книги из ГПНТБ / Несенчук, А. П. Тепловые расчеты пламенных печей для нагрева и термообработки металла учеб. пособие

Ср'гух — средняя объемная изобарная теплоемкость дымовых га­ зов среднего состава, табл. 8.L;

Т а б л . 8.1. Средняя объемная изобарная теплоемкость продуктов сгорания среднего состава

із — потеря тепла с химическим недожогом топлива;

(3=30,4СО+25,7Н2 ккал/нм3 (пр. crop.) (кдж/нм3пр. crop.); (8.9)

СО и Н2 — содержание окиси углерода и водорода в 1 нм3дымовых

8.2) ;

141

Т а б л . 8.2. Средняя объемная изобарная теплоемкость воздуха

tB" — температура подогрева воздуха. Энтальпия подогретого воздуха

где Cp' — средняя объемная изобарная теплоемкость смеси компо­

нентов топлива (табл. 4.1 и 4.2); U" — температура подогрева топлива.

Значение іг.ух дымовых газов, состав которых отличается от принятого (табл. 8.1), можно найти по формуле

(дж/нм3-0К).

Влияние теплотворной способности топлива, а также подогрева компонентов рабочей смеси на значение гіи.т иллюстрируется рис. 8.1

и8.2. При построении графиков (рис. 8.1) принималось, что іг.ух=

=900° С, а воздух и топливо не подогреваются.

Приходная статья теплового баланса

где 1350 — среднее тепловыделение за счет окисления 1 кг железа,

ккал/кг (кдж/кг);

142

1— .QHP=4080 ккалінм3;

2 — QaР=2200;

3 —<J„P=890 ккал/нм3.

Формула (8.14) для трехзонной методической нагревательной печи принимает вид:

где Qaкзсв и Qan3T0M— соответственно тепловыделения в сварочной

итомильной зонах.

8.4.ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСХОДНЫХ СТАТЕЙ ТЕПЛОВОГО БАЛАНСА

Правая часть уравнений (8.1) и (8.2) представлена расходными статьями баланса тепла печи.

Численное значение Q-пол находится из соотношения (В і< В ікр):

Q n o л = ( р + щ ^ ~ ) ( І'м Вых” 1» в х ) ккал / ц ( КвТ) . ( 8 Л 6 )

где ім вых и імвх. — соответственно энтальпия металла на выходе и входе в печь или зону;

Если В і> В іКр, то в формулу (8.16) в качестве разности энталь­ пий металла подставляется

СРм ^мвых“ ^мвх^

143

по сечению температуру определяют следующим образом. Вначале по графикам выбирается средняя по сечению относительная тем­ пература

Сп — коэффициент излучения (приведенная величина) в рас­ сматриваемом сечении;

Гг — температура газов в этом сечении;

X — характерный размер заготовки пли изделия; Ям — коэффициент теплопроводности стали.

Относительная температура может быть представлена так:

где Гм— искомая средняя по сечению температура металла.

Функция фо, входящая в формулу (8.17), находится в соответ­ ствии с формулой [26]

144

Функция ■фо=^з(19'о; Sk) выбирается по графикам [26]. Причем, как и для пластины,

ТіМ

Фо=

ТГ

Формулу (8.16) (Ві^Віцр) переписываем для трехзонной на­ гревательной печи:

Qnofli —Рср^ (^мі—^мо);

/Арз \ — — —

<Зполз= \ P+ P ~[qq ) сРм(^ з—Ьа) ккал/ч (кет).

где Qoxn.B — теплопотеря с водой, охлаждающей элементы печи (глиссажные трубы, шиберы и пр.);

Qo.n— потеря тепла через ограждающую конструкцию печи (стенки, свод и под);

Qo.ii— QCT+QCB+Qrill

Qh3.t — теплопотери в результате излучения печных газов

вокружающую среду (в основном через окна загрузки

ивыгрузки);

Qг — потеря теплоты с газами, выбивающимися через окно загрузки, а также неплотности в кладке печи;

Qam; — потеря теплоты в результате ее аккумуляции кладкой и подом, ккал/ч (квт).

Ниже рассмотрим методику и расчетные формулы, позволяю-

где k — коэффициент теплопередачи от газов к воде, ккал/м2-ч-° С (вт/м2-° К );

F — поверхность водоохлаждаемого элемента, м2;

А^ср — средний температурный напор между продуктами сгорания и охлаждающей водой, °С (АТср, °К).

Рассчитывая отвод теплоты глиссажными трубами методичес­

Температура tB' принимается равной 5—10° С. В свою очередь /в" при атмосферном водяном охлаждении выбирается в пределах 50—60° С, а при испарительном — равна температуре насыщения.

Коэффициент теплопередачи, входящий в формулу (8.22), рас­ считывается по общеизвестной формуле

k =

<хг

Уравнение (8.25) справедливо для изолированных и голых во­ доохлаждаемых поверхностей.

Коэффициент теплоотдачи

146'

Рис. 8.6. К расчету величины Q0.к-

а — коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности клад­ ки (холодная сторона) к воздуху, в первом приближении этой величиной можно задаваться (а = 1 6 ккал/м2-ч-° С)

(вт/м2-° К );

п — общее число слоев кладки ограждающей'конструкции; F ■— поверхность кладки, м2.

и (5.15), затем для каждого из слоев — его среднюю температуру. В первом приближении имеем:

7(l)_ t^ + to ± _

"2

Используя tp \ toW, . .. , /„(•) для соответствующих слоев, выби­ раем значения Яі, І 2, . . . , Кп (рис. 8.3—8.5). Задаваясь а и подстав­ ляя найденные значения А,, по формуле (8.30) в первом приближе­ нии находим величину Q0.I;. После этого для отдельных слоев ограж­ дающей конструкции записываем выражения:

где tu h, ■■■, tn — температуры в местах стыков слоев кладки и на ее поверхности, ° С (° К ).

Во втором приближении определяем средние температуры слоев:

W -

^КЛ“Мі

2

(8.33)

2

2

149

Значения /і(2>, + 2>, .. . , + (2) используем для отыскания Я,,-.

Вновь рассчитываем Q0.K и опять по формуле (8.32) опреде­ ляем температуры в стыках слоев.

Используя температуру іп, находим коэффициент тепло­ отдачи а. Определяем средние температуры слоев, затем — Я; и по формуле (8.30) — теплопотери Q0.K.

терморадиационных экранов, которые устанавливаются с наружной стороны кладки печи.

где ах — коэффициент, учитывающий время открытия окна;

ф— коэффициент диафрагмирования отверстия или окна, через которое происходит излучение (этот коэффициент

выбирается в соответствии с рис. 8.7 в зависимости от формы и размеров отверстия);

Сп — коэффициент излучения (для рассматриваемого случая можно считать, что Сп— 4,0 ккал/м2-ч-°К.'1);

Тт и То.с — соответственно температуры излучающих газов и окру­ жающей среды, 7’о.с=293° К;

F — площадь излучающего отверстия, м2.

150