Расчет параметров внешнего теплообмена

I расчетный участок.

Начальная температура продуктов сгорания t_г.нач1=820°С. Конечная температура продуктов сгорания t_г.кон.1=1220°С. Средняя температура продуктов сгорания t_г.ср.1=1020°С.

Угловой коэффициент излучения кладки на металл:

(4.1)

l_м - длина металла, м;

В - ширина рабочего пространства, м;

Н₁ - высота первого расчетного участка, м.

Объем газа, в котором заключены продукты сгорания (на 1м длины печи)

(4.2)

Площадь поверхности, ограничивающей объем продуктов сгорания (на 1м длины печи).

(4.3)

Эффективная длина пути луча:

(4.4)

По расчету сгорания топлива при α=1,05: СО₂=11,8%, Н₂О=14,6%.

По номограммам степень черноты СО₂ и Н₂О при t_г.ср.1=1020⁰С и

При и находим .

Находим степень черноты продуктов сгорания:

(4.5)

 

Степень черноты кладки .

Приведенный коэффициент излучения:

(4.6)

 

II расчетный участок.

Температура продуктов сгорания t_г.нач2=t_г.кон2=t_г.ср.2=1220°С.

Угловой коэффициент излучения кладки на металл:

Объем газа, в котором заключены продукты сгорания (на 1м длины печи)

Площадь поверхности, ограничивающей объем продуктов сгорания (на 1м длины печи).

Эффективная длина пути луча:

По расчету сгорания топлива при α=1,05: СО₂=11,8%, Н₂О=14,6%.

По номограммам степень черноты СО₂ и Н₂О при t_г.ср.1=1220⁰С и

При и находим .

Находим степень черноты продуктов сгорания:

 

Степень черноты кладки .

Приведенный коэффициент излучения:

 

III расчетный участок

Температура продуктов сгорания t_г.нач3= t_г.кон.3= t_г.ср.3=1300°С.

Угловой коэффициент излучения кладки на металл:

Объем газа, в котором заключены продукты сгорания (на 1м длины печи)

Площадь поверхности, ограничивающей объем продуктов сгорания (на 1м длины печи).

Эффективная длина пути луча:

По расчету сгорания топлива при α=1,05: СО₂=11,8%, Н₂О=14,6%.

По номограммам степень черноты СО₂ и Н₂О при t_г.ср.1=1300⁰С и

При и находим .

Находим степень черноты продуктов сгорания:

 

Степень черноты кладки .

Приведенный коэффициент излучения:

 

IV расчетный участок.

Температура продуктов сгорания t_г.нач4=t_г.кон.4=t_г.ср.4=1200°С.

Угловой коэффициент излучения кладки на металл:

Объем газа, в котором заключены продукты сгорания (на 1м длины печи)

Площадь поверхности, ограничивающей объем продуктов сгорания (на 1м длины печи).

Эффективная длина пути луча:

По расчету сгорания топлива при α=1,05: СО₂=11,8%, Н₂О=14,6%.

По номограммам степень черноты СО₂ и Н₂О при t_г.ср.1=1200⁰С и

При и находим .

Находим степень черноты продуктов сгорания:

 

Степень черноты кладки .

Приведенный коэффициент излучения:

 

Расчет нагрева металла

Методика расчета приведена в [1] и включает в себя следующие пункты:

- принимаем удельное время нагрева z;

- находим общее время нагрева слябов в печи τ_общ и время нагрева слябов в каждой зоне τ_зон, которое рассчитывается по отношению длины зоны к общей длине печи;

- для каждой зоны принимаем температуру поверхности сляба;

- находим критерий F₀ и Bi, с помощью которых определяем θ, а затем расчетную температуру поверхности сляба;

- сравниваем расчетную и принимаемую температуру, разница между ними не должна быть больше 20 ^оС, если разница выше изменяем температуру печи или предполагаемую температуру поверхности металла;

- аналогично рассчитываем температуру центра.

 

Общее продолжительность нагрева (приS=320мм):

(5.1)

Относительные длины зон:

методическая зона – 22%;

1-я сварочная – 24%;

2-я сварочная – 30%;

томильная зона – 24%.

Исходя из относительных размеров зон, продолжительность нагрева на расчетных участках составит:

участок I:

участок II:

участок III:

участок IV:

I расчетный участок.

Расчетная схема нагрева металла – двухсторонний нагрев при линейном изменении температуры окружающей среды и равномерном начальном распределении температур.

Задаемся конечной температурой поверхности металла на первом участке t_м.пов1=520°С.

Средняя температура поверхности на первом участке

.

При средней температуре поверхности металла по [3] определяем коэффициент теплопроводности металла λ₁= 34,3 Вт/м·C и коэффициент температуропроводности металла а ₁=0,0289 м²/ч.

Расчетная толщина металла при нагреве.

(5.2)

Продолжительность нагрева τ₁­=1,012ч.

Число Фурье

(5.3)

Коэффициент теплоотдачи излучением:

(5.4)

в начале участка

в конце участка

средний

Число Био

(5.5)

Функции для вычисления температуры поверхности металла определяем при F_o1=1,14 и Bi₁=0,71 по номограммам – [1]:

Конечная температура поверхности металла:

что не совпадает с предварительно заданной.

 

I расчетный участок.

Задаемся конечной температурой поверхности металла на первом участке t_м.пов1=600°С.