Общие сведения о нагреве металла. Пример расчета нагрева металла в четырехзонной методической печи, страница 6

После того, как будет определена длина печи следует уточнить температуру уходящих дымовых газов по формуле (2) и, если она отличается от принятого значения ^оС более чем на 5 %, то весь расчет следует повторить с новым значением температуры уходящих дымовых газов до тех пор, пока новое значение температуры дымовых газов на выходе из печи два соседних значения этой температуры не будут отличаться менее чем на 5 %.

Затем следует уточнить расчет горения топлива и подобрать такой состав топлива, температуру подогрева воздуха и степень обогащения его кислородом и, если необходимо, то и температуру подогрева топлива, чтобы обеспечить требуемое значение действительной температуры горения топлива. Считается, что действительная температура факела в методических печах должна на 200–300 ^оС превышать значение температуры среды в сварочных зонах. Например, при заданных значениях температур газа в сварочных зонах ^оС и ^оС ее среднее значение будет равно:

^оС.

Прибавим к этому значению температуры газа в сварочных зонах среднее значение превышения температуры и получим действительную температуру факела:

^оС.

Пирометрический коэффициент для методических печей составляет h = 0,7–0,75, тогда калориметрическая температура горения топлива:

^оС

или

^оС, следовательно, полученная при расчете горения топлива, калориметрическая температура должна лежать в интервале от 2100 ^оС до 2250 ^оС.

Пусть производительность печи . Материал заготовки – среднеуглеродистая сталь. Зададим размеры заготовки: толщина – , ширина – , длина – . Примем мощность горелок над и под заготовками одинаковой, тогда М = 0,5 и по табл. 1 или по рис. 2. Значит, в рассматриваемом случае двустороннего нагрева прогреваемую толщину заготовки можно определить следующим образом:

Пусть высота печи в методической зоне равняется – , в сварочных зонах – , в томильной зоне – .

При многорядном расположении заготовок ширина печи определяется по формуле:

, (24)

где n – количество рядов заготовок, – зазоры между рядами заготовок, а также между заготовками и стенами печи.

Тогда, например, при однорядном расположении заготовок ширина печи равна:

Пусть топливом служит мазут (см. раздел «Расчет горения топлива»), содержащий 86,5 % С^р, 10,5 % Н^р, 0,3 % N^р, 0,3 % О^р, 0,3 % S^р, 1,8 % W^р и 0,3 % A^р, который сжигается в воздухе, при коэффициенте расхода воздуха . Температура подогрева воздуха ^оС.

В соответствии с расчетом горения топлива низшая теплота сгорания топлива ; в состав продуктов сгорания входят 13,3 % СО₂ и 9,86 % Н₂О. Без учета подогрева воздуха калориметрическая и действительная температуры факела равны 1988 ^оС и 1491 ^оС соответственно, а при подогреве воздуха до 450 ^оС – 2300 ^оС и 1725 ^оС.

2.1. Методическая зона

Выполним расчёт времени нагрева металла в методической зоне, для этого найдем степень развития кладки печи по формуле (20):

Определим эффективную длину пути луча по формуле (19):

Определим парциальное давление излучающих газов по формулам (17) и (18) соответственно:

Определим параметр :

По номограммам найдем значение поправочного коэффициента для водяных паров (рис. 5), степеней черноты углекислого газа (рис. 3) и водяных паров (рис. 4), содержащихся в продуктах сгорания:

в начале методической зоны при ^оС: