Период выдержки

В течение периода выдержки средняя температура продуктов сгорания равна t_г = 1300 °С, поверхности металла t_м = 1250 °С, кладки t_к = 0,5(t_г +

+ ) = 0,5(1300+1250)=1275 °С. В конце периода выдержки перепад температур по сечению заготовки Δt_кон = 50 °С. Тогда степень выравнивания

;

По кривой 1 графика на рис. 19 находим значение критерия Фурье для периода выдержки Fo_в = 0,4. Тогда продолжительность периода выдержки будет равна

Общее время пребывания металла в печи

τ_Σ = τ_н + τ_в = 16491+9141=25632 с (≈7,2 ч)

Распределение температур показано на рис.66.

Тепловой баланс печи

Поскольку тепловая нагрузка печи различна в период нагрева и в период выдержки. То тепловой баланс составляем отдельно для каждого периода.

Тепловой баланс периода нагрева

Приход тепла

1. Тепло от горения топлива

где В_н – расход мазута в период нагрева, кг/с

2. Тепло от окисления металла

Здесь а = 0,02 кг/кг – угар металла в печи;

M = bhlρ = =0,6·0,7·2,2·7850=7253,4 кг – масса заготовки;

ρ = 7850 кг/м³ – плотность хромистой стали.

Поскольку все это количество тепла выделилось при окислении металла за все время нагрева и выдержки, примем, что в период нагрева выделяется половина тепла, т.е.

Расход тепла

1. Тепло, затраченное на нагрев металла

где значения энтальпии хромистой стали при температурах и

2. Тепло, уносимое продуктами сгорания

здесь

= (1432 К)

- средняя за период нагрева температура уходящих продуктов сгорания; с_д – теплоемкость продуктов сгорания при .

CO₂ + SO₂ …

H₂O …

O₂ …

N₂ …

____________________________________

кДж/(м³·К)

CO₂ + SO₂ =

H₂O =

O₂ =

N₂ =

____________________________________

кДж/(м³·К)

Значения теплоемкостей газов берем из приложения I.

3. Тепло, аккумулированное кладкой

Поскольку стены и под печи выполнены двухслойными, то тепло, аккумулированное кладкой, следует вычислять по формуле

Средняя температура слоя шамота в конце периода нагрева принимаем

°С

слоя диатомита

°С

Объем шамотной кладки

V_ш = δ_ш(2HL + 2HB + 2BL) = 0,15(2·1,7·2,7+2·1,7·1,6+2·1,6·2,7)=3,489 м³

Объем диатомитовой кладки

V_д = δ_д(2HL + 2HB + 2BL) = 0,3(2·1,7·2,7+2·1,7·1,6+2·1,6·2,7)=6,978 м³

4.Неучтенные потери принимаем равными 10 % от тепла горения топлива

Составляем уравнение теплового баланса для периода нагрева, решая которое относительно В_н, получим В_н = 0,03 кг/с (112 кг/ч).

+=+++

659 +0,82=5,45+361,5+2,63+65,9

=0,03134715

Результаты расчета теплового баланса периода нагрева сводим в расчётную таблицу.

Статьи прихода	кДж ∙ (%)	Статьи расхода	кДж ∙ (%)
Тепло от горения топлива	2065,8(96,18)	Тепло на нагрев металла	545 (25,37)
Тепло экзотермических реакций	82 (3,82)	Тепло уносимое уходящими газами	1133,2(52,76)
		Тепло аккумулируемое кладкой	263(12,25)
		Неучтённые потери	206,6 (9,62)
Итого:	2147,8 (100)	Итого:	2147,8(100)

Тепловой баланс периода выдержки:

Приход тепла

1.

2.

Расход тепла

1.

2.

3. Средняя температура слоя шамота в конце периода выдержки принимаем

°С;

слоя диатомита

°С

4.Потерями тепла теплопроводностью через футеровку пренебрегаем.

5.

Составляя и решая уравнение теплового баланса, находим В_в=0,053 кг/с

+=+++

365,4 +0,41=0,5433+36,54+5,216+228,78

=0,053450239

Результаты расчета теплового баланса периода выдержки сводим в расчётную таблицу.

Статьи прихода	кДж ∙ (%)	Статьи расхода	кДж ∙ (%)
Тепло от горения топлива	1953,07(97,94)	Тепло на нагрев металла	54,3 (2,72)
Тепло экзотермических реакций	41 (2,06)	Тепло уносимое уходящими газами	1229,83(61,32)
		Тепло аккумулируемое кладкой	521,6 (26,16)
		Неучтённые потери	195,31 (9,8)
Итого:	1994,04 (100)	Итого:	1994,04 (100)

Удельный расход тепла равен