Определение времени нагрева изделий в печах периодического действия, страница 2

где t²_ср - средняя температура изделия к концу первого периода нагрева, °С;

- для бесконечной пластины

t²_ср = t²_POB - 0,7 Dt ;

- для бесконечного цилиндра

t²_ср = t²_POB - 0,6 Dt ;

При определении (с помощью графиков Д.В.Будрина) времени второго периода (t₂) значение коэффициента теплоотдачи a_S, подставляемого в критерий Био, рассчитывают по уравнению ( ).

Расчет времени нагрева насыпных немонолитных загрузок может быть осуществлен так же, как и монолитных, с учетом их насыпной плотности и эквивалентного коэффициента теплопроводности .

В случае нагрева коротких изделий при определении времени второго периода следует использовать метод перемножения температурных критериев.

1.3.3. Особенности расчета многозонных методических печей

В отличие от печей садочного типа в методических печах температура в каждой точке нагревательной камеры неизменна во времени, а температура нагреваемых изделий, которые перемещаются в рабочей камере с помощью специального устройства (конвейера, рольганга и др.), возрастает от загрузочного конца к разгрузочному.

С точки зрения увеличения производительности печи целесообразно изделия нагревать при постоянной температуре в рабочей камере. При этом мощность нагревателей по длине печи должна быть различной - максимальной в передней зоне, с постепенным снижением до минимального значения (мощности холостого хода) у разгрузочного окна.

Однако, вследствие трудности практического выполнения данных условий, современные методические печи, как правило, имеют не одну, а несколько (три...четыре) самостоятельно регулируемых тепловых зон. В таких печах мощность в первой зоне наибольшая, что создает условия для максимальной скорости нагрева изделий, а в последней, в которой мощность нагревателей в основном компенсирует тепловые потери печи, происходит выравнивание температуры по сечению нагреваемых изделий.

В трёхзонных методических печах мощность нагревателей по зонам одинаковой длины распределяют приблизительно в соотношении 60 + 30 + 10 = 100 %, а в четырёхзонных - 40 + 30 + 20 + 10 = 100%.

Иногда с целью быстрого разогрева холодной печи до технологической температуры мощность последней зоны по сравнению с расчетной значительно увеличивают.

При указанном распределении мощности по зонам (и при загрузке обрабатываемых изделий в печь малыми порциями) температура в нагревательной камере устанавливается приблизительно одинаковой по всей её длине. Это, в свою очередь, позволяет (в первом приближении) расчет времени нагрева в многозонной методической печи вести так же, как и для случая, если бы температура в ней была постоянной.

График нагрева теплотехнически массивных изделий, где показано распределение мощности по зонам и изменение температуры по длине нагревательной камеры приведен на рис. 1.13.

Размеры рабочего пространства методических печей рассчитывают, задаваясь предварительно их шириной, с последующим уточнением.

Высоту рабочего пространства принимают конструктивно, исходя из требований быстрого и равномерного нагрева изделий. Так, для определения высоты в конвейерных и толкательных печах при известной ширине можно пользоваться практическими данными, приведенными в табл. 1. 4.

          Таблица 1.4

Высота (h) рабочего пространства конвейерных и толкательных закалочных печей в зависимости от их ширины (b)

Длина рабочего пространства печи L, м, определяется по формуле :

L = П t / А,

где П - производительность печи, кг / ч, t - время нагрева изделий , ч ( расчет времени нагрева изделий см. ниже); А - масса загрузки, приходящаяся на 1 м длины рабочего пространства печи (погонная загрузка), кг / м.

В процессе проектирования печи значением “А” задаются из условий размещения изделий на конвейере, поддоне и т.д. Необходимо отметить, что с целью получения оптимального значения погонной загрузки проектируемой печи обычно выполняют несколько вариантов расчета.

При ориентировочном определении длины рабочего пространства печи используют формулу

L = П / р·b,

где b - ширина рабочего пространства печи, м; р - удельная производительность печи, кг/ (м² ч). Для методических печей р = 150... 250 кг/ (м² ч).

Формула ( ) служит также для определения действительного значения удельной производительности спроектированной печи, т.е. оценки использования её рабочего пространства.

При известной общей длине печи её разбивают на тепловые зоны. Длину отдельной зоны можно определить по формуле:

L_зоны = ( 2 ... 3 ) ,

где h и b - соответственно высота и ширина рабочего пространства печи, м.

Длины отдельных зон могут быть и одинаковыми и различными, в основном они выбираются исходя из конструктивных соображений. Желательно лишь, чтобы они были не очень велики (1 ... 3 м - для горизонтальной печи, а для вертикальной - на 30 ... 40% меньше ).