Конвеерная записка. Машиностроительные и металлургические производства имеют энергоемкие и достаточно сложные технологии, включающие в ка

• Название: Машиностроительные и металлургические производства имеют энергоемкие и достаточно сложные технологии, включающие в ка
• Дата: 08.03.2022
• Размер: 6.75 Mb.
• Имя файла: Конвеерная записка.doc
• Тип: Документы; #386687
• страница: 2 из 4

2.1. Температурный график нагрева
Температурный график нагрева под горячее формообразование – основа теплового конструкторского расчета печи. По графику выбираем необходимые для расчета значения температуры продуктов сгорания и нагреваемой садки.

Температурный график (рис. 3.1) строим в коорди­натах t – τ.

В контрольных сечениях условно откладываем значения температуры продуктов сгорания , а также температуры на поверхности заготовки , , и в её геометрическом центре , , .

Температура .

Точки , , наносим на график как заведомо известные.

Температуры , равны температуре операции [1, табл 3.10].

Значение температуры на поверхности садки в момент её выдачи из печи находим по выражению



Температуру выразим из уравнения:

.

Нам необходимо определить . Для этого найдем сначала температурный критерий .



По номограмме Будрина находим число Фурье для поверхности цилиндра.



По номограмме Будрина для центра цилиндра по числу Фурье и Био находим число безразмерной температуры центра:





Найдем ориентировочное время нагрева .





_{где -} время выравнивания температур

Находим время выравнивания температур.

,

где - коэффициент, выбираемый по графику в зависимости от степени выравнивания температур и формы тела.

,

где и разность температур по сечению тела.



[8, рис.89].



Рис. 3.1 – Температурный график нагрева заготовок.

2.2. Расчет интенсивности внешнего теплообмена

Такой расчет выполняют в соответствии с параметрами температурного графика:

Определяем ориентировочные размеры рабочего пространства печи в зависимости от удельной производительности, заданных размеров заготовки и способа их расположения на поду (конвейере).

Определяем штучную производительность печи по формуле:



где G – производительность печи, кг/ч;

g – масса одной заготовки.



Тогда: шт/ч; принимаем N=67 шт/ч.

Определяем количество заготовок, одновременно находящихся в печи:



где ч – расчетное время нагрева.

Принимаем n=20 шт.

Определяем площадь пода (конвейера) занятого металлом (полезная площадь пода).



где - проекция нагреваемого изделия на под, .



Тогда: ; Принимаем

Определяем коэффициент загрузки и площади пода печи:



Где - площадь пода печи,

Практически, в целях получения максимальной производительности для проходных печей принимают Принимаем

Тогда:

Определяем ширину пода печи:

,

где - зазор между заготовкой и стеной и с учетом нагревательных элементов, принимаемый в расчетах в пределах 150…400 мм. Принимаем .

Тогда:

Определяем длину пода печи.

Длина пода печи при укладке заготовок в один ряд, а также с учетом расстояния от заготовки до торцевой стенки будет равна:



де - количество заготовок в одном ряду.

a – зазор между заготовкой и торцевой стеной, принимаемый в расчетах в пределах 150…250 мм. a = 250 мм.

S – шаг между изделиями, м.

– диаметр заготовки, м.



Определяем полную площадь пода печи:



Определяем высоту рабочего пространства печи.

Учитывая рекомендованные расстояния между нагревателями, стенками печи и нагреваемым металлом, принимаем расстояние между сводом и нагреваемым металлом 0,6 [2].

Определяем значение приведенного коэффициента излучения в системе кладка-металл по приближенной формуле


где – коэффициент лучеиспускания абсолютно черного тела, равный

– приведенная степень черноты футеровки, равная ε_п=0,8 [2];

– степень черноты металла, ε_м=0,45 [2];

- тепловоспринимающая поверхность нагреваемого металла,

;

- теплоотдающая поверхность печи при размещении нагревательных элементов на боковых стенках и своде





Рассчитываем коэффициент теплоотдачи излучением в зонах рабочего пространства (температура печи принимается неизменной)





где индексы «н» и «к» означают температуру металла в начале и конце периода нагрева.

Выполняем расчет конвективного теплообмена. Определяем значение конвективной составляющей теплоотдачи α_к, полагая, что

α_к =(0,05–0,15)·α_л=0,15·213.49=32 Вт/м² ∙°С.

Определяем суммарный коэффициент теплоотдачи путем суммирования конвективной и лучистой составляющих:

α = α_л + α_к = 213.49 + 32 = 245,49 Вт/м² ∙°С.

Значение эффективных коэффициентов теплоотдачи сопоставляем с принятыми ранее при построении графика и пересчитываем критерий Bi

.

2.3. Определение продолжительности нагрева заготовок
Для определения времени нагрева детали в термической или нагревательной печи используем способ расчета по критериальным зависимостям, который можно выразить в следующей форме
, с.

где - плотность металла;

- средняя теплоемкость металла

S – расчетная толщина нагреваемого тела (изделия), м;

m – коэффициент формы, зависящий от отношения объема тела к его поверхности и равный для пластины - 1, для цилиндра – 2;

а – коэффициент теплоотдачи металла, м²/ч;

t_печ – температура печи, °С;

– начальная и конечная температура тела, °С;

- коэффициент зависит от массивности тела и его формы определяемый по выражению:



Находим время выравнивания температур.

,

где - коэффициент, выбираемый по графику в зависимости от степени выравнивания температур и формы тела.

,

где и разность температур по сечению тела.



[8, рис.89].





3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ РАЗМЕРОВ РАБОЧЕГО ПРОСТРАНСТВА И СОСТАВЛЕНИЕ РАСЧЕТНОГО ЭСКИЗА ПЕЧИ
Основными размерами рабочего пространства печи являются ширина, длина и высота.

Определяем основные размеры печи с учетом уточненной продолжительности нагрева.

Определяем штучную производительность печи по формуле:



где G – производительность печи, кг/ч;

g – масса одной заготовки.



Тогда: шт/ч; принимаем N=67 шт/ч.

Определяем количество заготовок, одновременно находящихся в печи:



где ч – расчетное время нагрева;

- коэффициент учитывающего расстояния между изделиями на поду печи.

Принимаем n=46 шт.

Определяем площадь пода (конвейера) занятой металлом (полезная площадь пода).



где - проекция нагреваемого изделия на под, .



Тогда: ; Принимаем

Определяем коэффициент загрузки и площади пода печи:



Где - площадь пода печи,

Практически, в целях получения максимальной производительности для проходных печей принимают Принимаем

Тогда:

Определяем ширину пода печи:

B_п = n₁∙l_изд + 2δ,

где - зазор между заготовкой и стеной и с учетом нагревательных элементов, принимаемый в расчетах в пределах 150…400 мм. Принимаем .

n₁ - количество рядов. Принимаем n₁= 2.

Тогда: B_п = 2∙0,3 + 2∙0,15 = 0,9м. Принимаем [1].

Определяем длину пода печи.

Длина пода печи при укладке заготовок в несколько рядов, а также с учетом расстояния от заготовки до торцевой стенки будет равна:

L_п = n∙ d_заг + 2a + S(n-1),

где - количество заготовок в одном ряду.

a – зазор между заготовкой и торцевой стеной, принимаемый в расчетах в пределах 150…250 мм. a=150 мм.

S – шаг между изделиями; S = 0,125 = 0,125∙0,085 = 0,011м

– диаметр заготовки, м.

L_п = 23∙0,085 + 2∙0,15 + 0,011∙(23 - 1)= 2,49 м. Принимаем [1].

Определяем полную площадь пода печи:





Рисунок 3.1 Схема расположения заготовок на поду печи.
Определяем высоту рабочего пространства печи.

Её можно определить по отношению поверхностей нагреваемого металла и кладки печи . Это отношение для нагревательных печей берется в пределах 0,25…0,3. Принимаем [1].





Итак высота рабочего пространства печи равна

,

где .

Принимаем [1]

Общая высота печного пространства с учетом конвейера 2,0 м.

Таким образом, принимаем печь со следующими основными размерами рабочего пространства: 2500х1000х2000 согласно ГОСТ 26654-85 «Печи промышленные для нагрева и термиче­ской обработки».