Внутренний диаметр печи берем, учитывая тяжесть загрузки и необходимость в специальной для нее подвеске, равный 900 мм, диаметр горловины печи равный 800 мм, ее полезную высоту 2700 мм. Стены выкладываем из слоя пенолегковеса с ρ=270 кг/м толщиной 100 мм и слоя диатомитового кирпича с толщиной 200 мм. Днище печи выкладываем из пенолегковеса толщиной 100 мм и диатомита толщиной тоже 100 мм. Крышка печи набирается из шамотовых плит толщиной 100 мм и из слоя минеральной ваты с ρ=150 толщиной 200 мм.
Для температуры внутри печи в принимаем, что температура на границе пенолегковес-диатомит в стенках печи составляет 620оСи в днище 390оС, а температура кожуха печи .
1) Для стен печи:
Проверяем температуры:
Совпадение отличное.
2) Для днища печи:
Проверяем температуры:
Совпадение хорошее.
3) Для крышки печи:
Задаемся температурой в крышке на границе шамота с минеральной ватой в 940 0С и температурой на кожухе 50 0С тогда:
Таким образом, суммарные тепловые потери печи при температуре ее стенок в 1050 0С равны:
|
|
здесь 1.2 - коэффициент запаса, так как мы не учитывали потери через тепловые короткие замыкания. Кроме того, коэффициент 1.2 учитывает возможное старение теплоизоляции печи в эксплуатации.
Для расчета времени остывания печи определяем аккумулированное ее кладкой тепло.
1) Масса пенолегковеса стен печи:
Аккумулированное им тепло:
2) Масса легковеса днища:
Аккумулированное им тепло:
3) Масса шамота крышки:
Аккумулированное им тепло:
4)Масса диатомита стен:
Аккумулированное им тепло:
5) Масса диатомита днища:
Аккумулированное им тепло:
6) Масса минеральной ваты крышки:
Аккумулированное им тепло:
Суммарное аккумулированное кладкой тепло при температуре 944 0С:
Количество тепла, аккумулированного изделием:
Количество тепла, аккумулированного жароупорной подвеской:
удельная теплоемкость жароупорной хромоникелевой стали:
Полное количество тепла, аккумулированного загруженной печью:
Так как расчеты приближенные, то аккумулированное кладкой и изделием тепло, а также тепловые потери печи можно принять пропорциональными её температуре. Для 400 0С будем иметь:
Количество тепла, которое печь должна потерять за время остывания:
Средние тепловые потери за время остывания:
Время остывания печи:
что дает:
Как видим, скорость остывания получилась меньше допустимой. Следовательно, для увеличения скорости остывания печи можно было бы пойти на облегчение кладки или выбор других материалов.
Полное время цикла:
Следовательно, для получения заданной производительности в 2 вала в сутки придется установить 4 шахтных печи.
|
|
Тепловые потери за время нагрева:
Тепловые потери за время остывания:
Тепловые потери за время простоя печи:
Полный расход тепла за цикл:
отсюда удельный расход энергии:
Коэффициент полезного действия печи:
Как видим, КПД печи низок, что обуславливается большими потерями аккумулированного кладкой тепла при остывании изделий в печи. Кроме того, при этом мощность печей будет также велика, так как в период разогрева придется восполнить потерянное в период остывания тепло кладки.
Из этой мощности только 62,621 кВт составляет полезную. Поэтому гораздо целесообразнее отделить процесс остывания изделий от его нагрева путем переноса изделий по достижении им заданной температуры в специальный колодец, нагреваемый самим изделием в процессе его остывания, причем поддержания нужной скорости остывания изделий сможет быть получено соответствующим выбором теплоизоляции колодцев. В этом случае КПД печи поднимается до значения
или на 33% больше чем в предыдущем случае.
Удельный расход энергии
то есть снизился на 31,5%
Мощность печи при этом
Так как полное время цикла составляет теперь 3,3ч., то потребуется 1 печь и 3 колодца.