Промышленность \ Технология производства

Теоретические основы процесса восстановления тугоплавких металлов, страница 8

t

b

h

300

145

30

Определяем объем лодочки:

V=(145*300+145*60+300*60)*2=140400 см3 или 0,000140400 м3

Плотность лодочки:

p= 9260 кг/м3

Масса лодочки:

mЛ= 9260*0,0001404=1,3 кг

Потери тепла на нагрев лодочек составляет:

Q″1= 0,56*3*1,3*(1130-20)= 2424,24 кДж/ч в) Расход тепла на нагрев водорода

Расход водорода составляет 11 м3/ч

Q″2=VH2*CсрH2*(TK-TH),         (10)

Где:

CсрH2- средняя теплоемкость водорода, кДж/м3*К

CсрH2- 1,32 кДж/м3*К

Q2=11*1,32*(1130-20)=16117,2 кДж/ч г) Потери тепла через многослойную стенку

Вся футеровка печи состоит из асбеста толщиной 0,01 м, легковесного кирпича типа шамота марки ШЛ-1,0 и шамота марки ШЛ-0,4. Длина печи с учетом теплоизоляции, L:

I зона- 1,2 м

II зона- 0,9 м

III зона- 1,2 м

IV зона- 1,2 м

По данным практики размеры печи составляют:

ширина печи- 3,47 м

высота печи- 1,58 м

размер муфеля- 1,236 м и 0,2 м

Толщина слоя асбеста составляет 0,01 м. Толщину слоя шамота легковеса ШЛ- 04, примем 0,4 м.

Рассчитаем ширину слоя шамота легковеса ШЛ- 1,0:

(3,470-1,236-0,2)/2-0,4=0,617 м

Высота слоя шамота легковеса ШЛ-1,0:

(1,580-0,2-0,02)/2-0,4=0,28 м

Средняя толщина слоя шамота легковеса ШЛ-1,0 составит:

(0,712+0,285)/2=0,5 м

Таким образом, футеровка печи будет состоять из трех слоев:

Толщина слоя асбеста δа = 0,01 м

Толщина слоя шамот- легковес ШЛ-1,0 δшл-1,0=0,5 м

Толщина слоя шамот- легковес в проекте ШЛ-0,4 δШЛ-0,4=0,4м

В таблице 3 представлено распределение температур по поверхности футеровки, К

Таблица 3- Распределение температур по поверхности футеровки, К

Зоны

Границы поверхности

Муфель-

ШЛ-0,4

Шамот

легковес

ШЛ-0,4

ШЛ-1,0

Шамот

легковес

ШЛ-1,0-асбест

Асбест-

кожух

I-зона

1173

783

343

313

II-зона

1273

803

348

318

III-зона

1353

823

355

323

IV-зона

1403

830

358

325

Внешний периметр асбеста:

Рвн=(3470+1580)*2=10 м

Внешняя площадь поверхности асбеста по зонам:

I зона F′= 1,2*3,47*1,58=6,58 м2

II зона F″= 0,9*3,47*1,58=4,93 м2

III зона F‴= 1,2*3,47*1,58=6,58 м2

IV зона F‴′=1,2*3,47*1,58=6,58 м2

Общая формула расчета теплового потока через многослойную стенку:

Q5= q*F=F*(TC1-TC2)/ (  ),       (11)

где: q- плотность теплового потока через многослойную стенку, Вт/м2

   TC1, TC2- температура среды внутри печи и снаружи, К

λ1, λ2, λ3- коэффициент теплопроводности материалов кладки печи, Вт/м3*К

α- коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности к воздуху

α- 16 Вт/м2*К

Поскольку температуры слоев неизвестны, проводим предварительный расчет коэффициентов теплопроводности.

Коэффициент теплопроводности шамота ШЛ-0,4:

Λшл-0,4=0,119+0,000192*tср, Вт/м*К,         (12)

λ′ШЛ-0,4=0,119+0,000192*( )=0,25 Вт/м* К

λ″ШЛ-0,4=0,119+0,000192*(  )=0,27 Вт/м* К

λ‴ШЛ-0,4=0,119+0,000192*(  )=0,28 Вт/м* К

  λIVШЛ-0,4=0,119+0,000192*(  )=0,28 Вт/м* К

Коэффициент теплопроводности шамота ШЛ-1,0:

λШЛ-1,0=0,307+0,000227* tср, Вт/м* К,         (13)

λ′ШЛ-1,0=0,307+0,000227*(  )=0,401 Вт/м* К

λ″ШЛ-1,0=0,307+0,000227*(  )=0,405 Вт/м* К

λ‴ШЛ-1,0=0,307+0,000227*(  )=0,410т/м* К

λIVШЛ-1,0=0,307+0,000227*(  )=0,411 Вт/м* К

Коэффициент теплопроводности асбестового картона:

λα=0,157+0,00014*tср, Вт/м* К,       (14)

λ′α=0,157+0,00014*(  )=0,164 Вт/м* К

λ″α=0,157+0,00014*(  )=0,165 Вт/м* К

λ‴α=0,157+0,00014*(  )=0,166 Вт/м* К

λIVα=0?157*0,00014*(  )=0,166 Вт/м* К

Находим плотность теплового потока в каждой зоне печи:

q′==301,8 Вт/м* К

q″==351,9 Вт/м* К

q‴==390,2 Вт/м* К

q IV==409,0 Вт/м* К

Скачать файл