Определение времени нагрева металла в томильной зоне

 

Перепад температур по толщине металла в начале томильной зоны

 

 °С.

 

Допустимый перепад температур в конце нагрева

 

 °С.

 

Так как перепад температур по толщине металла в начале томильной зоны меньше допустимого перепада температур в конце нагрева, то томильная зона в данной печи не нужна.

Полное время нагрева металла

 

.

 

 

Определение основных размеров печи

 

Для обеспечения производительности 38,89 кг/с в печи одновременно должно находиться следующее количество металла:

 

 кг.

 

Масса одной заготовки

 

 кг.

 

Количество заготовок, одновременно находящихся в печи

 

 шт.

 

Принимаем  штук. При двухрядном расположении заготовок общая длина печи

 

 м.

 

При ширине печи  м площадь пода

 

 м².

 

Высоты зон оставляем теми же, что были приняты при ориентировочном расчете. Длину печи разбиваем на зоны пропорционально времени нагрева металла в каждой зоне.

 

Длина методической зоны

 

 м;

 

длина сварочной зоны

 

 м.

 

 

Футеровка печи

 

Учитывая температурный режим и непрерывную работу методической печи, выбираем огнеупорные и теплоизоляционные материалы для футеровки.

Свод печи выполняем подвесного типа из каолинового кирпича толщиной 300 мм.

Под выполняем трехслойным: тальковый кирпич толщиной 230 мм; шамот толщиной 230 мм и тепловая изоляция (шамотный легковес ШЛ-1,0) толщиной 115 мм. Толщина пода 575 мм.

Стены - шамот класса Б (рабочий слой), а изоляционный слой составляет легковесный шамот ШЛ-1,0. Примем толщину шамотного слоя равной 345 мм, а толщину изоляционного слоя равной 180 мм. Стены имеют толщину 525 мм.

 

 

Тепловой баланс печи

Приход тепла

 

Тепло от горения топлива

 

,

 

где В - расход топлива, м³/с;

 

 кВт.

 

Тепло, вносимое подогретым воздухом

 

,

 

где i_В - энтальпия воздуха при температуре t_В = 230 °С (см. прил. 13); V_В - расход сухого воздуха, рассчитанный в п. 2.1;

 

 кВт.

 

Тепло экзотермических реакций (принимаем, что угар металла составляет 1%, а при окислении 1 кг металла выделяется 5652 кДж)

 

,

 

где Р - производительность печи, кг/с; а - угар металла;

 

 

 кВт.

 

Расход тепла

 

Тепло, затраченное на нагрев металла

 

,

 

где  - энтальпии малоуглеродистой (12ХМ) стали (см. прил. 4);

 

 кВт.

 

Тепло, уносимое уходящими дымовыми газами

 

 кВт.

 

Находим энтальпию продуктов сгорания i_П.С при температуре t_0Г = 700°С (см. прил. 13):

 

 кДж/м³;

 кДж/м³;

i_П.С = 815,715 кДж/м³.

 

Потери тепла теплопроводностью через кладку. Потерями тепла через под в данном примере пренебрегаем.