Стена под уровнем расплава

1.2.1 Расчёт 1-го огнеупорного слоя.

Принимая во внимание, что температура внутренней поверхности рабочего слоя равна температуре расплава Тп.р.=1093 , высота стены Н=2,58м, а основность расплава О=1,7 , по данным таблицы 3.7 и приложения 13 [1] устанавливаем, что в данных шлаках при заданной температуре хорошо будет стоять хромитопериклазовый огнеупор (ГОСТ 5381-93)со следующими параметрами:

Т_пр=1700 , λ=2,04-38,4*10^-5T

По таблице 3.14 [1] выбираем толщину рабочего слоя: δ=0,23м.

В соответствии с условием температура наружной поверхности стенки под уровнем расплава не должна превышать 70 ºС. По таблице 3.13 [1] определяю плотность теплового потока от вертикальной стенки в окружающую среду: q_oc=641 Вт/м².

Задаёмся приближённым значением: Т’₁=0,8Т_вн=0,8*1093=874,4 ºС, тогда:

Уточняем температуру наружной поверхности 1-го слоя:

Относительная погрешность расчёта:

Уточняем коэффициент теплопроводности 3-го слоя:

Уточняем температуру наружной поверхности 1-го слоя:

Относительная погрешность расчёта:

Окончательно получаем:

Принимаем: Т₁=1003,63 ⁰С, δ₃=0,23 м, λ₃=0,164 Вт/мК.

1.2.2 Расчёт 2-го огнеупорного слоя.

По приложению 14 и таблице 3.10 [1], выбираем к установке шамотный легковес ШЛ-0.9(ГОСТ 5040-78) со следующими рабочими свойствами: Т_пр=1270 , λ=0,291+23,3*10^-5T Вт/мК.

Из конструктивных соображений принимаем толщину слоя легковеса: δ=0,23м

Задаём приближённое значение Т₂=700

Рассчитаем коэффициент теплопроводности 2-го слоя:

Уточняем температуру наружной поверхности 2-го слоя:

Относительная погрешность расчёта:

Окончательно принимаем: Т₂=700 ^оС

Принимаем: Т₂=700 ⁰С, δ₃=0,23 м, λ₃=0,4895 Вт/мК.

1.2.3 Расчёт 3-го огнеупорного слоя.

Вкачестве материала 3-го слоя по приложению 14 [1] выбираем шамотный ультралегковес ШЛ-0,4 (ГОСТ 5040-78) со следующими рабочими параметрами: λ=0,058+17,4*10^-5T Вт/мК, Т_пр=1150 ^оС.

Рассчитаем коэффициент теплопроводности 3-го слоя:

Толщина 3-го слоя:

Т.к. 0,123 не кратно 0,115 (стандартный размер о/у кирпича 230х115х65 мм) принимаем δ₂=0,115 м

Температура наружной поверхности 3-го слоя:

Уточняем коэффициент теплопроводности 3-го слоя:

Уточняем температуру наружной поверхности 3-го слоя:

Относительная погрешность расчёта:

Уточняем коэффициент теплопроводности 3-го слоя:

Уточняем температуру наружной поверхности 3-го слоя:

Относительная погрешность расчёта:

Уточняем коэффициент теплопроводности 3-го слоя:

Уточняем температуру наружной поверхности 3-го слоя:

Относительная погрешность расчёта:

Окончательно получаем:

Принимаем: Т₂=133,64 ⁰С, δ₃=0,115 м, λ₃=0,13 Вт/мК.

1.2.4 Расчёт 4-го огнеупорного слоя.

Т.к. 133,64>70 ⁰С, принимаем решение использовать кремнезёмистую обмазкусо следующими рабочими свойствами:Т_пр=1600 ^оС; λ=0,65+46*10^-5T Вт/мК(по приложению 18 [1]).

Рассчитаем коэффициент теплопроводности 4-го слоя:

Толщина 4-го слоя:

Принимаем: δ₄=0,069 м, λ₄=0,697 Вт/мК.

Определение расчетного значения плотности теплового потока в окружающую среду

Расчет верен.

Суммарная толщина стены: δст2= δ₁+δ₂+δ₃+δ₄=0,23+0,23+0,115+0,069=0,64 м, следовательно нижняя часть вертикальной печи больше нижней: δ_ст2>δ_ст1=0,64>0,61

1.3 Расчёт свода.

1.3.1 Расчёт 1-го огнеупорного слоя.

По таблице 3.7 и приложению 13 [1] принимаем к установке динасовый огнеупор(ГОСТ 4159-79) со следующими рабочими свойствами: λ=1,23+70*10^-5Т Вт/мК, Т_пр=1650-1700 ^оС

По таблице 3.14 [1] принимаем толщину 1-го рабочего слоя δ₁=0,23 м

Плотность теплового потока через свод в окружающую среду определяем по таблице 3.13 [1]: q_ос=5164 Вт/м²

Принимаем температуру наружной поверхности свода: Т’₁=0,8*Т_вн=0,8*1457=1165,6^оС;

Рассчитаем коэффициент теплопроводности 1-го слоя:

Температура наружной поверхности 1-го слоя:

Уточняем коэффициент теплопроводности 1-го слоя:

Уточняем температуру наружной поверхности 1-го слоя:

Относительная погрешность расчёта:

Окончательно получаем:

Принимаем: Т₁=891,726 ⁰С, δ₁=0,23 м, λ₁=2,056 Вт/мК.

1.3.2 Расчёт 2-го огнеупорного слоя.

Выбираем в качестве 2-го (теплоизаляционного) слоя по приложению 16 [1] каолиновую вату 2-8мкм со следующими рабочими свойствами: λ=0,116 Вт/мК, Т_пр=1100.

Рассчитаем толщина 2-го слоя:

Принимаем: δ₂=0,014 м, λ₂=0,116 Вт/мК.

Суммарная толщина свода: δ_СВ=δ₁+δ₂=0,23+0,014=0,244 м

Определение расчетного значения плотности теплового потока от свода в окружающую среду:

Ошибка плотности теплового потока:

Расчёт верен.

1.4 Расчёт подины.

1.4.1 Расчёт 1-го огнеупорного слоя.

Так как основность расплава О=1,7 по приложению 13 и табл. 3.7 [1] хромитопериклазовый огнеупор (ГОСТ 5381-93) со следующими рабочими свойствами: Т_пр=1700ºС, λ=2,04-38,4*10^-5T Вт/мК.

Принимаем толщину 1-го слоя: δ₁=0,46 м

По таблице 13 [1] определяем плотность теплового потока через под: Вт/м²

Рассчитаем температуру расплава на дне ванны: Т_рд=Т_рп-h*Пад.темп.=1093-0,838*105=1005,01 ^оС;

Предварительно принимаем тем-ру наружного слоя: Т’₁=0,8*Т_рд=0,8*1005,01=804,01 ^оС;

Рассчитаем коэффициент теплопроводности 1-го слоя:

Температура наружной поверхности 1-го слоя:

Относительная погрешность расчёта:

Уточняем коэффициент теплопроводности 1-го слоя:

Уточняем температуру наружной поверхности 1-го слоя:

Относительная погрешность расчёта:

Окончательно получаем:

Принимаем: Т₁=646,27 ⁰С, δ₂=0,46 м, λ₃=1,72 Вт/мК.

1.4.2 Расчёт 2-го огнеупорного слоя.

В качестве 2-го огнеупорного слоя по таблице 3.10 и приложению 13 [1] выбираем шамотный огнеупор ШВ (ГОСТ 390-83) со следующими рабочими свойствами: λ=0,84+58*10^-5*T Вт/мК, Т_пр=1250-1400 ^оС.

Принимаем толщину слоя шамота: δ₂=0,325 м (5 кирпичей на плашку).

Задаём температуру Т₂=500 ^оС;

Рассчитаем коэффициент теплопроводности 2-го слоя:

Уточняем температуру наружной поверхности 2-го слоя:

Относительная погрешность расчёта:

Уточняем коэффициент теплопроводности 2-го слоя:

Уточняем температуру наружной поверхности 2-го слоя:

Относительная погрешность расчёта:

Уточняем коэффициент теплопроводности 2-го слоя:

Уточняем температуру наружной поверхности 2-го слоя:

Относительная погрешность расчёта:

Окончательно получаем:

Принимаем: Т₂=254,37 ⁰С, δ₂=0,325 м, λ₃=1,1 Вт/мК.

1.4.3 Расчёт 3-го теплоизоляционного слоя.

В качестве 3-го слоя по приложению 15 [1] принимаю диатомитовую обожженную крошку в засыпке: Т_пр=900ºС, λ=0,012+17,4*10^-5T Вт/мК.

Рассчитаем коэффициент теплопроводности 3-го слоя:

Рассчитаем толщину 3-го слоя:

Принимаем: δ₃=0,0047 м, λ₃=0,044 Вт/мК.

Определение расчетного значения плотности теплового потока от пода в окружающую среду.

;

Ошибка плотности теплового потока:

Расчёт верен.

Суммарная толщина пода: δ_под=δ₁+δ₂+δ₃=0,46+0,325+0,0047=0,79 м.