Файл: Несенчук, А. П. Тепловые расчеты пламенных печей для нагрева и термообработки металла учеб. пособие.pdf

5.Определить поправку Atm на подогрев топлива, см. рис. 4.15 (записать значение А и здесь же привести график).

6.По формуле tm= t m'-{-Atm определить численное значение

максимально возможной температуры с учетом подогрева воздуха

итоплива (выполнить расчет значения температуры tm).

7.Задаваясь пирометрическим коэффициентом, рассчитать дей­ ствительную температуру продуктов сгорания топлива в сварочной зоне печи

^г2=='Пп^т С

(выполнить расчет температуры tT2).

8. Сопоставить найденное значение г]atm с & +А ^ (выполнить такое сопоставление).

Расчет считать оконченным лишь при соблюдении условия

9. К дальнейшему расчету принять температуру tr2 (здесь при­ вести температуру tr2, принятую к дальнейшему расчету печи).

11.4. РАСЧЕТ ИНТЕНСИВНОСТИ ТЕПЛООБМЕНА В ЗОНАХ РАБОЧЕГО ПРОСТРАНСТВА ПЕЧИ

Расчет сводится к следующему.

1. Привести температурный график работы печи, принятый в § 11.1, и окончательно установить температуры /г.ух, fMo, trl, tT2, tr2,

4 , 4г. Значения этих температур нанести на температурный график.

2. Определить средние температурные напоры во всех зонах (камере) печи (выполнить расчет значений температурных напоров между газами и поверхностью металла для каждой из зон рабочего пространства).

3. Для каждой из зон рабочего пространства печи найти сте­ пень развития кладки со: первая зона (или в случае нагревательной методической печи — методическая зона)*.

Эскизно изобразить профиль зоны (привести эскиз профиля зоны. Профиль зоны должен соответствовать чертежу):

а) в соответствии с чертежом печи определить площадь излу­ чающей кладки первой зоны FKl (произвести расчет этой вели­ чины,^2);

б) определить лучевоспринимающую поверхность металла зоны Д,и (выполнить расчет величины FMi, м2) ;

в) степень развития кладки первой зоны

* Имеются в виду зоны температурного графика, а не зоны регулируемой температуры.

263

(выполнить расчет величины coi); вторая зона (пли в случае методи­ ческой нагревательной печи — сварочная зона). Эскизно изобразить профиль зоны: а) с помощью чертежа определить площадь излу­ чающей кладки FIi2 (выполнить расчет этой величины); б) найти лучевоспринимающую поверхность металла FM2 (выполнить расчет этой величины); в) определить степень развития кладки

FK2

(выполнить расчет С02).

Зона £ (или в случае методической печи — томильная зона). Эскизно изобразить профиль зоны: а) по чертежу установить пло­ щадь излучающей кладки FKJ-, м2 (выполнить расчет величины FKi); б) найти лучевоспринимающую поверхность металла FMI- (находим FMf); в) подсчитать степень развития кладки і-й зоны

(здесь определить значение со;).

4. Рассчитать объемы зон рабочего пространства, заполненн излучающими газами:

первая зона

Ѵі = Н і ВЬі

(сделать подстановку и выполнить расчет величины ІЛ); вторая зона

ѵ2=н2ви

(сделать подстановку и выполнить расчет величины); і-я зона

У{ = НгВЦ

(выполнить подстановку и произвести расчет величины).

5. Записать среднюю эффективную длину луча для і-й зоны

4Ѵі

/г= 0,9 V iрKt. ’

где

2 FKi = Fш+ B L i

(рассчитать значения /; для каждой из зон печи).

6. По формулам (5.5) и (5.6) для каждой из зон определить парциальное давление углекислоты и водяных паров (выполнить такого рода расчеты).

7. Найти произведения (р/)со: и {рі) н2о Для всех зон рабочего пространства печн: а) первая зона (определить значения (рі)со2

264

и (pi)н2оі);б) вторая зона (определить значения (pi)со2г и (р/)н202); в) г'-я зона (определить значения (рі)Со2і и (рОн2ог).

8. Рассчитать средние температуры газов и поверхности метал­ ла для каждой из зон или камеры печи (привести расчетные фор­ мулы, а также выполнить эти расчеты).

9. Определить степень черноты водяных паров ен2о и ß, см. рис. 5.2 и 5.3 (привести значения ен2о и ß).

10.Определить степень черноты углекислоты, см. рис. 5.1 (за­ писать значения есо2для каждой из зон).

11.Для каждой из зон определить степень черноты дымовых газов (записать расчетные формулы и выполнить расчет).

12.По формулам (5.3) или (5.10) — (5.11) найти приведенный коэффициент лучеиспускания газов Сп или 2 С„ для всех зон печи (для всех зон найти численные значения Спі или 2 С,,;).

13.Определить лучистую составляющую коэффициента тепло­ отдачи от газов к поверхности металла по формулам (5.12) и (5.13) (записать расчетные формулы и для всех зон печи определить зна­ чения осл).

14.Полагая, что в зонах рабочего пространства нагревательной печи а,; составляет 5—15% от величины ссл, найти коэффициент теплоотдачи конвекцией. Для термической печи сск определяется расчетным путем (привести расчетную формулу и выполнить

расчет).

15. Записать суммарный коэффициент теплоотдачи для зон ра­ бочего пространства печи (выполнить расчет величины коэффици­ ента теплоотдачи для каждой из зон).

11.5.РАСЧЕТ ВРЕМЕНИ ПРЕБЫВАНИЯ ЗАГОТОВКИ (ИЗДЕЛИЯ]

ВЗОНАХ РАБОЧЕГО ПРОСТРАНСТВА ПЕЧИ

При выполнении такого расчета используется принятый ранее температурный график работы печи (см. § 11.4, п. 1). Выполняя данного рода расчет, предварительно требуется установить, к каким телам (классической или произвольной формы) относится нагрева­ емая заготовка или изделие. Наряду с этим для каждой из зон печи проверить условие В і> В і,;р. И если окажется, что оно не соблюдается, то расчет времени т выполнять по методике, состав­ ленной для тонких тел. Также нужно задаться граничными усло­

виями.

Выполнив указанную классификацию, выбрать методику рас­

чета.

I. Методика расчета процесса нагрева заготовки (изделия типа массивного тела классической формы при граничных условиях

третьего рода.

1. Определить характерный расчет заготовки (записать харак­

терный размер х).

2. Для всех зон рабочего пространства ориентировочно рассчи­ тать величину критерия Ві и сопоставить с критическим значением Ві,;Р (выполнить расчет и сопоставить Ві и Вц;р для каждой из зон печи).

265

3.В соответствии с принятыми температурными графиками рассчитать средние температурные напоры между газами и поверх­ ностью металла для всех зон рабочего пространства (произвести необходимые расчеты).

4.Сделать окончательное заключение о выборе методики рас­ чета времени пребывания металла в печи (заключение выполнить на основании сделанной классификации).

5.Для средней температуры металла в зоне (см. пример 6.3.3)

выбрать значения Хм, у.м, срм и ам (рассчитать температуру tMl и при­ вести значения перечисленных величин).

6. Для поверхности металла в первой зоне записать функцио­ нальную зависимость

чины /ыі).

13.Рассчитать время Тг пребывания металла во второй зоне

печи.

14.Для средней температуры металла в зоне tU2 найти Я,„, ум,

СрМи аи (рассчитать температуру tKг и привести значения указан­ ных величин).

266

15. Для зоны 2 записать

F o2= F i

16.Рассчитать безразмерную температуру (произвести расче этой температуры).

17.В соответствии с и Ві2 по графикам (рис. 6.1, 6.2

и 6.5, 6.6) найти Fo2 (сделать ссылку на конкретный график, а так-

Iже привести значение критерия Fo2 для второй зоны печи).

18.Определить время т2 (рассчитать время т2).

19.Найти температуру в центре заготовки в момент времени

ті+ т 2. Для этого, используя значения Fo2 и Ві2, по графикам (рис. 6.3, 6.4 и 6.7, 6.8) определить величину безразмерной темпе­ ратуры (сделать ссылку на конкретный график и записать безраз­

мерную температуру

20. Переписывая, имеем

ц

trz-t М2

Ц

t r 2 — t M l

(выполняем расчет температуры ^г).

21. Найти начальный перепад — перепад температуры по сече­ нию заготовки (см. пример 6.3.3) (записать расчетную формулу

ивыполнить расчет величины Д^нач)-

22.Задаваясь величиной 61, определить перепад температуры

в конце нагрева заготовки по формуле (6.11) (записать расчетную формулу II выполнить расчет величины Д^кон)-

23.Используя формулы (6.13) — (6.15), рассчитать время вы­ держки металла в печи (записать расчетную формулу и вычислить время пребывания металла в зоне выдержки).

24.Определить время пребывания заготовки в печи (произвести расчет времени пребывания заготовки в зонах рабочего простран­ ства печи)*.

II. Методика расчета времени прогрева заготовки типа тонкого

тела простой формы (см. пример 6.2.1).

III. Методика расчета процесса нагрева заготовки (изделия) типа массивного тела произвольной формы (см. пример 6.3.1).

11.6. РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ РАЗМЕРОВ РАБОЧЕГО ПРОСТРАНСТВА ПЕЧИ

Расчет выполняется раздельно для каждой регулируемой зоны рабочего пространства. Определению подлежат длины и высоты зон, а также ширина печи в свету и площадь активного пода.

* Здесь была рассмотрена методика расчета времени пребывания металла в трехзоннон методической печи.

267