5.4.7. Время нагрева в печах-ваннах

Расчет времени нагрева изделий в печах-ваннах прежде всего начинают с оптимальной массы садки, соответствующей допустимому снижению температуры расплава в момент ее загрузки (без образования настыли) на 10÷30^оС[5, 6]

, (58)

где – масса изделия, кг;

– удельная теплоемкость расплава [12,13], Дж/кг∙^оС; – плотность расплава, кг/м³;

– объем расплава, м³;

– удельная теплоемкость изделий при средней температуре металла , Дж/(кг ∙ ^оС);

– начальная температура изделий, ^оС;

– заданная температура ванны, ^оС;

– допустимое падение температуры расплава, ^оС;

– доля тепла, получаемого изделиями в результате снижения температуры расплава от общего количества тепла, необходимого для нагрева изделий (k ≈0,6÷0,9).

Время сквозного прогрева находят по формуле [6]:

, (59)

где – время сквозного прогрева изделия, мин;

– характеризует удельное время прогрева, мин/см;

=12,5 - 0,025( = 800 ^оС) – для среднетемпературных соляных

ванн (750÷950 ^оС); k₁=8 - 0,013(t_н – 1000) – для высокотемпера-

турных соляных ванн (1000÷1300^оС);

– температура нагрева изделий, ^оС;

– характеризует состав ванны, берется из справочных данных

[6];

– объем изделия, см³;

– площадь поверхности изделия, см²;

– критерий формы;

– коэффициент изрезанности.

6. Расчет теплового баланса печи

Тепловой баланс рассчитывается с целью определения количества топлива для горения в топливных печах и мощности печи в электрических печах.

Приходная часть теплового баланса топливных нагревательных и термических печей включает четыре статьи [7, 8]:

- тепло от сжигания газообразного, жидкого или твёрдого топлива;

- физическое тепло, вносимое воздухом, подогретым в рекуператорах и регенераторах;

- физическое тепло, вносимое топливом, подогретым в рекуператорах и регенераторах;

- тепло экзотермических реакций, кроме реакций горения топлива, определяемых суммированием положительных тепловых эффектов реакций в результате окисления поверхностных слоёв нагреваемого металла.

Расходные статьи теплового баланса включают:

– полезное тепло для нагрева заготовок;

– тепло, уносимое уходящими продуктами сгорания;

– тепло от химической неполноты сгорания топлива;

– тепло от механической неполноты сгорания топлива;

– потери тепла теплопроводностью через кладку;

– потери тепла излучением через открытые окна печи;

– потери тепла через зеркало расплавленной соли;

– тепло, уносимое водой;

– тепло, идущее на нагрев металлических приспособлений для крепления, укладки и транспортировки заготовок в печи;

– тепло, аккумулированное кладкой;

–тепло на нагрев защитного газа;

– неучтённые потери.

Работа каждой печи характеризуется рядом показателей, наи­более важными из которых являются температурный режим (калориметрическая температура горения топлива и действительная температура печи), тепловой режим (коэффициент полезного теплоиспользования и коэффициент использования тепла ), производительность (коэффициент полезного действия печи и рабочего пространства) и удельный расход тепла. Результаты расчёта теплового баланса представляют в виде таблицы 10.

Таблица 10

Тепловой баланс печи с роликовым подом

Приход тепла			Расход тепла
Статья прихода	Мощность печи, кВт	Мощность печи, %	Статья расхода	Мощность печи, кВт	Мощность печи, %
	1157,28	87,42		473,36	35,76
	142,99	10,8		615,35	46,48
	23,54	1,78		22,58	1,71
-	-	-		87,24	6,59
-	-	-		111,32	8,41
-	-	-		1,57	0,12
-	-	-		12,39	0,93
Всего	1323,81	100	Всего	1323,81	100

Тепловой баланс электрических нагревательных печей сопротивления проводится с целью определения мощности и теплотехнических показателей печи. В дальнейшем по мощности печи, её геометрическим размерам, напряжению питающей сети, начальной и конечной температурам нагреваемого металла проводят расчёт нагревателей электропечей сопротивления.

Тепловой баланс электрических нагревательных печей сопротивления, в отличие от топливных печей, составляется только для расходной части тепла, которая вычисляется из формулы

(60)

где расходная часть тепла, кВт;

мощность печи, кВт;

общий расход тепла, кВт;

коэффициент запаса мощности, учитывающий возможность падения напряжения в сети против номинального значения, увеличение сопротивления нагревателей с течением времени («старение» нагревателей и т.п.).

Для непрерывно работающих печей , а для печей периодического действия – .

(61)

где полезное тепло, идущее на нагрев металла, кВт;

сумма потерь тепла: теплопроводностью через кладку, излу чением через открытые окна печи, с охлаждающей водой, нагрев приспособлений (муфелей, проложек и др.) и защитного газа, на аккумулирование кладкой, а также неучтённые потери кВт;

потери тепла на короткие тепловые замыкания, кВт.

Потери тепла на короткие тепловые замыкания можно определить

(62)

где потери тепла теплопроводностью через кладку, кВт.