Инженерные методики расчета включают в себя большое количество упрощений и допущений, поэтому не являются точными. Этот способ основан в первую очередь на промышленном опыте и не требует почти никаких затрат.
Выбор схемы нагрева и алгоритма расчета определяется типом печи, формой заготовок, системой их раскладки на поду. В толкательных печах и при нагреве слябов большой ширины заготовки располагают вплотную друг другу. Поэтому нагрев металла в таких случаях считают как нагрев неограниченной пластины при одностороннем или двухстороннем нагреве.
При нагреве металла в печах с механизированным подом заготовки с сечением, близким к квадратному, располагают с зазором. Это обеспечивает нагрев боковых граней за счет отражения от кладки и переотражением от подины, что существенно уменьшает продолжительность нагрева. Расчетная схема нагрева заготовок квадратного сечения приведена на рисунке 2.
1 – поверхность кладки; 2 – верхняя поверхность заготовки; 3 – условная поверхность; 4, 4´ – боковые поверхности заготовки; 5 – открытая поверхность пода.
Рисунок 2 – Расчетная схема нагрева заготовок в печах с шагающим подом
На рисунке 3 приведен алгоритм расчета нагрева металла при расположении с зазором в печах с шагающим подом и шагающими балками.
Рисунок 3 – Алгоритм расчета нагрева металла, лежащего с зазором на поду
печи с шагающим подом (балками)
При этом алгоритм расчета нагрева металла по инженерным методикам включает в себя большое количество допущений и приближений. Например, температуру продуктов сгорания считают либо постоянной, либо линейно изменяющейся по длине. Не учитывают неравномерность нагрева заготовок по длине, охлаждающее влияние подовых труб, балок и рейтеров. Часто пренебрегают теплообменом за счет конвективной теплоотдачи или рассчитывают его приближенно.
|
|
Приведенный алгоритм расчета позволяет определить время нагрева по зонам печи и общее время нагрева металла. При известной производительности печи можно определить длину печи и рекомендуемую длину каждой зоны. Или, наоборот, при известных габаритах агрегата определяют производительность.
Разбиение печи на теплотехнические зоны осуществляется регулированием расхода газа в горелках. Для определения расхода газа по зонам составляют тепловой баланс печи по формуле:
, (50)
где 
– приходящее в печь тепло, Вт;
– расходуемое в печи тело, Вт.
Приходная часть теплового баланса определяется по формуле:
, (51)
где 
– химическое тепло от горения топлива, Вт;
- физическое тепло подогретого топлива и воздуха, Вт;
- тепло экзотермических реакций, происходящих на поверхности металла, Вт.
Расходная часть теплового баланса определяется по формуле:
, (53)
где 
- полезно затраченное тепло на нагрев металла, Вт;
- потери тепла в рабочей камере печи, Вт;
- тепло, уходящее из печи с продуктами сгорания, Вт.
При этом тепловой баланс также составляется с рядом допущений, и не учитывает всех потерь в рабочем пространстве. Для определения расхода воздуха рассчитывают горение топлива.