – теплоемкость дымовых газов

t_печь = 1100 ⁰С – рабочая температура печи

t_ме^к = 900 ⁰С – конечная температура металла

t_ме^н = t_окр = 20 ⁰С – начальная температура металла и окружающей среды

S_ш = 0,2 м – толщина шамота

S_диат = 0,23 м – толщина диатомита

M_с = 5880 кг – масса садки

τ = 4,4 ч – время нагрева садки

V_дг = 10,76 м³/м³ – объем дымовых газов.

Решение:

Количество отливок в печи –10штук

Размеры рабочей камеры печи

a'' = 1,4 м

b'' = 1,25 м

h' = 1,0 м

Габаритные размеры печи

A = 2,5 м

B = 2,24 м

H = 2 м

2.Приход тепла от сжигания топлива:

Q_х = Qн • В= 30030 • B кВт

где B- расход топлива, м/сек2

Qн - низшая теплота сгорания, кДж/м3

2. Расход тепла на нагрев отливок

Q_пол =П/3600* Cме * (tме.н * tме.к) =1336,3/3600*621*(900-20)=218,6 кВт

П = М /  = 5880 / 4,4 = 1336,3 кг/час – производительность.

С_Ме =621 удельная теплоёмкость металла при t_ср; кДж/кг ^*К

3. Расход тепла, уходящий с дымовыми газами

Q_ух = В * V_п.с.* С_п.с. *t_дг = В * 10,76 * 1,63 * 900 = В * 15784,92 кВт

V_дг – объём продуктов сгорания, м³/м³;

С_дг ^– удельная теплоёмкость продуктов сгорания, кДж/м³К;

t_ух = t_печи – 200С = 900С – температура продуктов сгорания.

4. Расход тепла вследствие потерь через футеровку

t_ср = (t_печи + t_окр)/2=(1100+20)/2=560℃

t^ш_ср = (t_печи + t_cр)/2=(1100+560)/2=830℃

t^д_ср = (t_ср+ t_окр)/2=(560+20)/2=290℃

Рис. 1 Схема двухслойной стенки.

λ_ш = 0,84 + 0,6* 10^-3 *t_ср= 0,84 + 0,6* 10-3 *830=1,338 Вт/м * К.

λ_д = 0,11 + 0,232* 10-3 *t_ср = 0,11 + 0,232* 10^-3*425= 0, 2086 Вт/м * К.

Q_кл=(t_печи–t_мен)/[(S_ш/λ_ш)+(S_диатом/λ_диатом)]*F_ст=

=(1100-20)/[(0,2/1,338)+(0,23/0,2)]*24,56=19,54 кВт

Площадь стен: F₁=A*H*2=2,5*2*2=10

F₂=B*H*2=2,4*2*2=8,96

F₃=A*B=2,5*2,24=5,6

F_ст=10+8,96+5,6=24,56 м²

λ_ш – коэффициент теплопроводности шамота

λ_диат. – коэффициента теплопроводности диатомита

F_ст. – площадь стен печи, м2.

5. Р асход тепла на нагрев транспортного средства

Рис. 12. Схема плиты.

V_тр=(a*b*c)=1,2*1,05*0,01=0,018 м3

М_тр = V_тр*ρ_чуг=0,018*7000=126 кг

6. Расход тепла вследствие потерь через металлические стержни и вставки в футеровки печи

Q_ткз = Q_кл = 19,54 кВ

7. Определение коэффициента запаса

Q_неуч = 0,1 *(Q_кл + Q_т.к.з. + Q_тр) = 0,1 * ( 19,54+ 4,3 + 19,54) = 4,338кВт

8.Тепловой баланс

ΣQ_прих = ΣQ_расх

Q_х= Q_пол + Q_ух.+ Q_фут+ Q_тр+ Q_ткз + Q_неуч

30030B=15784,92B+19,54+4,3+19,54+4,338+218,6

30030B-15784,92=266,318

14245,08B=266,318

В= 266,318/14245,08 = 0,0186 м3/с

Q_х = Q_н • В= 30030 • 0,0186 = 558,558 кВт

Q_расх = (15784,92 • 0,0186 )+266,318 =559,9175 кВт

Таблица 6

Тепловой баланс.

Qприхода, кВт:	Qрасхода, кВт:
Qхим = 558,558кВт	Qпол = 218,6 Вт Qкл = 19,54 кВт Qтр = 4,3 кВт Qткз = 19,54 кВт Qнеуч. = 4,338 кВт Qдг = 293,59951
	Qрасхода = 559б9175 кВт