Уточнение основных размеров печи.

 

Для обеспечения производительности 69,44 кг/св печи должно одновременно находится следующее количество металла.

 

 

Масса одной заготовки равна

 

, кг

 

Количество заготовок, одновременно находящихся в печи.

 

 

При однорядном расположении заготовок общая длина печи.

 

 

При ширине печи  площадь пода . Высота отдельных зон печи оставляем теми же, что были приняты при ориентировочном расчете. Длину печи разбиваем на зоны пропорционально времени нагрева металла в каждой зоне.

 

Длина методической зоны

 

 

Длина 1-ой сварочной зоны

 

 

 

Длина 2-ой 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 .

 

Тепловой баланс печи

 

Приход тепла

 

1. Тепло от горения топлива определяем по формуле:

 

 

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

 

2. Тепло вносимое подогретым воздухом определяем по формуле:

 

3. Тепло экзотермических реакций (принимая, что угар металла составляет 1%) определяем по формуле:

, кВт

 

5650 – количество тепла, получаемое от окисления железа, кДж/кг.

 

Расход тепла.

 

1. Тепло, затраченное на нагрев металла определяем по формуле:

 

, кВт

 

 

2. Тепло уносимое уходящими дымовыми газами определяем по формуле:

 

, кВт

 

Энтальпию продуктов сгорания при температуре  находим с использованием приложения 2 [2]

 

 

 

3. Потери тепла теплопроводностью через кладку.

 

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

 

Потери тепла через свод.

 

Площадь свода принимаем равной площади пода 357,67 м²; толщина свода 0,3 м, материал шамот. Принимаем, что температура внутренней поверхности свода равна средней по длине печи температуре газов, которая равна.

 

 

Если считать температуру окружающей среды равной , то температуру поверхности однослойного свода можно принять равной .

При средней по толщине температуре свода  коэффициент теплопроводности шамота согласно приложению XI равен .

 

 

Тогда потери тепла через свод будут равны.

 

 

 

Где,  – суммарный коэффициент конвективной теплоотдачи.

 

,

 

Потери тепла через стены

 

Стены печи состоят из слоя шамота толщиной  и

3-хслойной теплоизоляции из диатомита, толщиной .

 

Наружная поверхность стен равна:

 

Методическая зона

 

,

 

 

1-я сварочная зона

 

,

 

 

2-я сварочная зона

 

,

 

 

Томильная зона

 

,

 

 

Торцы печи

 

,

 

 

Полная площадь стен равна

 

,

 

Для вычисления коэффициентов теплопроводности, зависящих от температуры, необходимо найти среднее значение температуры слоев. Средняя температура слоя шамота равна

 

 

Принимаем температуру наружной поверхности стен , тогда средняя температура слоя диатомита равна

 

 

Коэффициент теплопроводности шамота и диатомита определяем согласно приложению 11 с. 366 [2]

 

 

 

Суммарный коэффициент конвективной теплоотдачи

 

 

 

 

Количество тепла, теряемое теплопроводностью через кладку.

 

 

Общее количество тепла, теряемое теплопроводностью через кладку, определяем по формуле:

 

 

 

4. Потери тепла с охлаждающей водой по практическим данным принимаем равным 11% от тепла, вносимого топливом и воздухом, определяем по формуле:

 

,

 

5. Неучтенные потери определяем по формуле

 

,

 

 

Уравнение теплового баланса

 

 

 

 

Результаты расчетов сводим в таблицу.

 

Таблица 3. Тепловой баланс печи.

Статья прихода	кВт	%	Статья расхода	кВт	%
Тепло от горения топлива Тепло вносимое подогретым воздухом Тепло экзотермических реакций	126754,62     18834,34     3923,36	84,8     12,6     2,6	Тепло затраченное на нагрев металла Тепло уносимое уходящими дымовыми газами Общее количество тепла теряемое теплопроводностью через кладку Потери тепла с охлаждающей водой Неучтенные потери	56335,28     54350,17   834,61     16014,79 21963,52	37,68     36,36   0,56     10,71 14,7
Итого:	149512,32	100
			Итого:	149498,37	100

 

Удельный расход тепла на нагрев 1 кг металла

 

,