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 5

 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 втором участке методической зоны будет

 ч.

Температурный критерий центра низа заготовок в конце второго участка методической зоны q_цн2=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=0,97 и q_ц2=0,9. Тогда

q_цн2=0,97×0,9=0,873.

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

t_цн.2=t_печ.2 - q_цн.2×(t_печ2 - t_ср.к.1) = 1115 – 0,873×(1115 - 444)=529,2 ^оC.

Средняя температура заготовки в конце второго участка методической зоны

 ^оC.

Так как полученное значение температуры t^к_цн.2=529,2^оС отличается от ранее принятого t_цн.к=530^оС не более чем на 10^оС, то расчет второго участка методической зоны печи считается законченным.

Расчет третьего участка методической зоны печи.

Определим значения коэффициентов теплоотдачи в методической зоне на третьем участке:

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

Вт/(м^2оС), в конце участка

Вт/(м^2оС),

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

 Вт/(м^2оС).

Коэффициент теплоотдачи на затеняемую поверхность заготовки

Вт/(м^2оС), где   a_ср.3 – 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 третьего участка методической зоны печи t_цн.к=574 ^оС.

Тогда средняя температура заготовок на третьем 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.3 и во втором S₂=0,5×b₃ и a=a_з

;

.

Температурный критерий для поверхности в конце третьего участка методической зоны

.

Время нагрева заготовок  на третьем 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 третьем участке методической зоны будет

 ч.

Температурный критерий центра низа заготовок в конце третьего участка методической зоны q_цн3=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=1,0 и q_ц2=1,0. Тогда

q_цн2=1,0×1,0=1,0.

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

t_цн.3=t_печ.3 - q_цн.3×(t_печ3 - t_{ср.кон.2}) = 1175 – 1,0×(1175 – 574,6)=574,6 ^оC.

Средняя температура заготовки в конце третьего участка методической зоны

 ^оC.

Так как полученное значение температуры t^к_цн.3=574,6^оС отличается от ранее принятого t_цн.к=574^оС не более чем на 10^оС, то расчет третьего участка методической зоны печи считается законченным.

По данным расчета трех участков определим общее время нахождения заготовок в методической зоне

t_мет= t_мет.1+t_мет.2+t_мет.3 =0,445+0,071+0,015=0,531 ч.

Тогда длина методической зоны составит, м

, где   G – производительность печи, т/ч;

g – масса одной заготовки, определяемая как

g=r×V=7800×0,12×0,12×4=0,4493 т.

м.