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).
tнач=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
Тух=600 ºC - температура уходящих газов
кВт
Конец нагрева (45 ч)
ºC
Tух=tмуф+120+50=730+120+50=900 ºC
кВт
Потери тепла через кладку
Потери тепла через кладку определяем по формуле
,
где qкл - тепловой поток кладки, qкл=0,5кВт/м² (определяем по графикам /3/);
Fкл - площадь поверхности кладки.
кВт
Тепло уходящих газов
,
где iух - 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 Vт =78,92+15,77+0,97 Vт +9,45
Vт =45,5 м³/ч
Тепловая мощность печи 45,5*3,26=148,25 кВт
Конец нагрева
,26 Vт =56,46+15,77+1,25 Vт +7,22
Vт =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.