Кольцевая печь с вращающимся подом

;

;

.

Решение уравнения теплопроводности в критериальной форме:

На I участке:

,

где:  - переменная изменяется линейно во времени;

         - начальная температура окружающей среды;

         v- скорость изменения температуры окружающей среды, ;

         t- конечная температура искомой точки;

          - температура окружающей среды в момент времени.

;

.

Относительные температуры, входящие в решение уравнения  теплопроводности:

;

.

Функции для вычисления температуры поверхности заготовки:

 

Конечная температура  поверхности заготовки:

.

Функции для вычисления температуры центра заготовки:

 

Конечная температура  центра заготовки:

 .

Средняя по сечению температура  заготовки в конце расчетного участка:

.       

На II участке:

.

где: - температура поверхности тела в начальный момент времени.

Относительные температуры, входящие в решение уравнения  теплопроводности:

;

;

.

где: - температура середины тела в начальный момент времени.

Функции для вычисления температуры поверхности заготовки:

 

 

Конечная температура  поверхности заготовки:

.

Функции для вычисления температуры центра заготовки:

 

 

Конечная температура  центра заготовки:

.

Средняя по сечению температура  заготовки в конце расчетного участка:

.       

На III участке:

.

где: - температура поверхности тела в начальный момент времени.

Относительные температуры, входящие в решение уравнения  теплопроводности:

;

;

.

где: - температура середины тела в начальный момент времени.

 

Функции для вычисления температуры поверхности заготовки:

 

 

Конечная температура  поверхности заготовки:

.

Функции для вычисления температуры центра заготовки:

 

 

Конечная температура  центра заготовки:

.

Средняя по сечению температура  заготовки в конце расчетного участка:

.       

На IV участке:

.

Относительные температуры, входящие в решение уравнения  теплопроводности:

Функции для вычисления температуры поверхности заготовки:

 

Конечная температура  поверхности заготовки:

.

Функции для вычисления температуры центра заготовки:

 

Конечная температура  центра заготовки:

.

Конечный перепад температур по сечению заготовки:

.

 

Средняя по сечению температура  заготовки в конце расчетного участка:

.       

Таблица 2

Расчет нагрева металла

№	Наименование, единица  измерения	Обозначение	Расчетные участка
			I	II	III	IV
8	Число Био	BI	0,32	0,64	1,4	1,77
9	Решение уравнения теплопроводности в критериальной форме	-	; .
10	Относительные температуры, входящие в решение уравнения  теплопроводности	-	; .	; ; .	; ; .
11	Функции для вычисления температуры поверхности заготовки	-
12	Конечная температура  поверхности заготовки
13	Функции для вычисления температуры центра заготовки
14	Конечная температура  центра заготовки
15	Конечный перепад температур по сечению заготовки		-	-	-
16	Средняя по сечению температура  заготовки в конце расчетного участка

 

 

2.5. Определение основных размеров печи

Расчетная часовая производительность печи: ;

Садка печи: ;

Коэффициент заполнения полезной длины печи: ;

Масса одной заготовки: ;

Средний диаметр пода:

,

  где: D- диаметр пода кольцевой печи по линии захвата внутреннего ряда заготовок;

          n1- число поперечных рядов заготовок на поду.

,

   где:  =0,42 – центральный угол по осям загрузочной и выгрузочной машины (окон загрузки и выгрузки).

Ширина рабочего пространства: B= 3,5м;

Высота рабочего пространства: Н= 2,0м;

Диаметр каркаса:

  ,

где: - толщина кладки наружной стены.

Уточненный средний  диаметр пода:

.

Частота вращения пода:

.

Длина полезного пода: .

Длина расчетных участков: ,

Количество продольных рядов заготовок: .

Угол поворота пода: .

Средняя продолжительность  одного поворота:

.

Площадь габаритного  пода: .

Площадь полезного пода: .

Площадь активного пода:

,

где: - площадь, покрываемая одной заготовкой.

Напряжение активного пода: .

Напряжение габаритного  пода: .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 3

Основные размеры печи

№	Наименование, еденица  измерения	Обозначение	Расчетные участки
			I	II	III	IV
1	Расчетная часовая производительность печи	Р
2	Садка печи	G	320 т
3	Коэффициент заполнения полезной длины печи		0,5
4	Масса одной заготовки	М	2,071 т
5	Средний диаметр пода		21,89 м
6	Ширина рабочего пространства	В	3,5 м
7	Высота рабочего пространства	Н	2,0 м
8	Диаметр каркаса		30 м
9	Уточненный средний  диаметр пода		25,3 м
10	Частота вращения пода	N
11	Длина полезного пода		64,14 м
12	Длина расчетных участков	-	20 м	12 м	16 м	16 м
13	Количество продольных рядов заготовок		80
14	Угол поворота пода		0,023 рад
15	Средняя продолжительность одного поворота		0,0082 ч
16	Площадь габаритного  пода		240,57
17	Площадь полезного пода		224,5
18	Площадь активного пода		130,2
19	Напряжение активного  пода
20	Напряжение габаритного  пода

 

 

 

 

 

 

2.6. Статьи прихода тепла

Химическое тепло топлива:

,

 где:  - расход топлива, ;

        - низшая теплота сгорания, .

Физическое тепло воздуха:

,

где:  - коэффициент расхода воздуха по подаче в горелки;

        - энтальпия подогретого воздуха на топлива .

Угар металла:

Тепло экзотермических  реакций окисления железа:

По участкам: ;

                        ;

                        .

Общее по печи: .

Таблица 4

Статьи прихода

№	Наименование, единица  измерения	Обозначение	Расчетные участки
			I	II	III	IV
1	Химическое тепло топлива, кВт
2	Физическое тепло воздуха, кВт
3	Угар металла,%	а	-	0,1	0,4	0,5
4	Тепло экзотермических  реакций окисления железа, кВт По участкам		-	125,6	502,4	628
	Общее по печи		1256

 

2.7. Расход тепла на нагрев металла

Таблица 5

Расход тепла на нагрев металла

№	Наименование, единица  измерения	Обозначение	Расчетные участки
			I	II	III	IV
1	Средняя по сечению температура  металла, : В начале участка В конце		20 248	248 585	585 1060	1060 1236
2	Средняя теплоемкость металла, : В начале участка В конце		- 0,518	0,518 0,551	0,551 0,583	0,583 0,596
3	Тепло затраченное на нагрев металла, кВт: По участкам		2410	4308	6570	2637
	Общее по печи		16140

 

Тепло затраченное на нагрев металла:

,

где: - средняя конечная и начальная теплоемкости металла, ;

        - конечная и начальная среднемассовые температуры металла, .

На I участке:

.

На II участке:

.

На III участке:

.

 

 

На IV участке:

.

 

2.8. Потери тепла с уходящими продуктами сгорания

Таблица 6

Потери тепла с уходящими  продуктами сгорания

№	Наименование, единица  измерения	Обозначение	Расчетные участки
			I	II	III	IV
1	Температура продуктов  сгорания в начале участка,		820	1060	1120	1280
2	Коэффициент расхода  воздуха в продуктах сгорания в начале участка		1,1
3	Теплосодержание продуктов  сгорания в начале участка,		14	19	20	22

 

Потери тепла с уходящими  продуктами сгорания:

,

  где:  - энтальпия уходящих продуктов сгорания на (кг) топлива, , определяется в зависимости от вида топлива, коэффициента расхода воздуха в уходящих продуктах сгорания и их температуры.

По участкам:

;

;

;

.

Общее по печи: .

 

 

      2.9. Потери тепла через кладку

Температура внутренней поверхности кладки (принимается  равной ):

По участкам:

Материал (толщина, мм) кладки: