Розрахунок теплообміну

Для великих виливків (штампів, валків) часто застосовують багатоступінчасте нагрівання, що складається з декількох періодів послідовних нагрівів, витримок і охолоджень.

При нагріванні великих кувань і виливків у печах з висувним подом режим

термообробки звичайно задається (рис. 2.1). Сутність розрахунку такої печі зводиться до визначення температурного й теплового режиму, необхідного для забезпечення заданого режиму термообробки. Одночасно виробляється перевірочний розрахунок температур металу й часу нагрівання.

У розрахунку теплообміну в термічних печах з висувним подом поряд з випромінюванням необхідно враховувати й конвекцію. Останнє пояснюється тою обставиною, що температура газів для забезпечення наданих швидкостей нагріву металу складає 500-800 ⁰С в перший період нагріву.

Визначаємо розміри робочого простору печі.

Довжина печі

L = 3×2,41 + (3 - 1)×0,7 + 2×0,7 = 10,03 м. (2.12)

Ширина печі

В = 4×0,83 + (4 - 1)×0,3 + 2×0,2 = 4,62 м. (2.13)

Висота печі в замку зводу від рівня підставок Н = 2,36 м; радіус cводу
R^c= 4,7 м; висота бічної стінки h = 1,7 м; стріла прогину b= 2,36 - 1,7 =

= 0,66 м.

Геометричні параметри випромінювання

F_кл = 2hL + 2h_cpB + BL + = (2.14)

= 2×1,7×10,03 + 2×2,03×4,62 + 4,62×10,03 + ×10,03 = 148,5 м².

Поверхня нагрівання металу

F_м = n(πDl₁ + 2πdl₂) = 12×(3,14×0,83×1,35 + 2×3,14×0,34×0,53) = 60 м²

Ступінь розвитку обмуровування

2,47 (2.15)

Середня ефективна довжина променя

, (2.16)

де V_г - об'єм порожнини, заповненої випромінюючим газом, м³ ; F — площа всіх сторін, що обмежують цей об'єм, м²;0,9 — коефіцієнт ефективності газового випромінювання.

Середня висота

2,03 м (2.17)

Об'єм робочого простору печі

V_р.п = BLh_ср= 4,62×10,03×2,03 = 94 м³. (2.18)

Об'єм, займаний металом (садкою),

= 12×(3,14×0,415²×1,35 + 2×3,14×0,17²×0,53) = 10 м².

Об'єм робочого простору, займаного газом,

V_г = V_p._п – V_м = 94 - 10 = 84 м³ . (2.19)

Сумарна випромінююча поверхня

= 148,5 + 60,0 = 208,5 м². (2.20)

Ефективна товщина газового шару

= 1,45 м (2.21)

Визначаємо ступінь чорності газу. Сила поглинання газів

= 0,1092×1,45×0,0981 = 0,0155 Мн/м; (2.22)

= 0,0218×1,45×0,0981 = 0,003 Мн/м.

По даним і , а також температурам газу знаходимо ступінь чорності газу (рис. 2.3 і й 2.4). Температура газу t_г= 300 °С. Визначаємо ступінь чорності СО₂. При = 15,5 кН/м і t_г = 300 °С по рис. 2.3
= 0,11.

Ступінь чорності водяної пари при = 3 кН/м іt_г= 300 °С по
рис. 2.4становить = 0,09

Поправочний множник β = 1,1 по рис. 2.4

Ступінь чорності газу при t_r= 300 °С

= 0,11 + 1,1×0,09 = 0,209. (2.23)

Ступінь чорності металу приймаємо ε_м = 0,8.

Наведений коефіцієнт випромінювання

2,24 Вт/м² К⁴ (2.24)

Значення С_г.к.м для інших температур газу зведені в габл. 2.3.

Наведений коефіцієнт випромінювання

3,52 вт/м² К⁴ (2.25)

де

0,28; 1 – 0,28 = 0,72

Табл. 2.3

Значення С_г.к.м і ε_г

^0С	εг	Сг.к.м, Вт/м^2 К^4	^0С	εг	Сг.к.м, Вт/м^2 К^4
	0,209 0,21 0,208 0,208 0,206 0,205	2,24 2,25 2,23 2,23 2,19 2,17		0,203 0,2 0,19 0,17 0,15	2,13 2,05 2,0 1,86 1,62

Дата добавления: 2015-08-03