Расчет параметров внешнего теплообмена

I расчетный участок.

Начальная температура продуктов сгорания t_г.нач1=820°С. Конечная температура продуктов сгорания t_г.кон.1=1220°С. Средняя температура продуктов сгорания t_г.ср.1=1020°С.

Угловой коэффициент излучения кладки на металл:

                                                          (4.1)

l _м - длина металла, м;

В - ширина рабочего пространства, м;

Н₁ - высота первого расчетного участка, м.

Объем газа, в котором заключены продукты сгорания (на 1м длины печи)

                                                            (4.2)

Площадь поверхности, ограничивающей объем продуктов сгорания (на 1м длины печи).

                                                  (4.3)

Эффективная длина пути луча:

                                                                 (4.4)

По расчету сгорания топлива при α=1,05:  СО₂=11,8%, Н₂О=14,6%.

По номограммам степень черноты СО₂ и Н₂О при t_г.ср.1=1020⁰С и

  

При  и  находим .

Находим степень черноты продуктов сгорания:

                                                 (4.5)

 

Степень черноты кладки .

Приведенный коэффициент излучения:

                                             (4.6)

 

II расчетный участок.

Температура продуктов сгорания t_г.нач2=t_г.кон2=t_г.ср.2=1220°С.

Угловой коэффициент излучения кладки на металл:

                                                                   

Объем газа, в котором заключены продукты сгорания (на 1м длины печи)

                                                               

Площадь поверхности, ограничивающей объем продуктов сгорания (на 1м длины печи).

                                                    

Эффективная длина пути луча:

                                                                   

По расчету сгорания топлива при α=1,05:  СО₂=11,8%, Н₂О=14,6%.

По номограммам степень черноты СО₂ и Н₂О при t_г.ср.1=1220⁰С и

  

При  и  находим .

Находим степень черноты продуктов сгорания:

                                                 

 

Степень черноты кладки .

Приведенный коэффициент излучения:

                                                 

 

III расчетный участок

Температура продуктов сгорания t_г.нач3= t_г.кон.3= t_г.ср.3=1300°С.

Угловой коэффициент излучения кладки на металл:

                                                                   

Объем газа, в котором заключены продукты сгорания (на 1м длины печи)

                                                               

Площадь поверхности, ограничивающей объем продуктов сгорания (на 1м длины печи).

                                                    

Эффективная длина пути луча:

                                                                   

По расчету сгорания топлива при α=1,05:  СО₂=11,8%, Н₂О=14,6%.

По номограммам степень черноты СО₂ и Н₂О при t_г.ср.1=1300⁰С и

  

При  и  находим .

Находим степень черноты продуктов сгорания:

                                                 

 

Степень черноты кладки .

Приведенный коэффициент излучения:

                                                 

 

IV расчетный участок.

Температура продуктов сгорания t_г.нач4=t_г.кон.4=t_г.ср.4=1200°С.

Угловой коэффициент излучения кладки на металл:

                                                                    

Объем газа, в котором заключены продукты сгорания (на 1м длины печи)

                                                                 

Площадь поверхности, ограничивающей объем продуктов сгорания (на 1м длины печи).

                                                     

Эффективная длина пути луча:

                                                                     

По расчету сгорания топлива при α=1,05:  СО₂=11,8%, Н₂О=14,6%.

По номограммам степень черноты СО₂ и Н₂О при t_г.ср.1=1200⁰С и

  

При  и  находим .

Находим степень черноты продуктов сгорания:

                                                

 

Степень черноты кладки .

Приведенный коэффициент излучения:

                                                 

 

Расчет нагрева металла  

Методика расчета приведена в [1] и включает в себя следующие пункты:

- принимаем удельное время нагрева z;

- находим общее время нагрева слябов в печи τ_общ и время нагрева слябов в каждой зоне τ_зон, которое рассчитывается по отношению длины зоны к общей длине печи;

- для каждой зоны принимаем температуру поверхности сляба;

- находим критерий F₀ и Bi, с помощью которых определяем θ, а затем расчетную температуру поверхности сляба;

- сравниваем расчетную и принимаемую температуру, разница между ними не должна быть больше 20 ^оС, если разница выше изменяем температуру печи или предполагаемую температуру поверхности металла;

- аналогично рассчитываем температуру центра.

 

Общее продолжительность нагрева (приS=320мм):

                                                        (5.1)

Относительные длины зон:

методическая зона – 22%;

1-я сварочная – 24%;

2-я сварочная – 30%;

томильная зона – 24%.

Исходя из относительных размеров зон, продолжительность нагрева на расчетных участках составит:

участок I:  

участок II:  

участок III:  

участок IV:  

I расчетный участок.

Расчетная схема нагрева металла – двухсторонний нагрев при линейном изменении температуры окружающей среды и равномерном начальном распределении температур.

Задаемся конечной температурой поверхности металла на первом участке t_м.пов1=520°С.