2020-01-14
193
Заготовка: низколегированная сталь, квадрат – 0,13 м, длина – 2,4 м;
Ширина печи: 4,560 м;
Длина печи: 20,095 м;
Количество заготовок, одновременно находящихся в печи:
где 
– активная длина пода, м;
– ширина заготовки, м;
– коэффициент заполнения пода;
– количество рядов заготовок в печи.
Для данной печи коэффициент заполнения пода будет равен 
.
Количество рядов заготовок в печи 
= 1, так как длина заготовки l = 2,4 м, а ширина печи равна 4,560 м.
Масса садки:
где 
– объем заготовки, 
;
– плотность заготовки, кг/ .
Время нагрева металла:
Удельное время нагрева (
для печи принимаем - 
.
Производительность печи:
Площадь активного пода:
Удельная производительность активного пода:
Температура уходящих газов:
В результате расчета нагрева металла мы рассчитали время нагрева одной заготовки (
), производительность печи (
кг/с), площадь активного пода (
), температуру уходящих дымовых газов (
).
Уравнение теплового баланса толкательной методической печи:
где Qx – приход теплоты от химической энергии топлива, кВт;
– теплота,вносимая подогретым воздухом, кВт;
– теплота,вносимая с топливом, кВт;
– теплота, внесенная металлом, кВт;
– теплота, затрачиваемая на нагрев металла, кВт
Q2 – потери теплоты с уходящими газами, кВт;
Q3 – потери теплоты с химическим недожогом, кВт;
Q5 – потери теплоты в окружающую среду, кВт.
Приход теплоты
1. Химическая теплота топлива
где В – расход топлива.
2. Физическая теплота топлива
где 
температура топлива; 20 °С.
теплоемкость топлива при 
0°С; 1,553 кДж/(м3∙°С) [2].
3. Физическая теплота подогретого воздуха.
где 
действительный расход влажного воздуха; 
м3 
м3;
температура воздуха, 400 °С;
теплоемкость воздуха при 
0°С; 1,33 кДж/(м3∙°С) [2].
Расход теплоты
1. Полезно-затраченная теплота.
где 
– средняя теплоемкость при среднемассовой температуре, кДж/(м3∙°С) [2];
– теплота экзотермических реакций, 
.
Среднемассовая температура металла
где 
– заданная температура нагрева, °С;
– допустимый перепад температур на выдаче, °С.
где 
– начальная температура металла, °С;
2. Потери теплоты с уходящими газами.
Где 
; 
;
– температура дымовых газов; 
. 
3. Химический недожог.
где а – доля несгоревшего топлива; 0,03.
теплота сгорания газа; 34000 кДж/ 
,
4. Потери теплоты в окружающее пространство.
4.1. Потери теплоты теплопроводностью.
Коэффициент теплоотдачи по формуле Г.П. Иванцова
= а + в∙ 
, 
,
где - температура наружной стенки (пода, свода, стены), 
;
а, в 
коэффициенты поверхности (под, свод, боковые стенки) (табл. 3).
– наружная поверхность элемента конструкции печи, 
(табл. 4).
Таблица 3 – Коэффициенты поверхности (под, свод, боковые стенки)
| Стены | Свод | Под | |
| а | 8 | 10 | 7 |
| в | 0,06 | 0,06 | 0,05 |
Таблица 4 – Наружные поверхности методической печи,
| 
| 
|
| 264,63 | 140,73 | 71,01+22,26 |
Боковые стенки
α = 8 + 0,06 ∙ 65 = 11,25 ,
Свод
α = 10 + 0,06 ∙ 110 = 16,6 ,
Под
α = 7 + 0,05 ∙ 70 = 9,75 ,
Сплошной под
4.2. Потери теплоты с охлаждающей водой.
Где 
– поверхность глиссажной трубы, 
– поверхность опорной трубы,
– плотности теплового потока на элемент, 
соответственно, кВт/ [2].
2.7.3. Потери теплоты излучением.
где 
– приведенный коэффициент излучения, 
Вт/ 
температура окружающей среды, 293 К,
– площадь технологического окна, ,
– коэффициент диафрагмирования, 
;
Посад
Таблица 5 – Геометрические параметры окна для посада заготовок
| b, м | h, м | l, м | V,
|  ,
| L, м | 
| Ф | F,
|
| 0,680 | 0,425 | 3,910 | 1,130 | 5,896 | 0,767 | 0,530 | 0,765 | 1,662 |
где b – углубление окна, м;
h – высота окна, м;
l – ширина окна, м;
V – объем окна, 
– площадь, ограничивающая объем окна,
L – геометрический параметр, 
, м;
– угловой коэффициент с излучающей плоскости на тепловоспринимающую, 
;
F – площадь окна,
Выдача
Таблица 6 – Геометрические параметры окна для выдачи заготовок
| b, м | h, м | l, м | V,
| ,
| L, м |
| Ф | F,
|
| 0,510 | 0,600 | 3,910 | 1,197 | 4,600 | 1,040 | 0,671 | 0,836 | 2,346 |
Определение расхода топлива
Таблица 7 – Тепловой баланс толкательной методической печи.
| Приход | Расход | ||||
| Параметр | кВт | % | Параметр | кВт | % |
| 15516,00 | 85,58 | 
| 6422,29 | 35,42 |
| 14,18 | 0,08 | 
| 8548,97 | 47,15 |
| 2600,46 | 14,34 | 
| 465,48 | 2,57 |
| 
| 2,14 | |||
| 1569,75 | 8,65 | |||
| 736,18 | 4,06 | |||
| Суммарно | 18130,64 | 100 | Суммарно | 18130,64 | 100 |
Основным элементом сравнения тепловой работы всех печей является удельный расход условного топлива, рассчитаем его по полученному значению расхода топлива:
УрУТ = 
,
где В – расход топлива, 0,53 м3/c;
– теплота сгорания газа, 33495 кДж/ ;
–теплота сгорания условного топлива, 29,31 кДж/кг;
– производительность, 9,7 кг/с.
УрУТ = 
кг у. т/т.
Суммарный КПД:
Тепловой КПД:
Коэффициент использования теплоты:
Исходя из результатов расчета теплового баланса печи, можно сделать выводы:
1. Так как процентная доля потерь теплоты с отходящими газами составляет 47,15 % от общего расхода теплоты, то необходимо, по возможности, максимально использовать это тепло в теплообменных аппаратах для подогрева воздуха.
2. Подогрев воздуха и применение теплоизоляции с меньшим коэффициентом теплопроводности позволит снизить расход удельного топлива, что в свою очередь повысит КПД печи.
3. Использование современной теплоизоляции для глиссажных и опорных труб позволит снизить тепловые потери с охлаждающей водой.
