Расчет методической зоны печи

Определим средний угловой коэффициент излучения кладки на металл и эффективную длину:

Определяем степень черноты углекислого газа и водяных паров

ε_СО2^. = 0,129 ε_Н2О= 0,123

Коэффициент β учитывает более интенсивное излучение водяных паров в смеси по сравнению с СО₂ и равен

Перерасчет степени черноты для методической зоны с коэффициентом β:

ε_г = ε_СО2 + ε_Н2О·β=0,129+1,063∙0,123=0,26

Рассчитываем коэффициент излучения системы газ – кладка –металл для методической зоны (ε_ме = 0,75):

С₀=5,67 Вт/(м²·К⁴) - коэффициент лучеиспускания АЧТ; ε_м=0,75 - степень черноты металла; ε_г - степень черноты газа.

Примем теоретические температуры поверхности и середины слитка:

Определяем лучистый коэффициент теплоотдачи в методической зоне:

Найдем реальные температуры поверхности и середины металла в конце методической зоны:

Вычислим число Био:

Определим число Фурье

По Bi и F_o используя номограмму, находим

Используя номограммы, определим температурный критерий:

Реальные температуры поверхности и середины металла:

По таблице теплотехнических свойств определяется коэффициент теплопроводности λ, теплоемкость с, плотность ρ,

λ = 45 Вт/(м°С);

с = 524 Дж/(кг°С);

ρ = 7850 кг/м³

Определяем коэффициент температуропроводности:

Число Фурье: F₀ =1,3 тогда:

Расчет сварочной зоны печи:

Определим эффективную длину:

=2,6 =2,6-1=1,6

Определяем парциальное давление излучающих газов:

Определяем температуру металла в зоне:

Находим значения степени черноты по таблицам:

Коэффициент β учитывает более интенсивное излучение водяных паров в смеси по сравнению с СО₂ и равен

Перерасчет степени черноты для сварочной зоны с коэффициентом β:

Найдем угловой коэффицент излучения кладки на металл:

Рассчитываем коэффициент излучения системы газ – кладка –металл для сварочной зоны (ε_м = 0,75), С₀=5,67 Вт/(м²·К⁴)- коэффициент лучеиспускания АЧТ; ε_ме - степень черноты металла; ε_г - степень черноты газа.

Определяем лучистый коэффициент теплоотдачи в сварочной зоне:

Найдем температуру середины металла в конце сварочной зоны:

Вычислим число Био:

Определим число Фурье

По Bi и F_o используя номограмму, находим

Находим конечную температуру середины слитка:

Теплофизические свойства заготовки при данной температуре:

ρ = 7850 кг/м³;

λ = 38 Вт/(м·°С);

с = 524 Дж/(кг·°С).

По этим данным найдем коэффициент температуропроводности сварочной зоны:

Число Фурье: F₀ = 1,6 тогда :

Расчет томильной зоны печи:

Теплофизические свойства заготовки:

ρ = 7850 кг/м³;

λ = 38 Вт/(м·°С);

с = 524 Дж/(кг·°С).

По этим данным найдем коэффициент температуропроводности томильной зоны:

Число Фурье определяем по нанограмме отношения

F₀ = 0,6 тогда :

Основные размеры печи

По заданной производительности печи определим длину каждой зоны:

L_i = (Р·τ)/(S · L_дл. · ρ_ме(i) · n), где,

n - нарядность укладки

Р - производительность печи

τ - время

ρ –плотность металла

Для методической зоны: L = 80·10³ ∙4325/(0,26 · 3 · 7850 ∙3∙3600)= 5,23 м

Для сварочной зоны: L = 80·10³ ∙3841/(0,26 · 3 · 7850 · 3 ∙ 3600) = 4,65 м

Для томильной зоны: L = 80·10³ ∙1102/(0,26 · 3 · 7850 · 3 ∙ 3600)= 1,33 м

Определим действительную длину:

L_i^дейст. = L_пов.^теор./к₃,

где к₃ = 0,98 – коэффициент, учитывающий длину заготовки , тогда

L_мет.^дейст. = 5,3 м; L_св.^дейст. = 4,7 м; L_том.^дейст. = 1,36 м

К длине томильной зоны добавляется участок в 1,2 - 1,5 м, учитывающий захолаживание металла из окна выгрузки:

L_∑ = L_мет.^дейст + L_св.^дейст. + L_том.^дейст. = 5,3+4,7+2,86=12,86 м

Рассчитаем нагруженность габаритного пода:

H_г. = Р/ L_∑ · L_шир. = 80 ∙ 10³/(12,86 · 0,26) = 23926 кг/(час · м²).

Список используемой литературы

1. Степанцова Л. Г. Расчет нагревательных печей: Учебное пособие для курсового и дипломного проектирования. – Челябинск: ЧПИ, 1989. – 44с.

2. Мастрюков Б.С. Теория конструкции и расчеты металлургических печей. М.: Металлургия, 1986. 376с.