Курсовая работа: Расчёт камерной печи с выкатным подом для термообработки слябов

9. Средняя теплоемкость металла на участке, кДж/(кгЧК) (табл. V.47 (1)):

10. Плотность металла, кг/м³:

11. Относительная температура металла, ⁰С:

12. Отношение Bi/Sk:

13. Температурный фактор :

14. Температурный фактор, К^-3;

15. Продолжительность нагрева, ч:

16. Средняя скорость нагрева, ⁰С/ч;

По заданию 34-40 ⁰С/ч; режим нагрева выбран правильно.

3. Расчет теплообмена в рабочем пространстве печи в период охлаждения

1. Температура металла в печи, ⁰С:

2. Начальная температура кладки, ⁰С:

3. Способ охлаждения: холодным воздухом, подсасываемым через люки в боковых стенах.

4. Температура металла по участкам, ⁰С:

5. Средняя температура кладки, ⁰С:

6. Приведенный коэффициент излучения металла к кладке, Вт/(м²ЧК⁴):

7. Коэффициент теплоотдачи излучением к металлу, Вт/(м²К):

8. Скорость потока воздуха:

Принимаем 4-6 м/с.

9. Определяющий размер сляба (в направлении движении потока):

10. Коэффициент теплоотдачи конвекцией от продольно обдуваемой пластины к воздуху, Вт/(м²К):

11. Коэффициент, учитывающий среднюю температуру подогрева воздуха:

12. Коэффициент теплоотдачи конвекцией с учетом подогрева воздуха:

13. Вид теплообмена:

14. Условный коэффициент теплоотдачи конвекцией в единицах коэффициента излучения, Вт/(м²К⁴):

15. Приведенный коэффициент излучения с учетом конвекции, Вт/(м²К⁴):

4. Расчет охлаждения металла

1. Расчетная схема нагрева металла: двухстороннее охлаждение в среде с постоянной температурой.

2. Расчетная толщина сляба, м:

3. Коэффициент теплопроводности металла при средней температуре на участке, Вт/(мЧК):

4. Число Старка:

5. Число Био:

6. Методика расчета охлаждения металла:

7. Расчет продолжительность охлаждения:

Для первого и второго участков используем формулу:

Для второго и третьего участков рассчитываем по формуле:

8. Средняя теплоемкость металла на участке, кДж/(кгЧК):

9. Плотность металла, кг/м³:

10. Относительная температура металла, ⁰С:

11. Отношение Bi/Sk:

12. Температурный фактор:

13. Температурный фактор, К^-3;

14. Продолжительность охлаждения, ч:

5. Статьи теплого баланса периода нагрева

Приход тепла:

1. Химическое тепло топлива, кВт:

2. Угар металла, %:

Принимаем а=0,35.

3. Тепло экзотермических реакций окисления железа, кВт:

Расход тепла:

4. Расход тепла на нагрев металла:

Температура металла, ⁰С:

- начальная 120 ⁰С,

- конечная 1220 ⁰С,

- средняя теплоемкость металла с_м=0,665 кДж/(кгЧК),

- продолжительность нагрева 30,7 ч,

- садка печи G=6Ч4M=6Ч4Ч6=144 т (6 слябов).

- затраченное тепло, кВт:

5. .Тепло, уносимое уходящими продуктами сгорания:

- температура продуктов сгорания 1250 ⁰С,

- энтальпия продуктов сгорания 12,5 мДж/м³,

- потери тепла, кВт:

6. Потери тепла теплопроводностью через кладку:

- температура внутренней поверхности кладки, ⁰С:

- стен 1050 ⁰С,

- свода 1050 ⁰С,

- пода 1050 ⁰С, (принимаем усредненное значение).

- материал (толщина, мм) кладки:

- стен: шамот кл. Б (232) и диатомит Д-500 (116),

- свода: шамотный легковес ШЛ-1,3 (300),

- пода: шамот кл. А (348) и диатомит Д-500 (232).

- удельный тепловой поток через кладку, кВт/м³:

- стен - 0,86 кВт/м³,

- свода - 1,2 кВт/м³,

- пода - 0,61 кВт/м³.

- поверхность кладки, м²:

- стен -

- свода -

- пода -

- потери тепла, кВт:

- стен -

- свода -

- пода -

- общие -

7. Потери тепла на нагрев опорных устройств, кВт:

Где 9,4 т - масса опорных устройств (прокладок).

8. Тепло аккумулированное кладкой:

- конечная температура внутренней поверхности кладки, ⁰С:

- стен

- свода

- пода

- конечная температура наружной поверхности кладки, ⁰С:

- стен

- свода

- пода

- средняя температура кладки в конце нагрева, ⁰С:

- стен

- свода

- пода

- коэффициент теплоотдачи конвекцией от внутренней поверхности кладки к воздуху, Вт/(м²ЧК):

- стен

- свода

- пода (принимаем из условия скорости прососа воздуха 4-6 м/с и температуры воздуха от 20 ⁰С до 400 ⁰С).

- полная продолжительность периода охлаждения кладки, ч:

- полная толщина кладки, м:

- стен

- свода

- пода

- средний коэффициент теплопроводности кладки, Вт/(мЧК):

- стен 1,153 - шамот кл. Б,

0,189 - диатомит,

- свода 0,643 - ШЛ-1,3,

- пода 1,165 - шамот кл. А,

0,191 - диатомит.

- эквивалентная теплопроводность кладки, Вт/(мЧК):

- стен

- пода

- число Био для внутренней поверхности кладки:

- стен

- свода

- пода

- теплоемкость материала кладки, кДж/(кгЧК):

.

Принимаем одинаковую для всей кладки.

- температуропроводность, м²/ч:

- шамот ,

- шамотный легковес ,

- диатомит ,

- эквивалентная температуропроводность кладки, м²/ч:

- стен ,

- свода ,

- пода ,

- число Фурье кладки:

- стен

- свода

- пода

- объем слоев кладки, м³:

- стен 14,5 - шамот кл. Б,

9,4 - диатомит,

- свода18,0 - ШЛ-1,3,

- пода 18,1 - шамот кл. А,

13,2 - диатомит.

- масса слоев кладки, т:

- стен

- свода

- пода

- функция:

- стен

- свода

- пода

- функция:

- стен

- свода

- пода

- температура среды печи в конце периода охлаждения ⁰С,

Принимаем

- усредненная температура среды печи за период нагрева и охлаждения, ⁰С:

- средняя температура кладки в конце периода охлаждения, ⁰С:

- стен

- свода ,

- пода ,

- тепло, аккумулированное кладкой, кВт:

- стен ,

- свода ,

- пода .

- общее 70,7+66,6+35,6=172,8 кВт.

- тепло, аккумулированное каркасом, кВт:

- общая аккумуляция тепла печью, кВт:

9. Неучтенные тепловые потери, кВт:

10. Уравнение теплового баланса:

11. Расход газа на печь, м³/ч:

12. Химическое тепло топлива, кВт:

13. Тепло, уносимое уходящими продуктами сгорания, кВт:

6. Тепловой баланс периода нагрева