Методическая печь медных слитков, страница 5

Сечение 2 характеризуется наивысшей температурой газов  и к этому же сечению можно отнести достижение максимальной температуры поверхности нагреваемого материала . Поскольку газовый объем и поверхности стенок и садки на участке печного канала, включающем сечение 2, нагреты выше соответствующих элементов участка III', от сечения 2 тепло должно переноситься к торцу зоны II излучением и конвекцией (циркулирующими газами). Однако при расчете температуры и тепловых потоков в сечение 2 этот перенос можно не учитывать, полагая, что он будет компенсирован теплом от сжигания дополнительного количества топлива.

В основе всех расчетов лежит уравнение:

,                     (12)

из которого видно, что увеличение потерь тепла, обозначенных , можно возместить при той же величине теплового потока, получаемого нагреваемым материалом  увеличив относительный расход топлива .

Тепловое напряжение , применяемое в расчетах, принимаем равным . Известно, что выгорание горючих в той части факела, в которой достигается максимальная температура газов, происходит значительно интенсивнее, чем в среднем по всей его длине. Поэтому, принимая при расчете температур и тепловых потоков в сечении 2 табличное значение , мы имеем резерв тепловыделения на покрытие неучитываемого при этом переноса тепла вдоль печи. Необходимо, чтобы среднее значение  для зоны II не превышало принятого.

В уравнении (12) для сечения 2 известными могут быть следующие величины:  и  из расчета горения топлива;  и .

Расход топлива в единицу времени на единицу свободного объема  найдем при известной теплоте сгорания топлива , приняв допустимое значение теплового напряжения .

Потеря тепла , отнесенная к свободному объему, в сечении 2 обусловлена только теплопроводностью стенок, т. е.

.                                                    (13)

Удельную величину потерь определяем по формуле:

,                        (14)

которая позволяет усреднить величины потерь тепла продольными стенами () и сводом (). Значения этих величин находим в табл. 2 при ориентировочно определенной температуре

.

Таблица 2

Рекомендуемые к расчету значения

Конструкция стенок	, при
	1000	1200	1400	1600
Теплоизолированные стенки	1350	1700	2200	2900
Подвесной свод (шамотный),	3300	4300	5400	6500

В пересчете на эффективную поверхность стенок  потерю тепла стенками можно выразить как

.                                  (15)

Уравнение неизвестного теплового потока, получаемого нагреваемым материалом в сечении 2. В случае окислительного нагрева , принимаем  и находим

.     (16)

В решение уравнения (16) входят приведенные степени черноты , которые определяются по таблицам []. Для окисленных металлов и огнеупорных стенок обычно принимают е .

Степень черноты газовой среды определяем при температуре поверхности металла, в общем случае окисленной, т. е. при:

,

что дает значение . Степень черноты газов при искомой температуре газов ,  определяем предположительно, принимая

.

В случае неудачного выбора температуры газов определение повторяют.

При использовании формул (13) и (I6) требуется знать следующие геометрические соотношения:

;                                                (17)

;                                          (18)

.                                             (19)

Зная полезный тепловой поток , находим все температуры, характеризующие тепловое состояние нагреваемого материала в сечении 2. Обычно садку заготовок в методической печи можно рассматривать как неограниченную пластину, для которой при параболическом распределении температуры минимальная температура имеет выражение, следующее из формулы (9):

,                                           (20)

в которое входит значение  - коэффициент теплопроводности нагреваемого материала при .

Имея разность , рассчитываем по формуле (7) среднюю по массе температуру верхней части заготовки , а затем для нижней части заготовки находим температуры поверхности  и среднюю :

;                                    (21)