Расчет температурного поля в рулоне

Распределение температур в рулоне и определение времени нагрева для обеспечения допустимого интервала температур будем проводить методом последовательных приближений.

Принимаем, что коэффициенты теплопроводности в осевом и радиальном направлениях равны.

Числа Био:

 

 

Относительное положение экстремальной точки μ определяется по графику, /3/, в зависимости от отношений диаметров и чисел Био:

 

μ =0,72

 

Коэффициент формы

 

 

Расчетные толщины рулона в направлении, м:

радиальном

 

;

осевом

 

.

 

Коэффициенты температуропроводности в направлении, м²/ч:

радиальном

 

;

 

осевом

 

.

 

Числа Био и Фурье в направлении:

 

 

где τ - время нагрева, ч;

в радиальном

 

 

Распределение температур в рулоне

Относительная температура

 

Расчет распределения температур в рулоне представлен в таблице 1.

 

Таблица 1 - Распределение температур в рулоне

τ, ч	For	Bir	θпов.r	θextr.r	Foz	Biz	θextr.z	θпов	θextr.	tпов, ºC	textrºC	Δt, ºC
	0,056	11,20	0,500	0,980	0,084	0,34	0,990	0,495	0,970
	0,280	11,20	0,281	0,720	0,420	0,34	0,900	0,253	0,648
	0,560	11,20	0,057	0,387	0,840	0,34	0,817	0,046	0,316
	0,840	11,20	0,030	0,227	1,260	0,34	0,707	0,021	0,161
	0,980	11,20	0,023	0,176	1,470	0,34	0,667	0,015	0,117
	1,120	11,20	0,017	0,138	1,680	0,34	0,612	0,010	0,084
	1,260	11,20	0,013	0,092	1,890	0,34	0,580	0,008	0,053

 

Определение числа печей (стендов) в отделении

Производительность отделения

т/ч

Масса садки

 

т

 

Время нагрева и выдержки - 45 ч.

Принимаем время охлаждения 70 ч.

Технологический цикл τ=45+70+5=120 ч.

Производительность стенда

 

т/ч

Число стендов в отделении определяется

 

 

Число нагревательных колпаков

 

 

Тепловой баланс

Приход тепла

Химическое тепло топлива

 

,

 

где V _т - расход топлива, м³/ч.

 

кВт

 

Расход тепла

Нагрев металла

Тепло, необходимое для нагрева металла рассчитаем в начале и в конце цикла. С помощью этих данных можно определить тепловую мощность печи (при максимальном расходе газа в начале нагрева) и удельный расход топлива (по данным конца периода нагрева).

t_нач=60 ºC

Теплоемкости металла в начальный и последующий моменты нагрева, /3/

с₀=0,485 кДж/(кг·К); с₂=0,486 кДж/(кг·К); с₄₅=0,620 кДж/(кг·К)

Начало нагрева (2 ч)

 

ºC

 

Т_ух=600 ºC - температура уходящих газов

 

кВт

 

Конец нагрева (45 ч)

 

ºC

T_ух=t_муф+120+50=730+120+50=900 ºC

кВт

Потери тепла через кладку

Потери тепла через кладку определяем по формуле

 

,

 

где q_кл - тепловой поток кладки, q_кл=0,5кВт/м² (определяем по графикам /3/);

F_кл - площадь поверхности кладки.

 

кВт

Тепло уходящих газов

,

 

где i_ух - энтальпия дымовых газов

i₆₀₀ =3,5 МДж/м³,

i₉₀₀= 4,5 МДж/м³

 

 

Неучтенные потери

Неучтенные потери принимаем 10%

 

кВт

кВт

Тепловой баланс

Начало нагрева

,26 V_т =78,92+15,77+0,97 V_т +9,45

V_т =45,5 м³/ч

Тепловая мощность печи 45,5*3,26=148,25 кВт

Конец нагрева

,26 V_т =56,46+15,77+1,25 V_т +7,22

V_т =39,5 м³/ч

Удельный расход топлива

кДж/кг

 

Список использованной литературы

 

1. Королев А.А. Механическое оборудование прокатных и трубных цехов. - М.: Металлургия, 1987;

2. Кривандин В.А., Марков Б.Л. Металлургические печи. - М.: Металлургия, 1977;

. Тымчак В.М., Гусовский В.Л. Расчет нагревательных и термических печей. - М.: Металлургия, 1983.