Расчеты плавильных и нагревательных печей литейных цехов: Учебное пособие, страница 17

Длина пода печей определяется в зависимости от действительной площади пода и ширины печи:

L = F_д / В₁, где L - длина пода печи, м; F_д - действительная, т.е. полная площадь пода, м²:

F_д = (1,2...1,3)F_а, где F_а  - активная площадь пода, меньшая действительной на величину площадей зазоров между изделиями и стенками и между рядами изделий, м²:

F_а  =  М_с  / Н_а, где Н_а - напряженность активного пода печи или удельная производительность активного пода печи, кг/(м²  ч).

Значения напряженности  активного  пода  печи приведены в табл. 4.

                                                   Таблица 4

Удельная производительность активного пода некоторых нагревательных печей

Число рядов поддонов по ширине печи зависит от условий и удобства обслуживания печи.

Обычно для камерных печей периодического действия отношение длины пода к ширине не превышает 2,0...2,3.

4.1. Расчет нагрева термически тонких тел

Термически  тонкими  называют  тела  для  которой  критерий             

Вi £ 0,25,  Вi = ad /l;

где a - коэффициент теплоотдачи, Вт/(м²К); d - характерный размер тела, м; lтеплопроводность тела. Вт/( м К).

При расчете нагрева тел определяют время нагрева до заданной температуры, или температуру, которую будут иметь тело через определенное время.

При конвективном нагреве или охлаждении до заданной температуры ( при нестационарном тепловом состоянии) время нагрева определяется по формуле (1):

t = (dr С / (k a )) ln ((t_п - t_нач )/(t_п - t_кон)                      (4.1)

где d = m  s; m - коэффициент несимметричности нагрева ( при двустороннем нагреве m = 0,5; одностороннем m = 1; s - толщина нагреваемого изделия, м; r -плотность сплава, кг/м³; С  - средняя теплоемкость тела в интервале температур от t_нач  до t _кон, Дж/(кг К); k  - коэффициент формы ( для пластины  k = 1, для цилиндра k = 2 для шара k = 3); t_п - температура окружающей среды в печи,  ⁰С; t_нач , t _кон  - начальная и конечная температура нагрева, ⁰С ; a- коэффициент теплоотдачи, Вт/м² к ( Дж/с/(м² К).

Температуру t , которую будет иметь тонкое тело через время t, можно определить по формуле:

t = t _п - (t_п  - t_нач)е^{-k a t /(d r C )}.                                              (4.2)

При расчете сложного нагрева, когда передача тепла нагреваемому телу осуществляется конвекцией и излучением можно использовать формулы (1), (2), но вместо коэффициента конвективной теплоотдачи aследует подставить суммарный коэффициент теплоотдачи

a_{å  =} a _конв  + a_изл.

Для приближенных расчетов печей обычного типа можно принять a _конв  = 10...15( Вт/м²К), для пламенных печей скоростного нагрева a _конв  = 30...50 ( Вт/м²К).

Коэффициент теплоотдачи излучением находят по формуле:

a_изл = С_с.к.м. ((Т_г/100)⁴ -(Т_м/100)⁴)/(Т_г -Т_м),

где С_с.к.м. приведенный коэффициент излучения в системе газ - кладка - металл, кг/(м² К⁴):

С_с.к.м = С₀ e_м(w +1-e _г )/((e _м + e_г( 1 - e _м))((1 - e_г)/ e_г)+ w,

С₀  - коэффициент излучения абсолютно черного тела. С₀ = 5,7 Вт/(м² К⁴); e _м - степень черноты металла; w = F_к / F_м - степень развития кладки; e_г  = степень черноты газа.

Если по длине печи или с течением времени температуры газа и металла меняются, то средний за время нагрева коэффициент теплоотдачи излучением находят по формуле:

a_изл = (a ^нач_изл   a^кон_изл)^0,5 , 

где индексы “ нач” и “ кон” означают коэффициенты излучения при температуре газа и металла в начале и конце нагрева.

5. Системы огнеупорных футеровок печей