Расчет методической толкательной печи
Курсовой проект - Физика
Другие курсовые по предмету Физика
° в заданных условиях:
1.15
Приняв пирометрический коэффициент равным h=0,75, находим действительную температуру горения топлива:
дейст=htк 1.16дейст=0,751945,41=1459,06 оC.
2. Расчет нагрева металла и теплообмена в печи
2.1 Время нагрева металла
металл нагрев рекуператор печь
Температуру уходящих из печи дымовых газов принимаем равной tух=1050 оC; температуру печи в томильной зоне на 50 оC выше температуры нагрева металла, т.е. 1295 оC. Распределение температур по длине печи представлено на рис. 1.
Рис. 1 Распределение температур по длине печи
Поскольку основным назначением методической зоны является медленный нагрев металла до состояния пластичности, то температура в центре металла при переходе из методической в сварочную зону должна быть порядка 400-500 оC.
Разность температур между поверхностью и серединой заготовки для методической зоны печей прокатного производства можно принять равной:
?t=t(ПОВ)-t(Ц)=(700-800)S, 2.1.1
где S - расчетная толщина изделия, м.
В рассматриваемом случае двухстороннего нагрева S=0,55d=0,550,20=0,11 м.
?t=7000,11=77 оC.
Т.е. следует принять температуру поверхности металла в конце методической зоны равной 500 оC.
Определим ориентировочные размеры печи. При двурядном расположении заготовок ширина печи будет равна:
B=2•l+3•a, 2.1.2
где a=0,2 - зазоры между блюмами и стенками печи, м;- длина блюма, м.
B=2•4,5+3•0,2=9,6 м.
В соответствии с рекомендациями высоту печи принимаем равной:
в методической зоне - 1,6 м,
в сварочной зоне - 2,8 м,
в томильной зоне - 1,65 м.
Находим степени развития кладки (на 1 м длины печи) по формуле:
, 2.1.3
где H - высота печи для различных зон, м.
Для методической зоны м.=(21,6+9,6)/4,5=2,84 м.
Для сварочной зоны св.=(22,8+9,6)/4,5=3,38 м.
Для томильной зоны т.=(21,65+9,6)/4,5=2,87 м.
Определим эффективную длину луча по формуле:
2.1.4
методическая зона м;
сварочная зона м;
томильная зона м.
2.2 Определение времени нагрева металла в методической зоне
Находим степень черноты дымовых газов ?гм при средней температурег=0,5(1459,06+1050)= 1255 оС.
Парциальные давления CO2 и H2O равны:CO2=98,10,1114=10,93 кПа;H2O=98,10,1634=16,03 кПа;CO2Sэфм =10,932,47=27,0 кПам;H2OSэфм =16,032,47=39,57 кПам.
По номограммам на рис. 9-11 [2] находим: ?CO2=0,12; ?H2O=0,16; ?=1,059.
?гм=?CO2+ ??H2O 2.2.1
?гм =0,12+1,0590,16=0,3.
Приведенная степень черноты рассматриваемой системы равна:
, 2.2.2
Степень черноты металла принимаем равной ?м=0,8.
.
Средний по длине методической зоны коэффициент теплоотдачи определяем по формуле:
, 2.2.3
где C0=5,7 Вт/(м2K) - константа излучения абсолютно черного тела.
Вт/(м2K).
Для среднеуглеродистой стали при средней по массе температуре металла:
2.2.4
.
По приложению VIII [2] находим коэффициенты теплопроводности ?=47,45 Вт/(мK) и температуропроводности а=10,2010-6 м2/с.
Определяем температурный критерий q и критерий Bi по формулам:
qпов 2.2.5
qпов=.
, 2.2.6
где S - прогреваемый слой, м.
.
По найденным значениям q и Bi по номограммам на рис. 17 [2] для поверхности пластины находим критерий Фурье F0=0,90. Тогда время нагрева металла в методической зоне печи равно:
2.2.7
с., 0,3 ч.
Находим температуру центра блюма в конце методической зоны. Согласно номограмме на рис. 19 [2] для центра пластины при F0=0,90 и Bi=0,41 температурный критерий qц=0,76. Теперь найдем температуру центра блюма в конце зоны:
tЦкон=tГ-qЦ(tГ-tЦнач) 2.2.8Цкон=1255-0,76(1255-0)=301,2 оC.
2.3 Определение времени нагрева металла в сварочной зоне
Находим степень черноты дымовых газов ?гсв при температуре tг=1459,06 оС.
Парциальные давления CO2 и H2O равны:CO2=98,10,1114=10,93 кПа;H2O=98,10,1634=16,03 кПа;CO2Sэфм =10,933,9=42,63 кПам;H2OSэфм =16,033,9=62,54 кПам.
По номограммам на рис. 9-11 [2] находим: ?CO2=0,12; ?H2O=0,19; ?=1,06.
?гсв=?CO2+??H2O 2.3.1
?гсв=0,12+1,060,19=0,32.
Приведенную степень черноты сварочной зоны находим по формуле:
, 2.3.2
Степень черноты металла принята равной ?м=0,8.
.
Примем температуру металла в конце сварочной зоны: tповкон=1245 оC, tцкон=1145 оC.
Средний по длине методической зоны коэффициент теплоотдачи определяем по формуле:
, 2.3.3
Вт/(м2K).
Находим среднюю по сечению температуру металла в начале сварочной (в конце методической) зоны:
=tпов- (tпов-tц) 2.3.4
=500- (500-301,2)=367,49 оC.
Находим температурный критерий для поверхности блюмов по формуле:
qпов 2.3.5
qпов=.
При средней температуре металла:
2.3.6
оC.
Согласно приложению VIII [2] находим теплопроводность среднеуглеродистой стали ?=26,2 Вт/(мK) и температуропроводность а=5,010-6 м2/с.
Отсюда по формуле:
2.3.7
.
По найденным значениям q и Bi по номограммам рис. 17 [2] для поверхности пластины находим критерий Фурье F0=0,95. Тогда время нагрева металла в сварочной зоне печи равно по формуле:
2.3.8
=2299,0 с.=0,64 ч.
Находим температуру центра блюма в конце сварочной зоны. Согласно номограмме рис. 19 [2] для центра пластины при F0=0,95 и Bi=2,0 температурный критерий qц=0,40. Теперь найдем температуру центра блюма в конце сварочной зоны по формуле:
цкон=