Расчет температурных и тепловых режимов, основных размеров, теплового баланса и расхода топлива для трехзонной методической печи с шагающим подом для нагрева под прокатку стальных заготовок, страница 2

 м.

Принимаем расстояние между осями заготовок с=0,3 м. Тогда поверхность нагрева металла в методической зоне

 м², где   L_МЕТ – длина методической зоны, м;

b₃ – сторона квадратного сечения заготовки, b₃=0,12 м.

Поверхность нагрева металла в сварочной зоне

 м², где   L_СВ – длина сварочной зоны, м;

Поверхность нагрева металла в томильной зоне

 м², где   L_Т – длина томильной зоны, м;

Поверхность кладки:

в методической зоне

 м²,

в сварочной зоне

 м²,

в томильной зоне

 м²,

Объем рабочего пространства, заполненный газом:

в методической зоне

  м³,

в сварочной зоне

  м³,

в томильной зоне

 м³.

3. Расчет передачи теплоты на поверхность нагреваемого  материала.

Считаем, что теплота на поверхность металла, как в сварочной, так и в методической и томильной зонах, будет передаваться путем излучения. Тогда плотность теплового потока может быть рассчитана по следующей формуле:

.

Входящий в эту формулу приведенный коэффициент излучения С_пр  определяется как:

, где   С_о – коэффициент излучения абсолютно черного тела, С_о=5,67;

e_сист – степень черноты системы.

В данном случае степень черноты системы определяется из выражения

,

где   e_Г, e_М – степень черноты газов и металла соответственно;

j_{к м} – угловой коэффициент излучения от кладки на металл.

Степень черноты металла согласно стр.22 [2] принимаем равной e_М =0,8.

Степень черноты газа зависит от температуры Т и от произведения величин парциального давления излучающего газа р и эффективной толщины излучающего слоя. В общем случае зависимость имеет вид:

e_Г=f(T, pS_эф).

Согласно выше изложенного определяем следующие величины.

Эффективная толщина излучаемого слоя:

в методической зоне

м;

в сварочной зоне

 м;

в томильной зоне

 м.

Произведение парциального давления излучающих газов на эффективную толщину:

в методической зоне

 кПа×м, где    кПа – парциальное давление i^го компонента;

Р_РП – давление в рабочем пространстве, принимаемое равным Р_РП= =0,101 МПа.

  кПа×м, где    кПа – парциальное давление i^го компонента; в сварочной зоне

  кПа×м,

  кПа×м;

в томильной зоне

  кПа×м,

  кПа×м.

Общая степень черноты продуктов горения определяется по формуле

, где   b - поправка на совместное излучение СО₂ и Н₂О, принимаемая по рис.9 [2], b=1,1.

 определяются в соответствии с данными рис.9 [2].

Угловой коэффициент от кладки на металл j_{к м} будет равен (учитывая, что изделия расположены на поду с зазором):

для методической зоны

;

для сварочной зоны

;

для томильной зоны

.

Результаты расчета e_Г и С_пр представлены в виде табл.3.

Таблица 3. Расчет приведенного коэффициента излучения С_пр.

Зона	Вели-чины	Температура, оС
		600	800	1000	1200	1400
Методическая	eГ eсист Спр	0,13 0,30 0,460 0,722 4,094	0,12 0,21 0,351 0,669 3,792	0,09 0,17 0,277 0,615 3,487	0,08 0,13 0,223 0,562 3,186	0,06 0,07 0,137 0,438 2,483
Сварочная	eГ eсист Спр	0,15 0,34 0,524 0,744 4,218	0,14 0,25 0,415 0,703 3,986	0,11 0,20 0,330 0,655 3,715	0,9 0,15 1,065 0,799 4,532	0,07 0,12 0,202 0,537 4,045
Томильная	eГ eсист Спр	0,15 0,30 0,480 0,730 4,137	0,13 0,20 0,350 0,668 3,788	0,09 0,17 0,277 0,615 3,487	0,07 0,13 0,213 0,550 3,121	0,06 0,09 0,159 0,476 2,698

4. Теплофизические свойства нагреваемой стали.