- •Оглавление
- •1 Введение
- •2 Расчет горения топлива
- •3 Определение размеров рабочего пространства печи
- •4 Расчет нагрева металла
- •4.1 Температурный режим нагрева металла
- •4.2 Время нагрева металла
- •4.2.1 Период нагрева
- •4.2.1.1 Первый интервал
- •4.2.1.2 Второй интервал
- •4.2.1.3 Третий интервал
- •4.2.2 Период выдержки
- •5 Футеровка печи
- •6 Тепловой баланс печи
- •6.1 Приход тепла:
- •6.2 Расход тепла
- •6.3 Потери тепла через свод печи
- •6.4 Потери тепла через стены печи
- •7 Выбор топливосжигающих устройств
- •8 Расчет рекуператора
- •9 Выбор способа утилизации дымовых газов
- •10 Аэродинамический расчёт Библиографический список
4.2.1 Период нагрева
4.2.1.1 Первый интервал
Средние за интервал температуры вычисляются путем среднего арифметического между начальной температурой интервала и конечной равны (см. [1]):
Парциальные давления излучающих компонентов продуктов сгорания равны (см. [1]):
(кПа), (сюда включено );
(кПа).
Произведения парциальных давлений на эффективную длину луча
равны (см. [1]):
(кПа∙м);
(кПа∙м).
По номограммам (см. [1]) при находим:
Плотность потока результирующего излучения металла находим по формуле, принимая степень черноты металла равной и шамотной кладки , находим значения комплексов.
Находим значение комплекса М (по формуле 31):
(31)
Находим значение комплекса А (по формуле 32):
(32)
Находим значение комплекса В (по формуле 33):
(33)
Находим значение результирующего потока энергии (по формуле 34):
(34)
Коэффициент теплоотдачи излучением в 1-м интервале периода нагрева находится следующим образом (формула 35):
(35)
Принимая значение коэффициента теплоотдачи конвекцией равным Вт/м2∙К, находим величину суммарного коэффициента теплоотдачи (по формуле 36):
(36)
Заготовку прямоугольного сечения с b/h < 1,8 можно представить в виде эквивалентного цилиндра с диаметром, вычисляемым (по формуле 37)
(м) (37)
Для заготовок, у которых отношение длины к эквивалентному диаметру , можно пренебречь передачей тепла через торцевые стенки.
В случае четырехстороннего нагрева коэффициент несимметричности нагрева равен (см. [1]) расчётная толщина вычисляется (по формуле 38):
(м) (38)
где – коэффициент несимметричности нагрева;
– геометрическая толщина изделия, м.
Критерий Био находится (по формуле 39):
(39)
где (Вт/м2∙К) (см. [1])при
Температурный критерий находится (по формуле 40):
(40)
По номограмме для поверхности цилиндра (см. [1]) находим значение критерия Фурье:
Продолжительность 1-го интервала периода нагрева (по формуле 41):
(с) (41)
где а = м2/с – коэффициент температуропроводности стали при (см. [1]).
Найдем температуру в середине заготовки в конце 1-го интервала периода нагрева. Для этого по номограмме для центра цилиндра (см. [1]) при значениях находим . Температура центра находится (по формуле 42):
. (42)
Среднюю по массе температуру заготовки в конце 1-го (в начале 2-го) интервала периода нагрева находим (по формуле 43):
. (43)
4.2.1.2 Второй интервал
Средние за интервал температуры продуктов сгорания и поверхностей металла и кладки равны (см. [1]):
Произведения парциальных давлений на эффективную длину луча (см. [1]) равны:
(кПа∙м);
(кПа∙м).
По номограммам (см. [1]) при находим:
Находим значение комплекса М (по формуле 31):
Находим значение комплекса А (по формуле 32):
Находим значение комплекса В (по формуле 33):
Находим значение результирующего потока энергии (по формуле 34):
Средний за второй интервал коэффициент теплоотдачи излучением (по формуле 35):
С учетом конвективного теплообмена (по формуле 36):
(Вт/м2∙К)
Значение критерия Био (по формуле 39):
Значения температурного критерия (по формуле 40):
По номограмме (см. [1]) находим, что .
Продолжительность второго интервала периода нагрева (формула 41):
(с)
Найдем температуру в середине заготовки в конце второго интервала периода нагрева (по формуле 42). Для этого по номограмме для центра цилиндра (см. [1]) при значениях находим .
Среднюю по сечению температуру заготовки в конце второго (в начале третьего) интервала периода нагрева находим (по формуле 43):