Расчет параметров печи

РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ПЕЧИ

Цели: ознакомление с методиками расчетов толщины футеровки, тепловых потерь через кладку, определение необходимых мощностей для нагрева изделий, расчет нагревательных элементов.

Исходные данные для расчета:

1. Производительность 40 кг/ч

2. Размеры рабочего пространства:

– ширина 550 мм

– длина 600 мм

– высота 400 мм

3. Рабочая температура (максимальная) 900 °С

4. Температура вне печи 20 °С

5. Дверца загрузочного окна открыта в течение часа 5 мин

6. Футировка печи:

– боковые стенки и торцевые стенки:

1-ый слой легковес с выгорающими добавками АЛ-1,3

2-ой слой шамотный кирпич

3-й слой асбест картонный

– свод и под:

1-ый слой динасовый пенолегковес

2-ой слой пеношамот

3-й слой асбест картонный

– дверца:

1-ый слой пенолегковес

2-ой слой кожух

3-й слой литая рама

3 мм

10 мм

7. Материал нагревателя Х20Н80(ЭХЧ80)

8. Количество нагревателей 3

Определение коэффициента теплопроводности

t_ср1=(900+430)/2=665 °С,

t_ср2=(800+135)/2=468 °С,

t_ср3=(500+97)/2=299 °С,

λ_1=0,407 + 0,349 ∙〖10〗^(-3)∙665=0,639 Вт/(м ч °С).

λ_2=0,837 + 0,582 ∙〖10〗^(-3)∙468=1,109 Вт/(м ч °С).

λ_3=0,128 + 0,256 ∙〖10〗^(-3)∙299=0,205 Вт/(м ч °С).

λ_1=0,547 + 0,299 ∙〖10〗^(-3)∙665=0,746 Вт/(м ч °С).

λ_2=0,279 + 0,233 ∙〖10〗^(-3)∙468=0,388 Вт/(м ч °С).

λ_3=0,128 + 0,256 ∙〖10〗^(-3)∙299=0,205 Вт/(м ч °С).

〖 λ〗_1=0,0930 + 0,1628 ∙〖10〗^(-3)∙655=0,201 Вт/(м ч °С).

〖 λ〗_2=58 Вт/(м ч °С).

〖 λ〗_3=0,010 Вт/(м ч °С).

Определение коэффициента теплопередачи

Для многослойной стенки коэффициент теплопередачи

К=1/(S_1/λ_1 +S_2/λ_2 +⋯+〖-S_n〗_ /λ_n +1/α_Σ )=1/(∑▒S_1/λ_ +1/α_Σ ), Вт/(м^2 ч °С),

где S1, S2…Sn – толщина слоев огнеупорной кладки, теплоизоля¬ции и кожуха печи, м; λ_1 〖,λ〗_2…λ_n– коэффициент теплопроводности огнеупорной клад¬ки, теплоизоляции и кожуха печи, Вт/(м ч °С) (выбирается по табл. 2, 3 приложения); α_Σ – внешнее тепловое сопротивление от кладки к воздуху, Вт/(м2 ч °С).

Так как температура наружной стенки невысокая, то значение мало изменяется и в расчетах может быть принято равным 17 Вт/(м ч °С).

Значение 1/α=0,06.

А. Стенка боковая и торцевая:

К=1/(S_1/λ_1 +S_2/λ_2 +S_3/λ_3 +S_3/λ_3 +1/α_Σ )=1/(0,250/0,639+0,250/1,109+0,005/0,205+0,005/58+0,06)=

=1,429 Вт/(м^2 ч °С).

В. Свод и под:

К=1/(S_1/λ_1 +S_2/λ_2 +S_3/λ_3 +S_3/λ_3 +1/α_Σ )=1/(0,250/0,746+0,250/0,388+0,005/0,205+0,005/58+0,06)==0,940 Вт/(м^2 ч °С).

Г. Дверца (толщину литой рамы принимаем равной 10 мм):

К=1/(0,190/0,201+0,010/58+0,06)=0,995 Вт/(м^2 ч °С).

Определение удельных тепловых потерь

Q=k(t-t_в ).

А. Стенки боковые Q=1,429(900-20)=1249,6 Вт/(м^2 ч).

Б. Стенка торцевая Q=1,429(900-20)=1249,6 Вт/(м^2 ч).

В. Свод и под Q=0,940(900-20)=827,2 Вт/(м^2 ч).

Г. Дверца Q=0,995(900-20)=875,6 Вт/(м^2 ч).

Определение поверхности кладки