Тепловий розрахунок камерної термічної печі з нерухомим подом (стр. 2 из 4)
Зазвичай для великих печей використовується потужна напільна завантажувальна машина, що переміщаються по рейках уздовж торців завантаження низки печей і обслуговує ці печі. Якщо на заводі (в цеху) планується мати 1 - 2 печі, то немає сенсу мати громіздку підлогову машину, а треба мати печі з викатним подом.
Приклад печі з нерухомим подом представлений на рис.1.2 Особливість даної печі в наявності підподової топки для спалювання палива.
Принцип роботи печі наступний. Перед завантаженням садку готують, тобто
укладають на спеціальні підставки. Далі лапи підлогової машини пропускаються під ці підставки і вся садка повністю відвозиться завантажувальною машиною до потрібної печі. У печі піднімається заслонка і на лапах машини садка заноситься в піч. Після цього лапи опускаються в спеціально передбачені заглиблення в подині і витягуються з печі. Заслонка закривається. Підставки, на які укладалася садка, залишаються в печі на весь час термообробки, використовуються багаторазово і тому вони виконуються з жароміцної сталі.
Після завантаження садки включаються пальника в підподових топках. Утворені продукти горіння проходять по подини і надходять в робочий простір через канал 7 (мал.1.2). Через рециркуляційний канал 11 в підподову топку відсмоктуюся гази з робочого простору. У результаті цього знижується рівень температури газів, що виходять в робочий простір, і забезпечується інтенсивна циркуляція пічних газів.
Рис.1.2 - Камерна піч з зовнішньої механізацією:
1 - робочий простір; 2 - каркас; 3 - отвори для термопар; 4 - димовідвідні канали; 5 - заслонка; 6 - підподова топка; 7 - канал входу диму в робочий простір; 8 - збірний канал для диму; 9 - механізм підйому заслонки; 10 - поглиблення в подині для лап підлогової машини; 11 - рециркуляційний канал; 12 - пальник.
Відведення відпрацьованого диму відбувається через отвори в бічних стінках на рівні подини і біля зводу. Отвори та вертикальні канали для відводу диму добре видно на розрізі А-А пунктирними лініями. Дим з лівої і правої стінок печі збирається в один канал і далі через рекуператор йде до димаря. Звичайно кілька печей обслуговуються одним димарем.
Печі досить газощільні, єдиний пісочний затвор встановлюється між заслонкою і подиною. Як і інші камерні печі, піч не має додаткових оглядових вікон.
2. Розрахунок теплообміну в робочому просторі печі
2.1 Визначення геометричних параметрів випромінювання
Внутрішня поверхня кладки печі дорівнює:
Fкл = Fторц. ст. + Fбок. ст. + Fсв. + Fпод. = 2Вhср + 2LnH∑ +
Ln+LnB, м2 (2.1)де:
Fторц. ст. - сумарна поверхня торцевих стін печі, м2;
Fбок. ст - сумарна поверхня причілків, м2;
Fсв - поверхня склепіння печі, м2;
Fпод - площа поду печі, м2;
B - ширина печі, м2;
R - радіус кривизни склепіння печі, м2;
α - центральний кут дуги склепіння, градуси;
H - висота торцевої стінки печі, м;
Ln - довжина поду печі, м;
hcp - середня висота робочої камери печі, м.
Fкл. = 2×1,97×1,166 + 2×1,94×1,036+
×1,94 + 1,94×1,97 = 16,36 м2.Випромінююча поверхня металу:
Fм = К (2S×l+2b·S+l·b) м2, (2.2)
де:
K - кількість заготівок, шт.;
S - товщина заготівки, м;
l - довжина заготівки, м;
b - ширина заготівки, м.
Fм = 18× (2×0,16×0,55+2×0,23×0,16+0,55×0,23) = 6,786 м2.
Обсяг робочого простору печі:
Vр. п = B·Ln hcp, м3, (2.3)
Vр. п = 1,97×1,94×1,166 =4,456 м3.
Визначаємо обсяг металу:
Vм= k×b×l×S, м3, (2.4)
Vм = 18×0,23×0,55×0,16 = 0,364 м3.
Визначаємо обсяг робочого простору, заповненого газом.
Vr=Vр. п-Vм, м3, (2.5), Vr = 4, 564 - 0,364 = 4.1 м3.
Ефективна товщина газового шару:
Sеф=
(2.6)Sеф=
2.2 Визначення ступеня чорноти газу
Ступінь чорноти випромінюючого газу визначаємо:
eг = f (PRO2· Sэф; РH2O· Sэф; tг) (2.7)
де:
PRO2; PН2О - парціальні тиски RO2 і Н2О в димових газах, об'ємні частки.
Як приклад розглянемо розрахунок ступеня чорноти газу для tг = 8000 С.
0,01RO2· Sэф=0,01·12,4·0,579=0,0718
0,01H2O· Sэф=0,01·14, 19·0,579=0,822
Ступінь чорноти газу визначаємо з рівняння:
eã=eRO2+âeH2O
де:
eRO2 та eH2O-ступень чорноти газу, визначається з таблиць.
β - поправочний коефіцієнт ступеня чорноти водяного пару.
Значення ступеня чорноти димових газів розраховуємо для інтервалу температур 800 … 1600 0С.
Як приклад, розглянемо розрахунок ступеня чорноти газу для 800ºС.
З таблиць визначаємо eRO2, для 0,01RO2Sэф =0,0718=0,072
При 0,01RO2Sэф=0,07, eRO2=0,1
При 0,01RO2Sэф=0,08, eRO2=0,103
Тоді
.З таблиці визначаємо eH2O, для 0,01H2OSэф=0,822
При 0,01H2OSэф=0,8eH2O=0,32
При 0,01H2OSэф=0,9eH2O=0,33
.З таблиць визначаємо поправочний коєфіцієнт β
При 0,01H2OSэф=0,8 та 0,01H2O=0,125, β=1,088
При 0,01H2OSэф=0,8 та 0,01H2O=1,5, β=1,105
Тоді для випадка0,01H2O=0,142 будемо мати
Приблизно можна вважати, що для нашого випадку β=1,0996, і з рівняння маємо:
eг =0,1006+1,0996·0,3322=0,4659
Інші розрахунки зведені в таблицю 2.1
Таблиця 2.1- Залежність ступеня чорності димових газів від температур
| t,0C |  |
| 800 | 0,464 |
| 900 | 0,442 |
| 1000 | 0,42 |
| 1100 | 0,395 |
| 1200 | 0,371 |
| 1300 | 0,344 |
| 1400 | 0,318 |
| 1500 | 0,29 |
| 1600 | 0,262 |
2.3 Визначення коефіцієнта випромінювання системи"газ-кладка-метал"
Приведений коефіцієнт випромінювання системи "газ - кладка - метал" визначається по формулі:
(2.8)де:
5,67 - коефіцієнт випромінювання абсолютно чорного тіла, Вт/м2. К4;
Г.К. М - приведена ступінь чорноти системи "газ - кладка - метал". 
(2.9)де:
м - ступінь чорноти металу (приймається 0,8);φк. м - кутовий коефіцієнт від кладки на метал:
φк. м= Fм / (Fк. л + F м) (2.10)
φк. м = 6,786/ (15,36 + 6,786) = 0,306
Тоді для температури 8000С будемо мати:
.Розрахунки С г. к. м для інших значень температур аналогічні приведеному. Результати розрахунків наведені в таблиці 2.2.
Таблиця 2.2 - Залежність коефіцієнта випромінювання системи "г-к-м" від t
| t,ºC | 800 | 900 | 1000 | 1100 | 1200 | 1300 | 1400 | 1500 | 1600 |
| Сг. к. м | 3,376 | 3,280 | 3, 207 | 3,111 | 3,007 | 2,885 | 2,760 | 2,615 | 2,46 |
По отриманим даним будуємо графік Сг. к. м = f (t) (див. мал.2.1)
2.4 Визначення приведеного коефіцієнта випромінювання системи “піч-метал”
Приведений коефіцієнт випромінювання системи "піч-метал" визначається з рівняння:
Сп-м=5,67
п-м, Вт/м2К4 (2.11)де:
п-м - приведена ступень чорноти системи "піч-метал": 
; (2.12)де: φм. к - кутовий коефіцієнт від металу на кладку:
(2.13) 
, 
Так, використовуючи рівняння (2.11 і 2.12), отримаємо:
 |
 |
Рис.2.1 - Залежність приведеного коефіцієнта випромінювання системи “газ-кладка-метал" від температури.3. Тепловий баланс печі
3.1 Видаткові статті теплового балансу печі
Витрата тепла на нагрів металу визначається рівнянням: