Расчёт горения топлива в печи с выкатным подом для нагрева заготовок. Определение размеров печи, температурный режим и время нагрева металла. Выбор форсунок, изменение температур поверхности кладки и продуктов сгорания. Мероприятия по охране труда.
Аннотация к работе
Аннотация
В данной работе рассчитывается печь с выкатным подом для нагрева заготовок перед молотом. Размеры заготовок из хромистой стали: ширина b=0,6 м, высота h=0,7 м, длина l=2,2 м.
Начальная температура заготовки , конечная температура поверхности . Перепад температур по сечению заготовки в конце нагрева ?tкон=50 0С.
Принимаем расстояние между садкой и боковыми стенками, равным 0,5 м, садкой и сводом 1,0 м и садкой и торцевыми стенами 0,25 м. Тогда рабочее пространство имеет ширину B=1,6 м, высоту H=1,7 м и длину
L=2,7 м.
Принимаем, что выкатной под, стены и свод печи выполнены из шамота толщиной 150 мм и диатомитового кирпича толщиной 300 мм. Тогда наружные размеры печи будут равны: ширина B?=2,5 м, высота H?=2,15 м и длина L?=3,6 м.
3. Температурный режим и время нагрева металла
Холодное изделие загружается в холодную печь и нагревается вместе с ней. Изделие является достаточно массивным, поэтому примем, что температурный режим состоит из двух периодов: нагрева и выдержки. В период нагрева температура поверхности изделия повышается от до температура дымовых газов в печи tг меняется от 800 0С до
= 150=1250 150=14000С,
температура футеровки равна tк=0,5(tг tм).
Период нагрева разобьём на три интервала, в пределах которых температуру продуктов сгорания будем считать постоянной.
В период нагрева тепловая нагрузка печи (расход топлива) неизменна. В период выдержки тепловая нагрузка печи снижается так, что температура дымовых газов, металла и футеровки остаются неизменными.
Определяем площадь тепловоспринимающей поверхности металла
Fм=2bh 2lh bl=2·0,6·0,7 2·2,2·0,7 0,6·2,2=5,24 м2
Площадь внутренней поверхности рабочего пространства печи (за вычетом площади, занятой металлом)
м?
Степень развития кладки
Эффективная длина луча
4. Период нагрева
I интервал. Изменение температур поверхности металла, кладки и продуктов сгорания показано на рис. 1. Средние за интервал температуры равны
Парциальное давление излучающих компонентов продуктов сгорания
(сюда включено SO2)
Тогда
По графикам на рис. 13-15 при =975 0C находим
Учитывая наличие в продуктах сгорания мазута сажистых частиц, увеличиваем степень черноты продуктов сгорания в 2,5 раза ?г=2,5 ??г=2,5 •0,1=0,25 плотность потока результирующего излучения металла находим по формуле.
Принимая степень черноты металла равной ?м=0,8 и шамота ?к=0,6, находим значение комплексов
Теперь по формуле находим
Коэффициент теплоотдачи излучением в I интервале периода нагрева
Нагреваемое изделие является телом сложной формы, образованным пересечением трёх бесконечных пластин. Заготовку прямоугольного сечения с b/h ? 1,8 можно представить в виде эквивалентного цилиндра с диаметром
Так как нагрев изделия производится со всех сторон, то коэффициент несимметричности нагрева равен ?=0,5 и расчётная толщина
Критерий Био равен
Значение ?=39,2 Вт/(м·К) заимствовано из приложения IX при tм=310 °С. Температурный критерий равен
По номограмме находим значение критерия Фурье Fo1=0,46. Продолжительность I интервала периода нагрева
где ?=8,89·10-6 м2/с - коэффициент температуропроводности хромистой стали при tм=310 °C (ссылка).
Найдём температуру в середине заготовки в конце I интервала периода нагрева. Для этого по номограмме при значениях BiI=0,88 и FoI=0,46 находим . Тогда
Среднюю по массе температуру заготовки в конце I (в начале II) интервале периода нагрева находим по формуле