2.2.3 Розрахунок нагрівання металупісля реконструкції

Відповідно до постанови завдання розрахунок нагрівання металу виконується з метою визначення часу нагрівання металу і розмірів печі з прийнятими параметрами температурного режиму.

Теплофізичні властивості вуглецевої сталі марки У12 представлені в таблиці 2.3 та 2.4.

Середньомасова температура заготовки в кінці нагріву:

(2.160)

Ентальпія металу в кінці нагріву I_к відповідно до табл. 2.4 становитиме 744,7 кДж/кг. Коефіцієнт теплопровідності λ_к відповідно до табл. 2.3 складе 27,43 Вт/(м·К).

Щільність теплового потоку на поверхню заготовки в кінці нагріву:

(2.161)

Розрахункова температура газів у зварювальній та томильній зонах:

	(2.162)

Фізичне тепло повітря внесеного в піч, що припадає на 1 м³ палива:

(2.163)

де І_в − ентальпія 1 м³ повітря при температурі підігріву в рекуператорі печі

t_в = 370 ^оС, кДж/м³.

Фізичне тепло продуктів згорання на виході зі зварювальної зони, що припадає на 1 м³ палива:

(2.164)

де І_зв - ентальпія 1 м³ продуктів згорання при температурі зварювальної зони t_зв = 1200^оС та заданому складі, кДж/м³.

Кількість тепла, випромінюване зі зварювальної зони в методичну:

(2.165)

де = 0,15 МВт/м² – щільність теплового потоку випромінюванням зі зварної зони в методичну, прийнята з досвіду експлуатації печей.

Орієнтовна загальна теплова потужність печі, МВт:

(2.166)

де – q_уд питома витрата тепла на нагрівання металу, МДж/кг. Приймаємо q_уд рівним 2,30 МДж/кг.

Фізичне тепло продуктів згорання на виході з печі, що припадає на 1 м³ палива:

(2.167)

де І_ух – ентальпія 1 м³ продуктів згорання при температурі на виході з печі

t_ух = 700^оС та заданому складі, кДж/м³.

Коефіцієнт використання тепла палива (КИТ):

- зварювальної та томильної зони

(2.168)

- всієї печі

(2.169)

Зміна теплоємності металу в печі:

(2.170)

де І₀ = 10 кДж/кг ентальпія металу в кінці нагріву відповідно з табл. 2.4.

Розрахунок методичної зони

Приріст теплоємності металу в методичній зоні:

(2.172)

Теплоємність металу в кінці методичної зони:

(2.173)

За табл. 2.4 визначаємо середньомасову температуру металу в кінці методичної зони t_с1 = 716,7^оС. Коефіцієнт теплопровідності металу при даній температурі (табл. 3) λ₁ = 26,2 Вт/(м·К).

Щільність теплового потоку на поверхню металу на початку методичної зони:

(2.174)

де t_п0 = 50^оС – початкова температура поверхні металу.

Температура поверхні металу в кінці методичної зони:

(2.175)

де q₁ = 120 кВт/м² - Щільність теплового потоку на поверхню металу в кінці методичної зони (1 наближення).

Щільність теплового потоку на поверхню металу в кінці методичної зони (2 наближення):

(2.176)

Температура поверхні металу в кінці методичної зони ( 2 наближення):

(2.177)

Перепад температур по перетину металу в кінці методичної зони:

(2.178)

Температура на осі металу в кінці методичної зони:



(2.179)

Середня щільність теплового потоку в методичній зоні:

(2.180)

Час нагрівання металу в кінці методичної зони:

(2.181)

де ρ = 7800 кг/м³ – густина матеріалу заготівлі.