Условные обозначения:

F_в– площадь вагранки;

D– внутренний диаметр вагранки;

q_уд– удельный расход воздуха,

Q_возд– необходимое количество воздуха,

V₂– скорость воздуха в фурменном поясе,

F_ф.п.– общая площадь сечения фурменного пояса, м²;

F_ф.п.н.– площадь сечения фурменного пояса нижнего ряда фурм, м²;

F_ф.п.в.- площадь сечения фурменного пояса верхнего ряда фурм, м²;

H_ф.п.– высота фурменного пояса, м;

δ_ст.ф.п.– толщина стенок фурменного пояса, м;

δ_ст.к.– толщина стенок корпуса, м;

δ_фут.– толщина футеровки, м;

δ_заз– толщина зазора между вагранкой и внутренним диаметром фурменного пояса для верхнего ряда фурм, м;

D_к– диаметр корпуса вагранки, м;

D₁– внутренний диаметр фурменного пояса для фурм верхнего ряда, м;

D₂– диаметр перегородки, разделяющей фурменные пояса для фурм верхнего и нижнего ряда, м;

D₃– наружный диаметр фурменного пояса для нижнего ряда, м;

R_вн.ф.в.– радиус внутренней поверхности фурменных поясов для верхнего ряда, м;

R_вн.ф.н.– радиус внутренней поверхности фурменных поясов для нижнего ряда, м;

R_{нар.ф.н.}– радиус наружной поверхности фурменных поясов для нижнего ряда, м;

R_{нар.ф.в.}– радиус наружной поверхности фурменных поясов для верхнего ряда, м;

– радиус внутренней поверхности фурменных поясов для фурм верхнего ряда, м;

– Радиус наружной поверхности фурменных поясов для фурм верхнего ряда, м;

– радиус внутренней поверхности фурменных поясов для фурм нижнего ряда, м;

– радиус наружной поверхности фурменных поясов для фурм нижнего ряда, м;

W_ф.п.в.– объем фурменного пояса для фурм верхнего ряда, м;

W_ф.п.н.– объем фурменного пояса для фурм нижнего ряда, м;

– площадь сечения общего воздуховода, м²;

– диаметр общего воздуховода, м;

– расход воздуха через фурмы нижнего ряда, м³/ч;

– расход воздуха через фурмы верхнего ряда, м³/ч;

– Площадь сечения воздуховода для нижнего ряда фурм, м²;

– площадь сечения воздуховода для верхнего ряда фурм, м²;

– диаметры воздуховодов для нижнего ряда фурм, м;

– диаметры воздуховодов для нижнего ряда фурм, м;

– площадь поперечного сечения для патрубков нижнего ряда фурм, м²;

– площадь поперечного сечения для патрубков верхнего ряда фурм, м²;

– диаметр поперечного сечения для патрубков нижнего ряда фурм, м;

– диаметр поперечного сечения для патрубков верхнего ряда фурм, м;

– площадь шихты вагранки, м²;

– высота горна, м;

– фактический объем горна, м³;

– общая высота холостой коксовой колоши, м;

– объем холостой коксовой колоши, м³;

– масса холостой коксовой колоши, кг;

h_p.к– высота рабочей колоши, м;

– объем рабочей коксовой колоши, м³;

Γ_м.к.– объемная плотность металлической шихты равная 2500 кг/м³;

– полезная высота вагранки, м;

– объем колоши флюса, м³;

– масса флюсовой колоши (в среднем составляет 20 кг);

– удельный вес флюсовой колоши (в среднем 1800 кг/м³).

Расчет размеров фурменных поясов.

Определим площадь вагранки:

По заданным в задании параметрам найдем

Принимаем удельный расход воздуха q_уд= 130. Тогда необходимое количество воздуха составит

Подставив значения получим

Примем скорость воздуха равную V₂= 3Тогда общая площадь сечения составит

После подстановки известных значений получим

Учитывая, что распределение дутья между нижним и верхним рядами фурм равно 60:40, определим площади сечения соответственно нижнего и верхнего фурменного пояса:

Принимая высоту фурменного пояса равной H_Ф= 0,7 м, Тогда найдем ширину фурменного пояса прямоугольного сечения для нижнего и верхнего ряда фурм:

В итоге получаем: для нижнего ряда фурм B_ф.п.н,= 394 мм, а для верхнего -B_ф.п.в,= 263 мм.

Размеры фурменных поясов определим исходя из следующих конструктивных решений. Примем расстояние между рядами фурм (по оси) равным 700 мм = 0,7 м, толщина стенок корпуса фурм 7 мм. Выступ крепежного фланца равен 12 мм. Материал сталь ст3.

Толщину огнеупорной футеровки принимаем равной 295 мм (по размерам шамотного кирпича 65*113*230). Толщину стенки корпуса вагранки принимаем равной 12 мм. Зазор между корпусом вагранки и внутренним диаметром фурменного пояса для верхних фурм равен 150 мм. Толщина стенок фурменных поясов δ_ст.ф.п.= 4 мм.

Тогда наружный диаметр корпуса вагранки составит

Внутренний диаметр фурменного пояса для фурм верхнего ряда составит

Диаметр перегородки, разделяющей фурменные пояса для фурм верхнего и нижнего ряда, или внутренний диаметр фурменного пояса для верхнего ряда фурм, составит

Наружный диаметр фурменного пояса для нижнего ряда фурм составит

Учитывая тип фурменных поясов (прямоугольного сечения кольцевого коллектора) и конструктивные особенности, примем следующие размеры радиусов, образующие внутренние и наружные поверхности фурменных поясов для фурм нижнего и верхнего ряда (в свету):

Определим объемы фурменных поясов для фурм верхнего и нижнего ряда, что необходимо для расчета предохранительных клапанов безопасности

Расчет воздухоподводящей системы

Определим площадь общего воздуховода (от воздуходувки до «развилки» на воздуховоды для нижнего и верхнего фурменных поясов). Для расчета принимаем расход воздуха, поступающего в вагранку, равным м³/ч. Скорость воздуха примем исходя и производительности печи 5 т/ч. Она составит 12 м/с (V₁). Найдем площадь сечения воздуховода из выражения

Тогда внутренний диаметр общего воздуховода составит

Из сортамента стандартных труб по ГОСТ 10704-76 выбираем ближайшую по размеру трубу с наружным диаметром 406.4 мм и толщиной стенки 4 мм, у которой внутренний диаметр равен 406,4 – 2*4 = 398,4 мм.

Исходя из принятого соотношения расхода воздуха между нижним и верхним рядом фурм (60:40), определяем расход воздуха через все фурмы нижнего и верхнего рядов соответственно:

Максимально допустимую скорость воздуха в воздуховодах для нижнего и верхнего ряда фурм пример из рекомендации представленных в методических указаниях к курсовому проекту [1]. Она составит 15 (V₁) м/с. Тогда аналогично расчету размеров общего воздуховода определим размеры для нижнего и верхнего ряда фурм:

Внутренние диаметры воздуховодов для нижнего и верхнего ряда фурм составят соответственно:

Из сортамента стандартных труб по ГОСТам находим ближайшие размеры труб: dс толщиной стенки 4 мм ее внутренний диаметр,dс толщиной стенки 4 мм ее внутренний диаметр.

Рекомендуемое в учебно-методическом пособии [1] количество фурм для вагранки производительностью 5 т/ч составляет 6. Фурмы верхнего ряда размещаются в горизонтальном сечении посередине между фурмами нижнего ряда в шахматном порядке. Расстояние между рядами фурм примем равным 800 мм.

Определим размеры воздуховодов, или патрубков, для каждой фурмы нижнего и верхнего ряда на участках от соответствующего фурменного пояса до фурм. Площади поперечного сечения этих патрубков и их диаметры в свету составят

Диаметры соответственно

Из сортамента стандартных труб по ГОСТам подберем следующие размеры: для нижнего ряда фурм наружный диаметр патрубка составит 114 мм с толщиной стенки 3 мм, для верхнего ряда фурм наружный диаметр 95 мм с толщиной стенки 3,2 мм.