5 Вибір матеріалів для побудови печі

Вибір матеріалів для побудови печі проводиться за даними із вище наведених розрахунків.

Згідно наших даних підбираємо стіни, внутрішній шар яких шамот класу В товщиною 250 мм та шар теплоізоляції діатомітова цегла товщиною також 250мм.

Склепіння печей вибираємо з внутрішнім шаром – шамот класу А товщиною 230 мм, та теплоізоляційним шаром – товщиною 200 мм ізоляційної засипки.

Рис 5.1 – Схеми стін та склепінь печі

6 Тепловий баланс печі

Під час роботи печі відбувається безупинна передача тепла від більш гарячих тіл до більш холодних.

Тепловий баланс печі враховує всі джерела приходу і витрати тепла піччю.

Прибуткова частина теплового балансу печі складається з тепла, яке виділилося при спалюванні палива та тепла, яке повернулось у піч через рекуператор. Видаткова частина балансу буде складатися з декількох статей:

• нагрів металу;

• нагрів тари;

• втрати з продуктами горіння;

• втрати через стіни, склепіння і черінь печі;

• втрати тепла через вікна печі;

6.1 Нагрів металу

Тепло, витрачене на нагрів металу, тобто деталей, що піддаються термічній обробці, – це єдина корисна складова балансу. Кількість тепла на нагрівання металу визначається за формулою

(6.1)

де П – продуктивність печі, кг/год.

(6.2)

де – маса деталі, що рівна 5,45 кг.

кг/год,

кДж.

6.2 Нагрів тари

Тепло, витрачене на нагрівання тари, – небажана складова балансу. Чим важча тара, тим менше к.к.д. печі. Тара – піддони і пристосування для розміщення деталей на піддоні. Кількість тепла на нагрівання тари за 1 год визначається по формулі:

, (6.3)

де – маса тари, що нагрівається за 1 год, кг.

, (6.4)

де – маса прутків, кг;

– маса кутників, кг;

– маса контуру тари, кг.

, (6.5)

де – густина прутків, що виготовлені із жароміцної сталі, 7820 кг/м³,

– об’єм прутків, що знаходиться за формулою:

, (6.6)

де – об’єм прутків за шириною, м³,

– об’єм прутків за довжиною, м³.

, (6.7)

де – кількість прутків , що лежать по ширині тари, 14 шт,

– ширина тари, 1,280 м,

– площа перерізу прутків, що рівна 0,000025 м².

м².

, (6.8)

де – кількість прутків , що лежать по довжині тари, 43 шт,

– довжина тари, 2,11 м,

– площа перерізу прутків, що рівна 0,0001 мм².

м³.

м³.

кг.

Маса 1 метра кутників 35×30 рівна 2,1 кг, а маса двох кутників довжиною 2,11 м рівна:

кг.

Маса контуру тари з перерізом 50×10 мм знаходиться за формулою:

, (6.9)

де – об’єм контуру, м³,

– густина металу контуру, 7820 кг/м³.

м³.

кг.

кг.

кДж.

6.3 Втрати тепла з димовими газами

Продукти, що утворяться при спалюванні палива, виходячи з печі, несуть із собою велику кількість тепла, яке визначається за формулою:

(6.10)

де – об’єм продуктів горіння, м³/м³

(6.11)

кДж.

6.4 Витрати тепла через стіни, склепіння і під печі

Зовнішня поверхня печі має більш високу температуру, ніж навколишнє середовище, тому відбувається безупинна передача тепла печі навколишньому повітрю за рахунок конвекції і навколишньому простору за рахунок випромінювання.

Кількість тепла, що витрачається стінами печі вогнетривкого шару можна визначити за формулою:

, (6.12)

де – коефіцієнт теплопередачі шамотної цегли, Вт/(м·°С),

– температура в печі, 1110 °С,

– температура на межі вогнетривкого і теплоізоляційного шару, 230 °С,

– площа стінок печі, м².

Вт/(м·°С).

, (6.13)

де – площа правої і лівої стінок, 8,9 м²,

– площа задньої і передньої стінок, 5,6 м²,

– площа нижньої частини печі, 3,7 м².

м².

кДж.

Кількість тепла, що витрачається стінами печі теплоізоляційного шару можна визначити за формулою:

(6.14)

де – коефіцієнт теплопередачі діатомітової цегли, Вт/(м·°С),

– температура на межі внутрішнього і теплоізоляційного шару, 230 °С,

– температура зовнішніх стінок печі 70 °С.

Вт/(м·°С).

кДж.

Кількість тепла, що витрачається склепінням печі внутрішнього шару можна визначити за формулою:

, (6.15)

де – коефіцієнт теплопередачі шамотної цегли, Вт/(м·°С),

– площа внутрішнього шару, 4 м².

кДж.

Кількість тепла, що витрачається теплоізоляційним шаром можна визначити за формулою:

, (6.16)

де – коефіцієнт теплопередачі теплоізоляційного шару, Вт/(м·°С),

– площа теплоізоляційного шару, 5,75 м².

Вт/(м·°С).

кДж.

Загальні витрати тепла через стіни:

(6.17)

кДж.