Реконструкция нагревательной печи стана 150 производительностью 70 т/ч (Тепловой расчет нагревательной печи до и после реконструкции)

5  ТЕПЛОВОЙ  РАСЧЕТ НАГРЕВАТЕЛЬНОЙ ПЕЧИ ДО И ПОСЛЕ РЕКОНСТРУКЦИИ

5.1 Расчет времени нагрева садки в печи стана 150

5.1.1 Определение cтепени черноты объема продуктов сгорания

1.  Необходимо определить  парциальные давления  по формуле [3,стр. 55]:

Имеем:

                                                      (5.1.1)

                                                        (5.1.2)

где В – атмосферное давление, В = 1 ата

2. Рассчитываем значения произведений 

где l_i  – эффективная длина луча для i– зоны печи.

Эффективная длина луча для зоны 1 (до пережима) и зоны 2 (после пережима) может быть найдена по формуле [3, стр 55]: 

                                                                          (5.1.3)

                                                         (5.1.4)

где V_1,V₂ – излучающий объем  1 и 2 зоны печи соответственно, м³;

F_1,F₂– площадь оболочки, ограничивающей этот объем.

Для нахождения V_i и F_i обращаемся к чертежу рабочего пространства печи.

Соответственно для зон 1 (до пережима) и 2 (после пережима потока газов) имеем

V₁ = (2×12)×1=24 м³, F₁ = [(2×2)+(2×12)]=28 м²;

V₂ = (1,6×12)×1=19,2 м³, F₂ = [(2×1,6)+(1,6×12)]=22,4 м².

Записываем

                                                         (5.1.5)

А также

                                                       (5.1.6)

3. Степень черноты для СО₂ и Н₂О находим с помощью номограмм рис.13 [1, стр.50], рис.14 [1, стр.51] соответственно:

 и

Для методической зоны печи имеем:

Средняя температура дымовых газов в методической зоне:

                                                                                (5.1.7)

Для сварочной зоны печи имеем:

Средняя температура дымовых газов в сварочной зоне :

Поправка на парциальное давление водяных паров b =1,1 (выбирается по = 0,174 ата и = 0,537 ата×м, рис.15 [1, стр.51]).

Для зон методической и сварочной зоны печи степень черноты обьема продуктов сгорания:

=1,1×0,22+0,14=0,382                                                             (5.1.8)

=1,1×0,16+0,08=0,256                                                             (5.1.9)

5.1.2 Определение характеристик садки и футеровки

Для стали 70К принимаем значения степени черноты (высокоуглеродистая сталь, прил.V1 [1, стр.358]):

 и

Для определения необходимых площадей обращаемся к чертежу рабочего пространства печи:

= (2×1,6+12)×1+0,5×12=21,2м²

=(2×2+12)×1+0,5×12=22м²

Определяем лучевоспринимающую поверхность металла, для зон 1 и 2 она будет равна:

=(3×0,125×12)·4 = 18м²

 = 18м²

Для зон 1 и 2 находим степень развития кладки w:

                                                                                  (5.1.10)

                                                                                  (5.1.11)

где          Fкл – площадь излучающей кладки каждой зоны

Fм –лучевоспринимающая поверхность металла

5.1.3 Определение коэффициента лучеиспускания

Величина приведенного коэффициента лучеиспускания в системе серых тел [3, стр.52]:

Методическая зона (зона 1):

                                 (5.1.12)

Сварочная зона (зона 2):

                              (5.1.13)

Приведенный коэффициент лучеиспускания поверхности блюма для зон 1 и 2 находим по формуле:

 (5.1.14)  (5.1.15)

где  угловой коэффициент (5.1.16)    [3,стр.55]

- относительный зазор, [3, стр.56]

коэффициент       ,      , [3, стр.55]

С учетом расклада блюмов расчетный коэффициент лучеиспускания будет [3, стр.55]

Зона1:

    (5.1.16)

Зона2:

     (5.1.17)  

К дальнейшему расчету теплообмена принимаем:

 ккал/(м²×ч×К⁴) (2,481Вт/(м²×К⁴));

 ккал/(м²×ч×К⁴) (2,653Вт/(м²×К⁴)).

 =

5.1.4 Оценка коэффициента теплоотдачи

Для каждой из зон печи рассчитываем лучистую составляющую теплообмена в системе серых тел. Коэффициент теплоотдачи до реконструкции и после реконструкции печи будет отличаться вследствие неодинакового режима нагрева, поэтому расчет ведем по двум вариантам. Вариант 1—до реконструкции, вариант2-после реконструкции.

Для выбора температур поверхности металла воспользуемся температурным графиком нагрева садки в 1-й зоне печи, рис.5.1.

Имеем, методическая зона:

Вариант 1:                                                   (5.1.18)

Вариант 2:                                                   (5.1.19)

Рассчитываем коэффициент теплоотдачи по формуле [1, стр.49]:

Вариант 1:                               (5.1.20)

Вариант 2:                                (5.1.21)

Сварочная зона, зона 2:

Вариант 1:                                             (5.1.22)

Вариант 2:                                             (5.1.23)