Розрахунок зварювальної зони

Середня щільність теплового потоку в зварювальній зоні:

(2.61)

Зміна теплоємності металу в зварювальній зоні:

(2.62)

Час нагрівання металу в зварювальній зоні:

(2.63)

Загальний час нагрівання металу в зварювальній зоні:

(2.64)

Температурна і теплова діаграми нагрівання металу представлені на рисунках 2.1 − 2.2.

Визначення основних розмірів печі

Довжина активного поду печі:

(2.65)

Довжина методичної зони:

(2.66)

Довжина зварювальної зони:

(2.67)

Активна площа поду:

(2.68)

Корисна площа поду:

(2.69)

Напруженість активного поду:

(2.70)

Напруженість корисної площі поду:

(2.71)

Рисунок 2.1 – Температурна діаграма нагріву металу

Рисунок 2.2 – Теплова діаграма нагріву металу

2.1.4 Розрахунок теплового балансу печі до реконструкції Втрати тепла через закриті вікна

На початку розрахунку необхідно визначити бічну поверхню методичної і зварювальної зон за вирахуванням сумарної площі робочих і оглядових вікон.

Оглядові та робочі вікна розташовані симетрично з обох сторін печі. Зазвичай розмір вікон а_вік b_вік приймають рівним 350 465 мм. Відстань між осями вікон приймають: для робочих вікон – 1200 ÷ 1500 мм; для оглядових вікон – 2000 ÷ 2500 мм. Оглядові вікна розташовуються в методичної зоні і на ділянці зварювальної зони з двостороннім обігрівом. Робочі вікна розташовуються на ділянці зварювальної зони з монолітним подом.

Робочі та оглядові вікна закриваються шамотним легкоатлетом товщиною δ = 250 мм. Величина втрат тепла через закриті вікна (заслони) визначається окремо для методичної і зварювальної зон на основі довідкових даних таблиці 2.5.

Таблиця 2.5 − Питомі втрати тепла заслонами та q_вік, Вт/м²

Товщина футеровки, мм	Температура внутрішньої поверхні футеровки, оС
	700	800	900	1000	1100	1200
250	800	970	1160	1395	1655	1935

Приймаємо відстань між оглядовими вікнами методичної зони рівним 2000 мм, між робочими вікнами зварювальної і томильної зони 1500 мм.

Кількість вікон по один бік томильної зони:

n_том = = = 3,0 = 3 шт.

Приймаємо кількість вікон в томильній зоні з урахуванням двох сторін рівним:

2·n_том = 6 шт.

Кількість вікон по один бік зварювальної зони:

n_зв = L_зв10³/1500 = 10³/1500 = 10,2 = 10 шт.

Приймаємо кількість вікон у зварювальній зоні з урахуванням двох сторін у верхній і нижній зонах опалення рівним:

4·n_зв = 40 шт.

Кількість вікон по один бік методичної зони:

n_мет = L_мет10³/2000 = 10³/2000 = 4,5 = 5 шт.

Приймаємо кількість вікон у методичній зоні з урахуванням двох сторін у верхній і нижній зонах рівним:

4·n_мет = 20 шт.

Сумарна площа вікон томильної зони

F_{вік том}= 2n_тома_окb_ок10^-6 = 2335046510^-6 = 0,98 м².

Сумарна площа вікон зварювальної зони:

F_{вік зв} = 4n_зва_вікb_вік10^-6 = 41035046510^-6 = 6,51 м².

Сумарна площа вікон методичної зони:

F_{вік мет} = 4n_мета_вікb_вік10^-6 = 4535046510^-6 = 3,26 м².

Проте враховуючи малий внесок втрат через кладку і тепловий баланс печі, можна взяти середню температуру внутрішньої поверхні кладки: методичної зони на 100^оС нижче середньої температури газового потоку в цій зоні; у зварювальній і томильній зонах на 150^оС нижче середнього газового потоку.

Тоді температура кладки методичної зони складе:

= 950 – 100 = 850^оС.

Питомі втрати теплоти через закриті вікна методичної зони при даній температурі:

Вт/м² (табл. 2.5).

Тоді температура кладки зварювальної та томильної зон складе:

= 1185 – 150 = 1035^oC.

Питомі втрати теплоти через закриті вікна зварювальної та томильної зон при даній температурі:

Вт/м² (табл. 2.5).

Втрати теплоти через закриті вікна (заслони) печі:

(2.72)