Расчёт методической толкательной печи

Или с учетом шероховатости стен:

α_в^конв=1,1·14=15,4 Вт/(м²·К).

Коэффициент теплоотдачи на дымовой стороне  находим по формуле:

 

α_д=α_д^конв+α_д^изл

 

Учитывая, что гидравлический диаметр канала, по которому движутся дымовые газы равен (табл. 32) d_д=0,21 м, по графику на рис. 50 находим

коэффициент теплоотдачи конвекцией на дымовой  стороне:

α_д^конв’=6,4 Вт/(м²·К).

Или с учетом шероховатости стен:

α_д^конв=1,1·6,4=7,04 Вт/(м²·К).

Величину  коэффициента теплоотдачи излучением на дымовой стороне определяем для  средней температуры дымовых  газов в рекуператоре, равной:

 

0,5·(1050 + 649,13)=849,57 ^оС.

 

Среднюю температуру стенок рекуператора принимаем  равной:

0,25·[(1050+649,13)+(450+0)]=537,28 ^оС.

Эффективная длина луча в канале равна:

 

0,9·0,21=0,189 м.

 

По номограммам  на рис. 13-15 при 849,57 ^оС находим

 

=0,05; =0,035; β=1,06;

=0,05+1,06·0,035=0,087.

 

Коэффициент А-газа стенок:

 

.

 

Учитывая, что при степени черноты стен рекуператора 0,8, их эффективная степень черноты равна 0,5·(1+0,8)=0,9, по формуле находим коэффициент теплоотдачи излучением:

 

 

α_д ^изл=15,33 Вт/(м²·К).

 

Суммарный коэффициент теплоотдачи на дымовой  стороне равен:

α_д=7,04+15,33 =22,37 Вт/(м²·К).

При температуре  стенки 537,28 ^оС коэффициент теплопроводности шамота равен (приложение ХI):

537,28=1,0035 Вт/(м·К).

С учетом толщины стенки элемента рекуператора δ=0,019 м находим суммарный коэффициент теплопередачи по формуле:

 

 

где F и F - соответственно основная поверхность теплообмена и оребренная, м².

При F/(F+F )=0,8:

К= 8,65 Вт/(м²·К).

Определяем  поверхность нагрева и основные размеры рекуператора. Количество тепла, передаваемого через поверхность  теплообмена:

Q=

кВт.

Величина  поверхности нагрева рекуператора:

 

F=Q/(K·

)

 м².

Так как  удельная поверхность нагрева рекуператора, выполненного из кирпичей Б=4 и Б=6, равна  м²/м³ , можно найти объем рекуператора:

 

м³.

 

Необходимая площадь сечений для прохода  дыма равна:

 

м².

 

Учитывая, что площадь дымовых каналов  составляет 44% общей площади вертикального сечения рекуператора, найдем величину последнего:

м².

Принимая  ширину рекуператора равной ширине печи, т.е. =2,4 м, находим высоту рекуператора:

 

м.

 

Длина рекуператора:

 

м.

 

6. Выбор горелок

 

В многозонных  методических печах подводимая тепловая мощность (а, следовательно, и расход топлива) распределяется по зонам печи следующим образом: верхних сварочных зонах 18-22%; в нижних сварочных зонах по 20-25% и в томильной зоне 12-18%.

Распределяя расход топлива по зонам пропорционально  тепловой мощности, получим:

 

B^в_св.з= 20% В=0,365 м³/с.

B^н_св.з= 22,5% В=0,411 м³/с.

B_том.з= 15% В=0,274 м³/с.

 

Принимая, что в печи установлены горелки  типа «труба в трубе» в томильной и верхних сварочных зонах по 10, а в нижних сварочных зонах по 12 штук, находим расход топлива на одну горелку:

 

B^1в_св.з= 0,365/10=0,037 м³/с.

B^1н_св.з= 0,411/12=0,041 м³/с.

B¹_том.з= 0,274/10=0,027 м³/с.

 

Выбор горелок  производится по методике, изложенной в табл. 19.

Плотность газа 1,0 кг/м³, расход воздуха при коэффициенте расхода n=1,05 равен 5,46 м³/м³ газа.

Пропускная  способность горелок по воздуху:

 

V¹_в=V_в·B¹

 

верхняя сварочная зона

V¹_в=5,46·0,037=0,202 м³/с.

нижняя сварочная зона

V¹_в=5,46·0,041=0,224 м³/с.

томильная зона

V¹_в=5,46·0,027=0,147 м³/с.

Расчетное количество воздуха, определяем по формуле:

 

 

верхняя сварочная зона

 м³/с;

нижняя сварочная зона

 м³/с;

томильная зона

 м³/с.

Принимая  давление воздуха перед горелками  равным 1,0 кПа, по графику на рис. 30 находим, что при этом давлении требуемые расходы воздуха обеспечивают следующие типы горелок «труба в трубе» большой тепловой мощности: верхние сварочные зоны – ДНБ-300, нижние сварочные зоны – ДНБ-300, томильная зона – ДНБ-200.

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

 

Выбор конструкции  методической печи и графика нагрева  зависит от толщины заготовки, пластичности металла в холодном состоянии  и теплофизических свойств нагреваемого металла. Ограничение скорости нагрева  холодного металла в интервале температур от 0 до 500 ^оС распространяется в основном на качественные и высоколегированные стали. Этим сталям свойственны относительно низкие коэффициенты теплопроводности и температуропроводности, в результате чего чрезмерная скорость нагрева может привести к недопустимому перепаду температур по толщине заготовки. Скорость повышения температуры металла в начале его нагрева в первую очередь зависит от того, какова температура в начале методической зоны, при которой проводится посад холодного металла. Выбор этой температуры, а следовательно, температурного режима печи и ее конструкции во многом зависит от того, какая начальная температура печи допустима для той или иной марки стали. Существует большое число, весьма ходовых марок стали (углеродистые, низколегированные, рельсовые и др.), для которых эта температура практически неограниченна. Однако для ряда других марок стали должны быть введены достаточно строгие ограничения, вплоть до того, что некоторые стали можно помещать в печь, температура которой не превышает 600–650 ^оС. Ограничения подобного рода, достаточно четко определены и приведены в соответствующей справочной литературе.