Участок сварочной зоны с монолитным подом

Время нагрева металла на этом участке:

где  – длина монолитного пода ( = 5 м)

Критерий Фурье:

Fo .

Физические константы принимаются при среднемассовой конечной температуре .

Теплоемкость металла:

Коэффициент температуропроводности:

м²/час;

Из рис.2 .

Fo

Критерий Био:

Bi .

Коэффициент теплоотдачи в конце нагрева:

Bi

Из приложения 9:

Перепад температур в начале участка:

, °C.                                                  

Удельный тепловой поток в начале участка:

q₂ = 2·λ·∆t₂/S, Вт/м²,                                                   

Температура поверхности металла при переходе на монолитный под:

Среднемассовая температура металла:

t_м2 = t_п2 - 2·∆t₂/3, °С.                                                 

Температура на оси заготовки:

t_c2 = t_п2 - ∆t₂, °С.

Участок сварочной зоны с двухсторонним обогревом

Средний тепловой поток на участке:

, соответствующие t_М2, определяем по рис.3.:

Приращение теплосодержания:

Время нагрева на участке:

, час.    

Общее время нагрева:

 τ = τ₁ + τ_{2 +} τ₃, час

Удельная продолжительность нагрева:

 z = 60·τ /(2·S·100), мин/см.                                               

Расчет основных параметров

Расчёт основных параметров методической печи и уточнение ранее принятых размеров проводиться после определения времени нагрева заготовок в печи.

Емкость печи:

Длина активного пода:

 L_акт  = Е/(2·S·l·ρ·n), м.

Длина методической зоны:

 L_мет = L_акт * τ₁/τ , м.                                                      

Длина сварочной зоны с монолитным подом:

Длина сварочной зоны с двухсторонним обогревом:

Площадь активного пода:

 Площадь полезного пода:

Напряженность активного пода:

Напряжённость полезного пода:

После определения основных размеров выбираем и вычерчиваем профиль рабочего пространства печи. Если печь имеет значительную длину, то сварочную зону разбиваем на несколько поддон. Расстояние между опорными трубами составляет 1000 мм. Смотровые и рабочие окна располагаются симметрично с обеих сторон печи. Смотровые окна располагаются в методической зоне и на участке сварочной зоны с двухсторонним обогревом. Рабочие окна располагаются на участке сварочной зоны с монолитным подом. В сварочной зоне на участке с двухсторонним обогревом располагается 34 смотровых окон , а на участке с монолитным подом – 14 рабочих окон. Количество окон выбирается в зависимости от расстояния между осями окон, которое принимается для рабочих окон 1250 мм, для смотровых окон – 1700 мм.

Общая площадь окон в сварочной зоне:

в методической зоне располагается 2 смотровых окна. Расстояние между осями 1,8 м.

Общая площадь окон в методической зоне:

Размеры торцевых окон посада и выдачи:

где h_ок  - высота окна.

3. Тепловой баланс печи

Приход тепла:

Тепло горения топлива:

где В – расход топлива, кг/с;

Тепло, внесенное подогретым воздухом и топливом (газом):

Тепло, выделившееся при окислении железа:

, кВт.                                            

 Расход тепла

Полезное тепло на нагрев металла:

, кВт.                             

Потери тепла с уходящими газами:

Потери тепла теплопроводностью:

где  – средняя температура внутренней поверхности кладки, ^оС;

 – температура окружающего воздуха, ^оС;

 и  – соответственно толщина огнеупорной кладки и изоляции, м;

 и  – соответственно коэффициенты теплопроводности огнеупорной кладки и изоляции, Вт/м·К;

– коэффициенты конвективной теплоотдачи от стенок и окружающего воздуха,

;

 – площадь поверхности кладки, м².

Потери тепла теплопроводностью определяются как сумма потерь свода и стен сварочной и методической зон:

где  и  - потери тепла теплопроводностью через стены и свод в методической зоне;

и - потери тепла теплопроводностью через стены и свод в сварочной зоне;

1,2 – коэффициент, учитывающий повышение потерь тепла через швы кладки.

Средняя температура внутренней поверхности кладки  определяется следующим образом.

Сварочная зона:

Безразмерные температуры:

Средняя температура внутренней поверхности кладки:

Методическая зона:

Средняя температура поверхности металла:

Средняя температура газов в методической зоне:

Безразмерные температуры:

Средняя температура внутренней поверхности кладки:

Тепловые потери через свод в сварочной зоне.

Температура на границе слоев огнеупора и изоляции:

Средняя температура слоя огнеупора:

Средняя температура слоя изоляции:

Коэффициенты теплопроводности динаса:

Коэффициенты теплопроводности изоляции:

Потери тепла теплопроводностью :

Температура на границе слоев огнеупора изоляции не должна превышать максимально допустимого значения для материала изоляции:

Правильность принятых средних температур слоев: ºС

Тепловые потери через стены сварочной зоны:

где

Температура по границе слоев огнеупора и изоляции: °С

Проверка правильности принятых средних температур слоев:

Расхождение между принятым значением средних температур и подсчитанным по формулам допустимо, так как погрешности меньше 20 %.

 = 0%,

 = 0%,

 = 0%.

Аналогично определяем тепловые потери через свод и стены методической зоны:

Тепловые потери через свод методической зоны:

Потери тепла теплопроводностью :

Температура на границе слоев огнеупора и изоляции:

Проверка правильности принятых средних температур слоев:

Тепловые потери через стены в методической зоне:

Температура на границе слоев огнеупора и изоляции:

Проверка правильности принятых средних температур слоев:

Расхождение между принятым значением средних температур и подсчитанным по формулам допустимо.

Потери тепла теплопроводностью определяются как сумма потерь свода и стен сварочной и методической зон: