2.1 Аналитический расчет времени нагрева заготовок [1]:

2.1.1 Суммарный коэффициент теплопередачи учитывающий лучистый и конвективный теплообмен для средней температуры металла, используется для расчета времени нагрева

t_м=0,67t_к.н=0,67*1250=837,5 ⁰С – средняя температура металла

= 3,5*[((1300+273)/100)⁴-((837,5+273)/100)⁴]/(1300-837,5)+12=360,22

2) Время нагрева:

,

где k₁ – коэффициент формы. Для цилиндра k₁ = 2.

s - толщина пластины или радиус цилиндра s=0,04 м;

с - средняя удельная теплоёмкость, 678 [4];

p - удельный вес при средней температуре, 7506 [4];

- суммарный коэффициент теплопередачи учитывающий лучистый и конвективный теплообмен для средней температуры ;

t_Г=t_п– температура газов печи

- конечная температура заготовки, [°C];

- начальная температура заготовки, [°C]

m – коэффициент учитывающий поправку на массивность (см.ниже) [1]

=1+[(1,97-1)/(1,93*1,97)]*0,33=1,08

k₃=1,97

k₂=1,93, где k_3, k₂ - коэффициенты зависящие от

=(0,04*7506*678)/(2*360,22)*ln[(1300-20)/(1300-1250)]*1,08=1116,64 мин

Т.к. заготовки в печи располагаются на расстоянии равном 1/2 диаметра, то необходимо ввести поправочный коэффициент k=1,32 учитывающий взаимное расположение заготовок.

Отношение длины заготовки к ее диаметру l/d=1,44, тогда коэффициент учитывающий торцевые потоки k_l=0,82.

Тогда:

18,61*1,32*0,82=20,06 мин

3. Определение размеров рабочего пространства печи

Весовая производительность печи:

=100*6,47=646,73 кг/ч

где g – вес одной нагреваемой заготовки,

= =(3,14*0,13*7820*0,09²)/4=6,47 кг

N – штучная производительность печи, находится из условия задачи;

Величина садки:

=100*0,33=34 шт

где - расчетное время нагрева, ч

Активная площадь пода:

=34*0,01=0,4 м²

где - площадь проекции заготовок на под печи,

=0,09*0,13=0,01 м²

Коэффициент загрузки пода:

, для камерных печей принимаем

Площадь пода:

=0,4/0,4=0,99

Весовая производительность пода:

=646,73/0,99=650,31 кг/м²*ч

Окончательно определяем размеры рабочего пространства печи:

Ширина пода:

=4*0,13+(4+1)*0,09=0,97 м

где - число рядов, - длина заготовки, м; - диаметр заготовки или ее ширина, [м]..

Длина пода:

=9*0,09+(9+1)*0,04=1,26 м

где - количество заготовок в ряду, [шт]; a- расстояние между заготовками, [м]..

Высота рабочего пространства печи:

=0,8*0,97=0,78 м

Уточняем параметры печи:

=36 шт

Активная площадь пода:

=36*0,01=0,42 м²

Площадь пода:

=0,97*1,26=1,22 м²

Коэффициент загрузки пода:

=0,42/1,22=0,34

Весовая производительность пода:

=698,47/1,22=571,49 кг/м²*ч

5.9. Выполнить эскиз пода, включающий размещение садки на поду печи с размерами заготовки, зазоров и габаритных размеров (см. рисунок 1).

Рисунок 1. Компоновка пода печи

4. Выбор кладки. Компановка печи

Огнеупорные слои печи выполняем из шамота класса Б толщиной в 1 кирпич - 230 мм

Теплоизоляционные слои стен и пода выполняем из диатомитового кирпича, толщиной в 1/2 кирпича - 115 мм

Для защиты от механического воздействия и устранения фильтрации газов применяем кожух толщиной 4 мм.

Свод печи выполняется арочного типа. Огнеупорный слой выполняется из шамотного фасонного (клин-торец) и прямого кирпича. Толщина огнеупорного слоя 230 мм. Для уменьшения потерь тепла через кладку сверху осуществляем засыпку инфузорной землей и покрываем уплотнительной обмазкой. Толщина засыпки 115 мм

Под печи выполняется трехслойным:

1-й слой - хромомагнезит (толщина 60 мм)

2-й слой - шамот (толщина 230 мм)

3-й слой - диатомит (толщина 115 мм)

Размеры окна загрузки/выгрузки:

Высота окна:

м

Ширина окна:

=2/3*0,97=0,65 м

Толщина окна:

0,34 мм