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 4

Принимаем температуру поверхности заготовок в конце первого участка    t_пов.1= 500 ^оС,  в конце второго участка t_пов.2= 620 ^оС и в конце третьего участка методической зоны t_пов.3= 750 ^оС.

Расчет первого участка методической зоны печи.

Определим значения коэффициентов теплоотдачи в методической зоне на первом участке:

в начале участка коэффициент теплоотдачи

 Вт/(м^2оС), в конце участка

Вт/(м^2оС),

средний коэффициент теплоотдачи на поверхности заготовок в методической зоне печи на первом участке

 Вт/(м^2оС).

Коэффициент теплоотдачи на затеняемую поверхность заготовки

Вт/(м^2оС), где   a_ср.1 – коэффициент теплоотдачи без затемнения, Вт/(м^2оС);

j – угловой коэффициент, принимаемый по табл. XII.6 [3] равным j = 0,43;

F_заз – площадь зазора, приходящаяся на одно изделие, м²;

F_бок – площадь затеняемой поверхности, м²

, где   a = 0,18 – величена зазора, м²;

h= 0,12 – высота заготовок, м².

Предварительно задаемся температурой центра низа в конце первого участка методической зоны печи t_цн.к=390 ^оС.

Тогда средняя температура заготовок на первом участке будет

^оС.

Вычислим значение критерия Био для заготовок в методической зоне в направлениях, перпендикулярном к поверхности пода и параллельном, имея в виду, что в первом случае S₁=h и a=a_ср.1 и во втором S₂=0,5×b₃ и a=a_з

;

.

Температурный критерий для поверхности в конце первого участка методической зоны

.

Время нагрева заготовок  на первом участке можно определить по формуле

 ч, где   a – коэффициент температуропроводности при средней температуре заготовки, м³/ч;

d₁, d₂, P₁, N₂ – коэффициенты, зависящие от значения критерия Био, принимаемые по приложению 6 [2];

Следовательно, время пребывания заготовок на первом участке методической зоны будет

 ч.

Температурный критерий центра низа заготовок в конце первого участка методической зоны q_цн1=q_ц1×q_ц2 . Для определения критериев q_ц1 и q_ц2 найдем значения критериев Фурье в соответствующих направлениях относительно площади пода печи,

;

.

Используя полученные значения критериев  Fo₁ и Fo₂ и значения критериев  Bi₁ и Bi₂ , по приложению риc.4,5 [2]  найдем температурные критерии q_ц1=0,80 и q_ц2=0,75. Тогда

q_цн1=0,80×0,75=0,60.

При этих условиях температура центра низа заготовки в конце первого участка будет

t_цн.1=t_печ.1 - q_цн.1×(t_печ1 - t_нач) = 940 – 0,60×(940 - 20)=388 ^оC.

Средняя температура заготовки в конце первого участка методической зоны

 ^оC.

Так как полученное значение температуры t^к_цн.1=388^оС отличается от ранее принятого t_цн.к=390^оС не более чем на 10^оС, то расчет первого участка методической зоны печи считается законченным.

Расчет второго участка методической зоны печи.

Определим значения коэффициентов теплоотдачи в методической зоне на втором участке:

в начале участка коэффициент теплоотдачи принимаем равным коэффициенту теплоотдачи в конце первого участка

Вт/(м^2оС), в конце участка

Вт/(м^2оС),

средний коэффициент теплоотдачи на поверхности заготовок в методической зоне печи на втором участке

 Вт/(м^2оС).

Коэффициент теплоотдачи на затеняемую поверхность заготовки

Вт/(м^2оС), где   a_ср.2 – коэффициент теплоотдачи без затемнения, Вт/(м^2оС);

j – угловой коэффициент, принимаемый по табл. XII.6 [3] равным j = 0,43;

Предварительно задаемся температурой центра низа в конце второго участка методической зоны печи t_цн.к=530 ^оС.

Тогда средняя температура заготовок на втором участке будет

^оС.

Вычислим значение критерия Био для заготовок в методической зоне в направлениях, перпендикулярном к поверхности пода и параллельном, имея в виду, что в первом случае S₁=h и a=a_ср.2 и во втором S₂=0,5×b₃ и a=a_з

;

.

Температурный критерий для поверхности в конце второго участка методической зоны

.

Время нагрева заготовок  на втором участке можно определить по формуле