2.5 Определение времени нагрева металла в сварочной зоне.

Степень черноты газов при 1682 ⁰ С:

По номограмме [2, рис. 5.3] -

По номограмме [2, рис. 5.1,5.2] определяем ,

Приведённый коэффициент излучения:

Коэффициент теплоотдачи излучением:

Определяем критерий :

,

где [2, табл. 6.6, стр. 76]

Определяем температурный критерий для сварочной зоны для поверхности материала:

По номограмме [2, рис. 6.2, стр. 68] определяем значения:

Время нагрева металла в сварочной зоне:

Температура металла в центре заготовки:

2.6 Определение времени томления металла.

Перепад температур по толщине металла в начале томильной зоны составляет:

Допустимая разность температур в конце выдержки (по условию).

Степень выравнивания температур определяется по формуле:

При коэффициенте несимметричности (по условию) и степени выравниванияпо номограмме [5, рис. 28, стр. 139] определяется критерий Фурьедля томильной зоны:.Тогда время томления металла равно:

где - коэффициент температуропроводности:

Полное время пребывания металла в печи:

2.7 Определение действительных основных размеров печи.

Для обеспечения заданной производительности P = 2,5 т/ч, в печи должно одновременно находиться следующее количество металла:

Масса одной заготовки составит:

где - соответственно ширина, толщина и длина заготовки, м (по условию)

- плотность материала приt=15ºС.

Тогда число заготовок, одновременно находящихся в печи:

При однорядном расположении заготовок:

- общая длина печи:

- ширина печи:

- площадь активного пода:

- площадь габаритного пода:

Высота отдельных зон печи сохраняем принятыми в предварительном расчёте.

Длину печи разбиваем на зоны пропорционально времени нагрева:

- длина первой методической зоны:

- длина второй методической зоны:

- длина третьей методической зоны:

- длина методической зоны:

- длина сварочной зоны:

- длина томильной зоны:

Напряжённость габаритного пода печи:

3 Тепловой баланс печи.

3.1 Выбор футеровки печи.

Для расчета теплового баланса необходимо выбрать материал, из которого выполняются стены печи и их толщину.

Для печи задается следующая футеровка:

- свод подвесного типа выполнен из шамота класса А толщиной δ₁=300 мм

- стены двухслойные: слой шамота класса А толщиной δ₂=345 мм и тепловая изоляция из диатомита толщиной δ₃= 115 мм;

- под томильной зоны выполнен трехслойным:

1) тальк толщиной слоя δ₄=230 мм

2) шамот класса Б толщиной δ₅=230 мм

3) тепловая изоляция из диатомита толщиной δ₆=115 мм.

Все толщины берутся по конструктивным соображениям.

3.2 Общие положения.

Тепловой баланс печи записывается в виде:

Неизвестной величиной, входящей в это уравнение, является расход топлива – В, для определения которой и составляется такой баланс. Он может быть отнесен только к рабочему пространству печи (это далее и будет рассчитываться) или ко всей установке в целом, включая теплоутилизационные устройства (что менее целесообразно).

При проектировании печи после определения основных размеров следует конструктивная разработка деталей. В данном расчете такая разработка не проводится, поэтому некоторые статьи расхода тепла, не превышающие 5% от общего расхода, отпускаются.