125521 (690576), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

1 - робочий простір; 2 - каркас; 3 - отвори для термопар; 4 - димовідвідні канали; 5 - заслонка; 6 - підподова топка; 7 - канал входу диму в робочий простір; 8 - збірний канал для диму; 9 - механізм підйому заслонки; 10 - поглиблення в подині для лап підлогової машини; 11 - рециркуляційний канал; 12 - пальник.

Відведення відпрацьованого диму відбувається через отвори в бічних стінках на рівні подини і біля зводу. Отвори та вертикальні канали для відводу диму добре видно на розрізі А-А пунктирними лініями. Дим з лівої і правої стінок печі збирається в один канал і далі через рекуператор йде до димаря. Звичайно кілька печей обслуговуються одним димарем.

Печі досить газощільні, єдиний пісочний затвор встановлюється між заслонкою і подиною. Як і інші камерні печі, піч не має додаткових оглядових вікон.

2. Розрахунок теплообміну в робочому просторі печі

2.1 Визначення геометричних параметрів випромінювання

Внутрішня поверхня кладки печі дорівнює:

F_кл = F_{торц. ст.} + F_{бок. ст.} + F_св. + F_под. = 2Вh_ср + 2L_n H_∑ + L_n+L_nB, м² (2.1)

де:

F_{торц. ст. -} сумарна поверхня торцевих стін печі, м²;

F_{бок. ст} - сумарна поверхня причілків, м²;

F_св - поверхня склепіння печі, м²;

F_под - площа поду печі, м²;

B - ширина печі, м²;

R - радіус кривизни склепіння печі, м²;

α - центральний кут дуги склепіння, градуси;

H - висота торцевої стінки печі, м;

L_n - довжина поду печі, м;

h_cp - середня висота робочої камери печі, м.

F_кл. = 21,971,166 + 21,941,036+ 1,94 + 1,941,97 = 16,36 м².

Випромінююча поверхня металу:

F_м = К (2Sl+2b·S+l·b) м², (2.2)

де:

K - кількість заготівок, шт.;

S - товщина заготівки, м;

l - довжина заготівки, м;

b - ширина заготівки, м.

F_м = 18 (20,160,55+20,230,16+0,550,23) = 6,786 м².

Обсяг робочого простору печі:

V_{р. п} = B·L_n h_cp, м³, (2.3)

V_{р. п} = 1,971,941,166 =4,456 м³.

Визначаємо обсяг металу:

V_м = kblS, м³, (2.4)

V_м = 180,230,550,16 = 0,364 м³.

Визначаємо обсяг робочого простору, заповненого газом.

V_r=V_{р. п}-V_{м, м}³, (2.5), V_r = 4, 564 - 0,364 = 4.1 м³.

Ефективна товщина газового шару:

S_еф= (2.6)

S_еф=

2.2 Визначення ступеня чорноти газу

Ступінь чорноти випромінюючого газу визначаємо:

e_г = f (P_RO2· S_эф; Р_H2O· S_эф; t_г) (2.7)

де:

P_RO2; P_Н2О - парціальні тиски RO₂ і Н₂О в димових газах, об'ємні частки.

Як приклад розглянемо розрахунок ступеня чорноти газу для t_г = 800⁰ С.

0,01RO₂· S_эф=0,01·12,4·0,579=0,0718

0,01H₂O· S_эф=0,01·14, 19·0,579=0,822

Ступінь чорноти газу визначаємо з рівняння:

e_ã=e_RO2+â e_H2O

де:

e_RO2 та e_H2O- ступень чорноти газу, визначається з таблиць.

β - поправочний коефіцієнт ступеня чорноти водяного пару.

Значення ступеня чорноти димових газів розраховуємо для інтервалу температур 800 … 1600 ⁰С.

Як приклад, розглянемо розрахунок ступеня чорноти газу для 800ºС.

З таблиць визначаємо e_RO2, для 0,01RO₂ S_эф =0,0718=0,072

При 0,01RO₂ S_эф=0,07, e_RO2=0,1

При 0,01RO₂ S_эф=0,08, e_RO2=0,103

Тоді

.

З таблиці визначаємо e_H2O, для 0,01H₂O S_эф=0,822

При 0,01H₂O S_эф=0,8e_H2O=0,32

При 0,01H₂O S_эф=0,9e_H2O=0,33

.

З таблиць визначаємо поправочний коєфіцієнт β

При 0,01H₂O S_эф=0,8 та 0,01H₂O=0,125, β=1,088

При 0,01H₂O S_эф=0,8 та 0,01H₂O=1,5, β=1,105

Тоді для випадка0,01H₂O=0,142 будемо мати

Приблизно можна вважати, що для нашого випадку β=1,0996, і з рівняння маємо:

e_г =0,1006+1,0996·0,3322=0,4659

Інші розрахунки зведені в таблицю 2.1

Таблиця 2.1 - Залежність ступеня чорності димових газів від температур

t,0C
800	0,464
900	0,442
1000	0,42
1100	0,395
1200	0,371
1300	0,344
1400	0,318
1500	0,29
1600	0,262

2.3 Визначення коефіцієнта випромінювання системи "газ-кладка-метал"

Приведений коефіцієнт випромінювання системи "газ - кладка - метал" визначається по формулі:

(2.8)

де:

5,67 - коефіцієнт випромінювання абсолютно чорного тіла, Вт/м². К⁴;

_{Г.К. М} - приведена ступінь чорноти системи "газ - кладка - метал".

(2.9)

де:

_м - ступінь чорноти металу (приймається 0,8);

φ_{к. м} - кутовий коефіцієнт від кладки на метал:

φ_{к. м}= F_м / (F_{к. л} + F _{м) (}2.10)

φ_{к. м = 6,786/ (15,36 + 6,786) = 0,306}

Тоді для температури 800⁰С будемо мати:

.

Розрахунки С _{г. к. м} для інших значень температур аналогічні приведеному. Результати розрахунків наведені в таблиці 2.2.

Таблиця 2.2 - Залежність коефіцієнта випромінювання системи "г-к-м" від t

t,ºC	800	900	1000	1100	1200	1300	1400	1500	1600
Сг. к. м	3,376	3,280	3, 207	3,111	3,007	2,885	2,760	2,615	2,46

По отриманим даним будуємо графік Сг. _{к. м} = f (t) (див. мал.2.1)

2.4 Визначення приведеного коефіцієнта випромінювання системи “піч-метал”

Приведений коефіцієнт випромінювання системи "піч-метал" визначається з рівняння:

Сп-м=5,67 _п-м, Вт/м²К⁴ (2.11)

де: _п-м - приведена ступень чорноти системи "піч-метал":

; (2.12)

де: φ_{м. к} - кутовий коефіцієнт від металу на кладку:

(2.13)

,

Так, використовуючи рівняння (2.11 і 2.12), отримаємо:

Р
ис.2.1 - Залежність приведеного коефіцієнта випромінювання системи “газ-кладка-метал" від температури.

3. Тепловий баланс печі

3.1 Видаткові статті теплового балансу печі

Витрата тепла на нагрів металу визначається рівнянням:

, кДж (3.1)

де:

Е - ємкість печі, кг;

i _tср - ентальпія металу, який нагрівається, при його середній температурі в третьому інтервалі нагріву, кДж/кг;

I_t0 - ентальпія металу на початку нагріву, кДж/кг.

_m= 2,857 (I₈₉₅-I₂₀) = 2857 (628 - 6) = 1777054 кДж.

З додатка вибираємо товщину стін та склепіння термічної печі.

У нашому випадку максимальна висота стінки H_n=1196мм, більша 1метра і максимальна температура димових газів t_ГО=964 тобто меньше 1200˚C. Отже стіни печі виконуються з шамоту класу“В" товщиною 115 мм та теплоізоляційного шару товщиною 230 мм. Із діатомітової цегли. Склепіння печі виконується із шамоту товщиною 115 мм.

Розрахунок тепла акумульованого кладкою зробимо по методу Б.Ф. Зобніна [2]. Початкова температура кладки печі 800°С. Підвищення температури кладки до 938°С протікає в перший і другий інтервали нагріву заготівок тобто за час τ _I = 5,394 години = 19418 сек. У третьому інтервалі τ₃ = 0,976 години = 3514 сек відбувається зниження температури кладки, причому температура кладки за час τ _вир = 0,488 години = 1757 с знижується до 912 °С, а в період структурних перетворень τ _с = 0,488 години = 1757 с - залишається постійною.

Середня зміна температури кладки за період підвищення температури дорівнює:

, (3.2)

де:

t_кл2 - температура внутрішньої поверхні кладки наприкінці другого інтервалу нагріву, °C;

t_кл0 - початкова температура кладки печі, °С.

.

(3.3)

де:

t_кл3 - кінцева температура внутрішньої поверхні кладки, °C;

τ _{вир -} тривалість вирівнювання температури по перетину заготівки, година;

τ _{с -} тривалість періоду для завершення структурних перетворень, година.

Середня температура внутрішньої поверхні кладки:

(3.4)

По цій температурі обчислюємо основні теплофізичні властивості шамотного матеріалу. З додатку середня щільність шамоту дорівнює:

р_ш = 2025 кг/м^3.

Теплопровідність шамоту:

(3.5)

Теплоємкість шамоту з додатку 10 визначається з рівняння:

С_ш = 0,867 + 0,00042 t, кДж/кг град (3.6)

С_ш = 0,867 + 0,00042_* 861 = 1,229 кДж/кг град =1229 Дж/кг град

Тоді кількість тепла акумульованого кладкою за весь період термообробки виробів буде дорівнювати:

(3.7)

де:

F_кл - внутрішня поверхня кладки печі, м².

Визначимо втрати тепла випромінюванням через відкриті вікна в період посаду та видачі заготівок.

Для заготівок 550 х 230 х 160 мм вибираємо вікно завантаження шириною b₁ =1000 мм і висотою a₁ = 400 мм, товщина кладки складає l₁= 345 мм. Час завантаження печі 5 15 хв. Приймаємо, що завантаження і вивантаження печі триває по 10 хвилин (600 сек). Визначаємо співвідношення:

Тоді по додатку 10 коефіцієнт диафрагмування Ф дорівнює: 0,66.

Втрати тепла випромінюванням при посаді заготівок:

(3.8)

де:

Ф - коефіцієнт диафрагмування,

- тривалість посаду, сек,

Т_в - абсолютна температура навколишнього повітря, °К;

Характеристики

Список файлов курсовой работы