Методическая печь медных слитков, страница 4

2.5  Определение высоты рабочего пространства

Топливосжигающие устройства являются основными побудителями движения газов в рабочем пространстве методических печей. Выходящие из этих устройств горящие газовые струи обусловливают как продвижение газов вдоль печного канала с некоторой средней скоростью, зависящей от начального количества движения и гидравлических сопротивлений, так и распределение давлений в рабочем пространстве.

Учитывая сложный характер струйного движения газов в рабочем пространстве методических печей, наиболее желательным способом отработки их конструкции является моделирование с соблюдением требований газодинамического подобия. При чисто расчетном обосновании конструктивных решений приходится прибегать к применению норм скорости и заданного удельного расхода топлива.

Имея заданный или намеченный удельный расход условного топлива , находим абсолютный расход натурального топлива:

,                                                    (4)

где Р – заданная производительность печи.

Необходимо потом подразделить общий расход топлива печи на части, относящиеся к верхней и нижней половинам рабочего пространства. Имея отношение , найдем расход топлива в верхней половине печи:

.                                              (5)

Тогда на участке, через который следуют газы-продукты сгорания всего этого количества топлива, высота свободного пространства составит

.                                                (6)

3.  Расчет температур, тепловых потоков и теплоемкостей

3.1  Зона III выдержки на сплошном поду

Тепловое состояние заготовок перед выдачей из печи задано, так что должны быть известны температуры . Для садки приближающейся по форме к неограниченной пластине, среднюю по массе температуру можно упрощенно выразить как:

.                                         (7)

Длину этой зоны принимаем . Такую длину считают достаточной для устранения темных полос, остающихся на нижней поверхности, вследствие контакта с глиссажными трубами. Исходя из этой длины, вычисляем соответствующее значение критерия Фурье

,                                         (8)

где  и  - коэффициент теплопроводности и удельная теплоемкость металла, взятая приближенно при ;  - число рядов;  - длина и толщина заготовок;    Р – производительность печи.

Для определения полезного теплового потока на границе 3 принимаем, что температура по толщине заготовки  распределена по параболе:

.                                    (9)

При окислительном нагреве, если известна величина теплового потока , необходимо вычислить перепад температуры в слое окалины , так как для расчета внешнего теплообмена требуется знать температуру окисленной поверхности металла . Приближенно будем принимать, поскольку в процессе нагрева толщина окалины  увеличивается, а полезный тепловой поток  уменьшается:

.                                                (10)

Входящие в эту формулу величины  и  определяем по следующему выражению:

,                                            (11)

где

Для определения величины  необходимо также знать коэффициент теплопроводности окалины, который зависит от температуры. По данным В. Гейлигенштедта (для стали):

°С	900	1000	1100	1200
, вт/(м∙град)	1,45	1,6	1,9	2,1

3.2  Сечение 2 зоны II

Зона II конструктивно может состоять из одной или нескольких камер, заключенных в границах /—2, 1—2" или /—3'. Различия в обозначениях границ обусловлены тем, что однокамерная зона II может граничить с зоной III (тогда вводят обозначение 2) или включать в себя участок предварительной выдержки, которая заканчивается в сечении 3'. Во второй камере зоны II сечение, в котором заканчивается повышение температуры верхней поверхности садки, обозначаем 2" вместо 2 для однокамерной зоны II.