2.1.3 Розрахунок нагрівання металу до реконструкції

Відповідно до постанови завдання розрахунок нагрівання металу виконується з метою визначення часу нагрівання металу і розмірів печі з прийнятими параметрами температурного режиму.

Теплофізичні властивості вуглецевої сталі марки У12 представлені в таблиці 2.3 та 2.4.

Таблиця 2.3 − Коефіцієнт теплопровідності вуглецевої сталі марки У12

t, oC	0	200	400	600	800	1000	1200	1250
λ, Вт/(м·К)	45,2	42,4	37,2	32,0	23,7	26,0	28,6	28,6

Таблиця 2.4 − Питома теплоємність вуглецевої сталі марки У12

t, oC	0	200	400	600	800	1000	1200	1250
I, кДж/кг	0	100,9	213,9	351,3	553,9	670,9	783,0	817,7

Середньомасова температура заготовки в кінці нагріву:

(2.33)

Ентальпія металу в кінці нагріву I_к відповідно до табл. 2.4 становитиме 744,7 кДж/кг.Коефіцієнт теплопровідності λ_к відповідно до табл. 2.3 складе 27,43 Вт/(м·К).

Щільність теплового потоку на поверхню заготовки в кінці нагріву:

(2.34)

Розрахункова температура газів у зварювальній та томильній зонах:

(2.35)

Фізичне тепло повітря внесеного в піч, що припадає на 1 м³ палива:

(2.36)

де І_в − ентальпія 1 м³ повітря при температурі підігріву в рекуператорі печі

t_в = 370 ^оС, кДж/м³.

Фізичне тепло продуктів згорання на виході зі зварювальної зони, що припадає на 1 м³ палива:

(2.37)

де І_зв - ентальпія 1 м³ продуктів згорання при температурі зварювальної зони t_зв = 1200^оС та заданому складі, кДж/м³.

Кількість тепла, випромінюване зі зварювальної зони в методичну:

(2.38)

де = 0,15 МВт/м² – щільність теплового потоку випромінюванням зі зварної зони в методичну, прийнята з досвіду експлуатації печей.

Орієнтовна загальна теплова потужність печі, МВт:

(2.39)

де – q_уд питома витрата тепла на нагрівання металу, МДж/кг. Приймаємо q_уд рівним 2,30 МДж/кг.

Фізичне тепло продуктів згорання на виході з печі, що припадає на 1 м³ палива:

(2.40)

де І_ух – ентальпія 1 м³ продуктів згорання при температурі на виході з печі

t_ух = 700^оС та заданому складі, кДж/м³.

Коефіцієнт використання тепла палива (КИТ):

- зварювальної та томильної зони

(2.41)

- всієї печі

(2.42)

Зміна теплоємності металу в печі:

(2.43)

де І₀ = 10 кДж/кг ентальпія металу в кінці нагріву відповідно з табл. 2.4.