5. Расчет времени нагрева в I сварочной зоне

Примем, что температура газа в 1 сварочной зоне 1350°С.

Найдем степень черноты газов:

По номограммам [2, с. 23, 24] находим:

Принимаем температуру поверхности металла в конце 1 сварочной зоны равной 1000⁰ С.

Приведенный коэффициент излучения 1 сварочной зоны:

Найдем среднюю температуру металла по сечению в начале 1 сварочной зоны (в конце методической):

;

Температурный критерий для поверхности слябов:

Находим среднюю температуру металла в сварочной зоне 1:

По приложению IX находим температуропроводность и теплопроводность

и ,

тогда:

Теперь по номограмме [2, с. 25] находим критерий Фурье F₀=0,5. Время нагрева в 1 сварочной зоне:

_Определим температуру центра металла в конце 1 сварочной зоны. По номограмме [2, с. 26] при значениях Bi=2,47 и F₀=0,5 находим

6. Расчет времени нагрева во 2 сварочной зоне

Примем, что температура газа во 2 сварочной зоне 1400°С.

Найдем степень черноты газов:

По номограммам [2, с. 23, 24] находим:

Приведенный коэффициент излучения 2 сварочной зоны:

Найдем среднюю температуру металла по сечению в начале 2 сварочной зоны:

;

Температурный критерий для поверхности слябов:

Находим среднюю температуру металла в сварочной зоне 2:

_{По приложению} IX находим температуропроводность и теплопроводность

и ,

тогда:

Теперь по номограмме [2, с. 25] находим критерий Фурье F₀=0,56. Время нагрева в 2 сварочной зоне:

Определим температуру центра металла в конце 2 сварочной зоны.

По номограмме [2, с. 26] при значениях Bi=3,842 и F₀=0,56 находим

7. Определение времени томления металла

Найдем перепад температур по толщине металла в начале томильной зоны:

Допустимый перепад температур в конце нагрева

Найдем степень выравнивания температур:

При коэффициенте несимметричности, равном , критерий F₀ для томильной зоны согласно номограмме равен F₀ =0,8 .

Находим среднюю температуру металла:

По приложению IX находим температуропроводность и теплопроводность для этой температуры:

Рассчитываем время томления:

Полное время пребывания металла в печи:

Расчитаные температуры центра заготовки покажем на графике (Приложение А).

3. Определение основных размеров печи

Для обеспечения производительности 230 т/ч в печи должно одновременно находиться следующее количество металла:

.

Масса одной заготовки:

.

Число заготовок, одновременно находящихся в печи:

.

При однорядном расположении заготовок общая длина печи:

Найдем площадь пода:

.

Длину печи разбиваем на зоны пропорционально времени нагрева:

.

Длина методической зоны:

.

Длина 1 сварочной зоны:

;

Длина 2 сварочной зоны:

;

Длина томильной зоны:

.

Напряжение пода печи:

.

4. ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС ПЕЧИ

А. Приход.

1 Тепло от горения топлива:

где В – расход топлива.

2 Тепло, вносимое подогретым воздухом:

.

3 Тепло экзотермических реакций:

.

Б. Расход.

1 Тепло, затраченное на нагрев металла:

.

При средней по массе и времени нагрева температуре:

.

2 Тепло, уносимое уходящими газами:

.

3 Потери тепла теплопроводностью через кладку. Потерями тепла через под в данном случае пренебрегаем. Рассчитываем только потери через свод и стены печи.

а) Потери тепла через свод. Площадь свода принимаем равной 227,136 м², толщина свода 0,3 м, материал каолин. Принимаем температуру внутренней поверхности свода равной средней по длине печи температуре газов.

Средняя по длине печи температура газов:

.

Если принять температуру окружающей среды t_в=25⁰ С, то температуру поверхности однослойного свода можно принять равной 60⁰ С.

Средняя по толщине температура свода:

При этой температуре теплопроводность каолина:

.

Тогда потери тепла через свод:

.

б) Потери тепла через стены. Стены печи состоят из слоя шамота толщиной δ_ш=0,345м и слоя диатомита толщиной δ_д=0,115м.

Площадь стен:

Для методической зоны:

;

Для 1 сварочной зоны:

;

Для 2 сварочной зоны:

;

Для томильной зоны:

;

Для торцов печи:

Полная площадь стен:

.

Количество тепла, теряемое теплопроводностью через стены:

.

Общее количество тепла, теряемое теплопроводностью через кладку:

.

4 Потери тепла с охлаждающей водой, по практическим данным, принимаем 10% от тепла вносимого топливом и воздухом:

.

5 Неучтенные потери принимаем равными 15% от той же величины:

.

Уравнение теплового баланса:

;

Таблица 4 – Тепловой баланс

Приход	кВт	%	Расход	кВт	%
Тепло от горения топлива.	254224	86,44	Тепло на нагрев металла.	45847	15,59
Тепло подогретого воздуха.	36247,46	12,32	Тепло, уносимое уходящими газами.	137544,717	46,77
Тепло экзотермических реакций.	3609	1,24	Потери тепла теплопроводностью через кладку.	4734,63	1,62
			Потери тепла с охлаждающей водой.	31951,825	10,86
			Неучтенные потери.	74003,97	25,16
Итого:	294080,46	100	Итого:	294082,142	100

Удельный расход тепла на нагрев 1 кг металла: