Расчет горения газообразного топлива (сухой природный газ из газопровода Шибелинка–Харьков). Определение конструктивных размеров рабочего пространства печи, страница 4

Средняя температура заготовки в конце второго участка методической зоны:

 °C.

Так как полученное значение температуры =687,3°С отличается от ранее принятого =690°С не более чем на 10°С, то расчет второго участка методической зоны печи считается законченным.

6.3 Расчет третьего участка методической зоны печи

Коэффициенты теплоотдачи в методической зоне на третьем участке: в начале участка, в конце участка, средний на втором участке в методической зоне печи:

Вт/(м²×°С).

 Вт/(м²×°С).

 Вт/(м²×°С).

Предварительно задаемся температурой центра цилиндра в конце третьего участка методической зоны печи =910 °С.

Средняя температура заготовок на третьем участке:

°С.

Критерия Био для заготовок на третьем участке методической зоне:

;

.

Температурный критерий для поверхности заготовки в конце третьего участка методической зоны:

.

Время нагрева заготовок на третьем участке:

По таблице VI-13 [3] принимаем =4,230, =0,283, =0,854; по приложению 6[2] принимаем =1,949, =0,210, =0,882;

.

 ч.

Критерии Фурье для заготовок на третьем участке методической зоне:

;

.

Температурный критерий для центра заготовки в конце третьего участка методической зоны:

По таблице VI-13[3] принимаем =1,540; по приложению 6[2] принимаем =1,268.

.

Температура центра заготовки в конце третьего участка:

°C.

Средняя температура заготовки в конце третьего участка методической зоны:

 °C.

Так как полученное значение температуры =905,4°С отличается от ранее принятого =910°С не более чем на 10°С, то расчет третьего участка методической зоны печи считается законченным.

7 Расчет времени пребывания заготовок в томильной зоне

Принимаем температуру поверхности заготовок в конце методической зоны   =1000°С. Температура центра цилиндра в конце томильной зоны печи, исходя из задания, =970 °С.

Коэффициенты теплоотдачи в томильной зоне: в начале зоны, в конце зоны, средний в сварочной зоне печи:

Вт/(м²×°С).

 Вт/(м²×°С).

 Вт/(м²×°С).

Средняя температура заготовок в томильной зоне:

°С.

Критерия Био для заготовок в томильной зоне:

;

.

Температурный критерий для поверхности заготовки в сварочной зоне:

.

Время нагрева заготовок в сварочной зоне:

По приложению 1[2] при  принимаем , тогда время нагрева заготовки в томильной зоне составит:

ч.

Общее время пребывания заготовок в печи:

 ч.

График нагрева заготовки для проектируемого нагревательного колодца представлен на рисунке 7.1.

8 Тепловой баланс и расход топлива

Для печи периодического действия, тепловой баланс составляем на 1 цикл ее работы.

Тепловой баланс составляется отдельно для каждого участка или зоны нагрева, то есть для трех участков методической зоны и томильной зоны.

8.1 Тепловой баланс для первого участка методической зоны

            8.1.1 Приходные статьи

Теплота, выделяемая при сжигании топлива:

, где       - расход топлива за цикл работы печи на первом участке методической зоны, м³/ч.

 МДж/цикл.

Теплота, вносимая с воздухом:

,

 МДж/цикл.

Теплота, вносимая с топливом:

,

 МДж/цикл.

Теплота экзотермических реакций:

,

где      G – масса заготовок за цикл в печи, , кг/цикл,

,

n – количество заготовок, штук;

V – объем заготовки, м³,

             м³;

 - плотность стали, примем  кг/м³;

а – угар металла, принимаем а=0,015;

4 – количество участков нагрева.

             кг/цикл.

             МДж/цикл.

8.1.2 Расходные статьи

Теплота, расходуемая на нагрев металла:

, где       – средняя температура заготовки в конце нагрева, °С;

 – средняя температура заготовки в начале нагрева, °С;

с – средняя теплоемкость металла за весь период нагрева, кДж/(кг×°С).