Методическая печь медных слитков, страница 7

.              (40)

Благодаря этому температура металла в зоне I повышается на

.                                 (41)

Коэффициентом  учитываем потери тепла через стенки и отверстия.

Сечение 0 зоны I

Зона I ограничена сечениями 0 и 1'. Для сечения 0 уже известны принятые температуры нагреваемого материала  (или несколько температур, характеризующих его начальное тепловое состояние) и газов , поэтому имеется возможность рассчитать тепловой поток  с помощью формулы (16).

Сечение 1 зоны II

Это сечение является границей зоны II и рассматривается как место, где заканчивается горение топлива, вводимого в эту зону, после чего нагрев металла в зоне I совершается только за счет физического тепла газов. Неизвестными температурами, подлежащими определению, являются , , . Необходимо также определить тепловой поток .

Формула для определения  имеет вид:

,                            (42)

где выражает долю горючих веществ топлива, которая выгорает при движении газов между сечениями 2 и 1.

.                            (43)

Найденное значение  подставляем в формулу для определения средней по массе температуры металла на границе 1:

,                                    (44)

Здесь , а  - приращение средней температуры металла, найденное по формуле (41).

Затем находим соответствующую температуру поверхности металла, используя принятую величину  и рассчитанное значение  при подстановке величины , соответствующей :

.                                          (45)

В формулу (45) входит фактор температурного поля

.                                                 (46)

Этой величиной учитываем скачкообразное возрастание теплового потока, получаемого нагреваемым материалом, при его переходе из зоны I в зону II, если имеется пережим свода.

Сечение 1^’

В этом сечении температуры газов  и поверхности нагреваемого материала  могут быть приняты такими же, как и соответствующие температуры  и . Однако условия лучистого теплообмена определяются в этом случае геометрическими соотношениями и радиационными характеристиками, существующими в зоне I.

3.5  Средние тепловые потоки и продолжительность нагрева

Имея полезные тепловые потоки на границах зон I и II, осуществляем их осреднение и определяем продолжительность нагрева в этих зонах. Для зоны I необходимо, кроме того, внести в величину среднего теплового потока  корректив на лучистый перенос тепла из зоны II [см. формулу¹ (XVI-43)].

Зона I

;                     (47)

.                            (48)

Зона II

;                                      (49)

.                           (50)

Время пребывания металла на участке III' определяем как продолжительность выдержки при и изменяющейся толщине нагреваемого тела. Для определения времени пребывания плоских заготовок применяем рис. 3 (приложение 3).

Находим отношение:

 и для него находим критерий , а затем по ниже приведенной формуле находим время пребывания плоских заготовок:

,                                          (51)

где  - коэффициент температуропроводности нагреваемого материала в интервале температур

Продолжительность выдержки в зоне III найдем по формуле:

Зная продолжительность отдельных этапов нагрева, находим суммарное время:

При отсутствии участка III^’ соответствующее время  исключается.

4.  Окончательное конструирование рабочего пространства и определение расхода топлива

4.1  Длины пода

Определив из расчета нагрева общую продолжительность пребывания металла  в печи производительностью Р кг/сек (кг/ч), найдем длину активной (занятой металлом) части пода при укладке вплотную заготовок длиной , располагаемых по ширине печи в n рядов:

.                                          (52)

Находим удельную производительность печи - напряжение активного пода при исчислении времени нагрева в часах:

.                                   (53)

Сравнение полученного значения  с принятым при определении  по формуле (3) обычно не выявляет больших расхождений. Если расхождение превышает 10%, это не означает, что в расчете печи обязательно допущена ошибка, так как указанные формулы ориентировочны.