Для определения тепловых потерь печи конструируем ее футеровку

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 620^оСи в днище 390^оС, 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.