Определение основных размеров печи

Для обеспечения производительности 80 т/ч в печи должно быть одновременно находиться следующее количество металла

Масса одной заготовки равна

Количество заготовок, одновременно находящихся в печи

При однорядном расположении заготовок общая длина печи

При ширине печи B=4,5 м площадь пода F=BL=4,5·42,7=192,15 м². Высоты отдельных зон печи оставляем такими же, что были приняты при ориентировочным расчете. Длину печи разбиваем на зоны пропорционально времени нагрева металла в каждой зоне.

Длина методической зоны

Длина сварочной зоны

Длина томильной зоны

В рассматриваемом случае принята безударная выдача слябов из печи. В противном случае длину томильной зоны следует увеличить на длину склиза L_ск=1,5м.

Свод печи выполняем подвесного типа из каолинового кирпича толщиной 300 мм. Стены имеют толщину 460 мм, причём слой шамота составляет 345 мм, а слой изоляции (диатомитовый кирпич), 115 мм. Под томильной зоны выполняем трехслойным: тальковый кирпич 230 мм, шамот 230 мм и тепловая изоляция (диатомитовый кирпич) 115 мм.

Тепловой баланс

При проектировании печи за определением основных размеров следует конструктивная проработка деталей. Поскольку в данном примере такая проработка не проводится, некоторые статьи расхода тепла, не превышающие 5% от всего расхода, будем опускать.

Приход тепла

1. Тепло от горения топлива [формула (146)]

Здесь B – расход топлива, м³ /с, при нормальных условиях.

2. Тепло, вносимое подогретым воздухом [формула (147)]

3. Тепло экзотермических реакций (принимая, что угар металла составляет 1%) [формула (149)]

Расход тепла

1. Тепло, затраченное на нагрев металла [формула (150)]

Где =750,6 кДж/кг – энтальпия углеродистой стали из приложенияIX,

2. Тепло, уносимое уходящими дымовыми газами [формула (153)]

Энтальпию продуктов сгорания при температуре t_ух =1050°C находим с использованием приложения II

CO₂ …0,106·2356,0=249,74

H₂O…0,168·1813,5=304,67

О₂…0,008·1560,6=12,48

N₂…0,718·1470,0=1055,46

______________________

3. Потери тепла теплопроводностью через кладку.

Потерями тепла через под в данном примере пренебрегаем. Рассчитываем только потери тепла через свод и стены печи.

4. Потери тепла через свод

Площадь свода принимаем равной площади пода 396,76 м²; толщина свода 0,3 м, материал каолин. Принимаем, что температура внутренней поверхности свода равна средней по длине печи температуре газов, которая равна

Если считать температуру окружающей среды равной t_ок=30°С, то температуру поверхности однослойного свода можно принять равной t_нар=340°С

При средней по толщине температуре свода t_к=0,5(1225+340)=782,5 °С коэффициент теплопроводности каолина согласно приложению IX равен λ_к=1,75+0,86·782,5·10^-3=2,42 Вт/(м·К)

Тогда потери тепла через свод печи будут равны

Где, согласно формуле (32, а) с учетом примечания к формуле (31)

5. Потери тепла через стены печи

Стены печи состоят из слоя шамота толщиной δ_ш=0,435 м. и слоя диатомита, толщиной δ_д=0,115 м.

Наружная поверхность стен равна:

Методическая зона

Сварочная зона

Томильная зона

Торцы печи

Полная площадь стен равна

Для вычисления коэффициентов теплопроводности, зависящих от температуры, зависящих от температуры, необходимо найти среднее значение температуры слоев. Средняя температура слоя шамота равна , а слоя диатомита, где- температура наружной поверхности стен, которую можно принять равной 160^оС.

Коэффициент теплопроводности шамота (приложение XI)

Коэффициент теплопроводности диатомита:

В стационарном режиме

Подставляя значения коэффициентов теплопроводности

или

Решение этого квадратного уравнения дает значение

Тогда

Окончательно получаем:

Количество тепла, теряемое теплопроводностью через стены печи, равно

где α = 10+0,06 ∙ 160 = 19,6 Вт/(м² ∙К).

Общее количество тепла, теряемое теплопроводностью через кладку:

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

5.Неучтенные потери:

Уравнение теплового баланса:

Откуда

Результаты расчетов сведем в таблицу 2

Таблица 2