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 6

7. Расчет времени пребывания заготовок в сварочной зоне и ее длины.

Принимаем, что температура поверхности заготовок в конце сварочной зоны будет t^св_пов.к=1110^оС.

Определим значения коэффициентов теплоотдачи в сварочной зоне:

в начале зоны коэффициент теплоотдачи принимаем равным коэффициенту теплоотдачи в конце методической зоны

Вт/(м^2оС), в конце зоны

Вт/(м^2оС),

средний коэффициент теплоотдачи на поверхности заготовок в сварочной зоне

 Вт/(м^2оС).

Коэффициент теплоотдачи на затеняемую поверхность заготовки

Вт/(м^2оС), где   a_ср.св – 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 сварочной зоны печи t_цн.к=1020 ^оС.

Тогда средняя температура заготовок в сварочной зоне печи будет

^оС.

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

;

.

Температурный критерий для поверхности в конце сварочной зоны

.

Время нагрева заготовок  в сварочной зоне 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 в сварочной зоне будет

 ч.

Температурный критерий центра низа заготовок в сварочной зоне q_цн.св=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=0,70 и q_ц2=0,50. Тогда

q_цн.св=0,70×0,50=0,35.

При этих условиях температура центра низа заготовки в конце зоны будет

t_цн.к=t_печ.св - q_цн.св×(t_печ.св - t_ср.к.3) = 1200 – 0,35×(1200 – 662,3)=1011,8 ^оC.

Средняя температура заготовки в конце сварочной зоны

 ^оC.

Так как полученное значение температуры t^св_цн.к=1020^оС отличается от ранее принятого t_цн.к=1011,8^оС не более чем на 10^оС, то окончательно принимаем t_цн.к= =1011,8^оС.

Тогда длина сварочной зоны составит, м

м.

8. Расчет времени пребывания заготовок в томильной зоне и ее длины.

Имея в виду, что температура печи в томильной зоне t_печ.т=1176^оС и температуры поверхности заготовок t^т_пов.н=1110 ^оС  и t^т_пов.к=1150^оС, определим значения коэффициентов теплоотдачи в начале и в конце томильной зоны, а также средний коэффициент теплоотдачи в томильной зоне:

в начале томильной зоны

Вт/(м^2оС), в конце зоны

Вт/(м^2оС),

средний коэффициент теплоотдачи на поверхности заготовок в томильной зоне

 Вт/(м^2оС).

Коэффициент теплоотдачи на затеняемую поверхность заготовки

Вт/(м^2оС), где   a_ср. – 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 сварочной зоны печи t_цн.к=1130 ^оС.

Тогда средняя температура заготовок в томильной зоне печи будет

^оС.

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

;

.

Температурный критерий для поверхности в конце томильной зоны

.

Время нагрева заготовок  в томильной зоне 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 в томильной зоне будет

 ч.

Тогда длина томильной зоны составит, м