Особенности расчёта многозонных методических печей

При наличии в методической печи нескольких зон можно, приняв погонную мощность нагревателей в пределах каждой зоны постоянной,

1) выдержать желательную скорость нагрева;

2) установить в первых зонах, где изделия ещё холодные, максимальную погонную мощность нагревателей в целях форсирования в них процесса нагрева, и в то же время обеспечить возможность выравнивания температурных перепадов в последней зоне;

3) обеспечить сравнительно небольшие колебания температуры нагревателей по длине печи и тем самым хорошее их использование.

Длины отдельных зон могут быть и одинаковыми, и различными. В основном они выбираются исходя из конструктивных соображений; желательно лишь, чтобы они были не очень велики (1,5…2,5 м для горизонтальной печи и 1…1,5 м для вертикальной) и не очень отличались друг от друга.

Когда задана кривая нагрева изделий во времени, определение суммарного времени пребывания изделий в печи и длины печи L не составляет затруднений, так как последняя связана с временем нагрева t соотношением

,

(46)

где E — заданная производительность печи; g — погонная загрузка.

Если длина печи определена, то её можно разбить на зоны. По кривой нагрева для начала и конца каждой зоны определяют температуры изделий, а по ним — удельные тепловые потоки зон: для плиты

,

(47)

а для цилиндра

.

(48)

Здесь q_п — постоянный тепловой поток зоны; t_{кон.пов.изд} и t_{нач.пов.изд} — температуры изделий в конце и в начале зоны.

Выражения (47) и (48) действительны для всех зон, кроме первой; для неё должно быть учтено время начального периода нагрева t₁.

Полученные значения q_п должны быть проверены с точки зрения допустимых температур печи:

,

(49)

где T_п — максимально допустимая с точки зрения стойкости нагревателей температура печи; — температура поверхности изделий в конце данной зоны.

При предварительных расчётах температура печи может приниматься меньшей на 50°C значений температур, рекомендуемых для нагревателей.

Когда кривая нагрева не задана, строим её исходя из возможного приближения к оптимальной кривой, соответствующей нагреву при t_п = const. Для этой цели, задаваясь длиной зон 1,5…2,5 м и определяя соответствующее время пребывания изделий в каждой зоне, находим удельный тепловой поток для последней зоны, температура изделий в которой известна (конечная).

Из выражений

(50)

и

(51)

можно определить температуру поверхности изделий в начале последней зоны или, что то же самое, в конце предыдущей зоны, что позволит найти удельный тепловой поток этой зоны. Действуя таким образом, получаем температуры изделий в каждой зоне и, дойдя до начальной температуры их нагрева, строим кривую нагрева изделий. Если число зон получится дробным, то надо скорректировать их длины в ту или иную сторону, а затем повторить расчёт, начиная с последней зоны, и получить температуры изделий в начале и конце каждой зоны и удельные тепловые потоки. Зная время пребывания в зоне t и её длину, можно по соотношению уточнить производительность печи или загрузку на 1 м длины печи.

В тех случаях, когда задана максимально допустимая скорость нагрева изделий v (°C/ч), максимальный удельный тепловой поток не должен превосходить: для пластины

,

(52)

а для цилиндра

.

(53)

Обычно v_макс задаётся для первой зоны.

Если задан максимально допустимый перепад температур в изделии Dt, то максимальный удельный тепловой поток не должен быть больше, чем

(54)

для пластины и

(55)

для цилиндра.

Обычно Dt_макс задаётся для последней зоны.

ТЕПЛОВОЙ РАСЧЁТ ПЕЧИ