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: 3 из 4

Выбор материала для выполнения кладки печи.

Кладка печей подвергается воздействию высоких температур, которые изменяются во времени, разъедающему действию шлаков и окалины, давлению нагреваемых изделий, ударам при их посадке, что сказывается на продолжительности эксплуатации печей и на технико-экономических показателях их работы.

Поэтому кладка печей должна обладать высокой стойкостью. Это достигается правильным выбором конструкции элементов кладки, рациональным применением различных видов огнеупоров, выполнением кладки высокого качества, а также строгим соблюде­нием правил эксплуатации печей.

Кладка печей обычно делается в два слоя: внутренний слой вы­полняется из огнеупорного материала (шамота, динаса, магнезита, хромомагнезита, талька и др.), внешний слой из теплоизоляционно­го материала (легковесные огнеупоры, диатомит, трепел, асбест, шлаковая и зольная засыпка и др.).

Кладка выполняется из стандартного прямого кирпича размером 230х115х65 мм, и толщина кладки принимается кратной одному из размеров кирпича.

Основными элементами кладки электропечей печей являются стены, своды, поды и различные отверстия. Стены печей обычно име­ют внутренние рабочие (огнеупорные) и наружные теплоизоляци­онные слои.

Для стен принимаем двухслойную кладку (по табл. 6.2 [1]) так как и :

1. 
   рабочий огнеупорный слой (материал – шамот класса А, толщина – 113мм);
   
2. 
   наружный изоляционный слой (материал – диатомит, толщина – 300 мм).
   

Свод печи выполняется в виде арки с постоянным ра­диусом кривизны. Для восприятия горизонтальной силы, распирающей стенки печи, тре­буется обязательное применение металлического каркаса и пятовой балки.

Арочный свод выполняем из прямого и клинового кирпича (по табл. 6.3 [1]):

1. 
   рабочий огнеупорный слой (материал – шамот класса А, толщина – 113 мм);
   
2. 
   наружный изоляционный слой (материал – диатомит, толщина – 300 мм).
   

Принимаем двухслойный низ печи:

1. 
   основной слой (материал – шамот класса А, толщина – 113 мм);
   
2. 
   нижний изоляционный слой (материал – диатомит, толщина – 300 мм).
   

Таким образом, зная основные размеры рабочего пространства печи и выбрав на основании вышеприведенных рекомендаций тол­щину и конструкцию кладки стен, свода, пода и т. п., вычерчиваем расчетный эскиз печи, по которому определяем с помощью теплового баланса ее мощность.


Рисунок 3.2 Расчетный эскиз печи.

4. РАСЧЕТ МОЩНОСТИ ПЕЧИ
Мощность печи определяется по формуле:



где K – коэффициент запаса мощности, учитывающий возможность падения напряжения сети против номинального значения, увеличение сопротивления нагревателя с течением времени и т.п., для непрерывно работающей печи К=1,2…1,3 [2];

- общий расход тепла

где - полезно использованное тепло (потраченное на нагрев металла);

- потери тепла в окружающее пространство;

- потери на тепловые короткие замыкания;

- потери тепла с окалиной;

- потери излучением через открытое окно.

- потери тепла на разогрев конвеера.

Расход тепла:
1. Тепло, необходимое для нагрева металла:

где - средняя удельная теплоемкость металла при [1, табл.4.1];

- производительность печи, кг/с;

[1, табл.4.1];

- конечная и начальная температуры нагрева металла.



2. Потери тепла в окружающее пространство:



Потери тепла через кладку печи при стационарном состоянии, т. е. после разогрева печи и при установившемся режиме ее работы, оп­ределяют как сумму потерь через стенки, свод, рабочее окно и под печи.



Потери тепла через стенки печи можно вычислить по формуле



где – средняя температура внутренней поверхности кладки печи;



t_в – температура окружающего воздуха, t_в =20°С;

– сумма тепловых сопротивлений слоев кладки, °С/Вт;

S – толщина соответствующего слоя двухслойной стенки, м ;

λ– коэффициент теплопроводности слоя, Вт/м ∙°С;

α – коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности стенки в окружающую среду (по практическим данным α = 10 –15 Вт/м² ∙°С), принимаем для стен, пода и т.д. α = 12 Вт/м² ∙°С, для свода α = 20 Вт/м² ∙°С;

– расчетная поверхность стенок,

– площадь стенок;

где Н, В и L – соответственно высота, ширина и длина печи, м.

Сложность определения потерь тепла по этому выражению заклю­чается в нахождении значений λслоев, зависящих от их средних тем­ператур, которыми приходится задаваться.

Расчет средних температур слоев двухслойной стенки печи ведется методом последовательных приближений.

Первое приближение



Коэффициенты теплопроводности для каждого из слоев в первом приближении для внутреннего слоя – шамот класса А (табл.VI-10 [3]):


для наружного слоя – диатомит (табл.VI-29 [3]):

Плотность теплового потока в первом приближении:



Температура на поверхности слоев в первом приближении:




Средние температуры слоев во втором приближении:



Коэффициенты теплопроводности во втором приближении





Плотность теплового потока во втором приближении:



Относительная погрешность расчета:



следовательно, необходимо третье приближение:









Плотность теплового потока в третьем приближении:



Относительная погрешность расчета:

что допустимо.

Промежуточная температура между слоями кладки равна


Итак, потери тепла через стенки печи равны



Так как свод печи выполнен из тех же материалов, что и стены, то потери тепла через свод составят



где F_св – площадь свода, равная F_св =1,1∙F_п = 1,1∙2,5 = 2,75 м².

Так как под печи выполнен из тех же материалов, что и стены, то потери тепла через дно составят


Для удобства результаты расчета потерь тепла через кладку оформляются в табл. 5.1.

Таблица 5.1 – Потери тепла через кладку печи

Элементы кладки печи		Площадь поверхности, F, м2	Температура, °С		Термическое сопротивле­ние, S/λ	Потери тепла, кВт
			внутренней поверхно­сти, tвн	внешней поверхно­сти, tнар		через 1м2, q	Через всю поверх­ность, Q
Боковые Стенки		13	1310	1226,9	0,097	1,23	16
			1226,9	63	1,4
Свод		2,75	1310	1226,9	0,097	1,2	2,3
			1226,9	63	1,4
Под		2,5	1310	1226,9	0,097	1,19	2,1
			1226,9	63	1,4
Всего		18,25	-	-			20,4

3. Потери тепла излучением через открытые окна определя­ют по формуле



где C₀= 5,76 – коэффициент излучения абсолютно черного тела;

Т_печ, Т_в – абсолютная температура печи и окружающего воз­духа, К;

F_ок – площадь окна, F_ок=0,48 м² согласно эскизу;

k_d – коэффициент диафрагмирования, определяемый в зависи­мости от толщины кладки и размеров окна по графику 138 [8], принимаем k_d = 0,28;

τ – время, в течение которого окно открыто, принимаем τ = 0,11ч.
4. Потери тепла с окалиной определяют по уравнению

Q_окал = 0,01∙a∙G ∙с_окал ∙(t_окал – t₀)∙m = 0,01∙2∙0,247∙1∙(1260–20)∙1,38 = 8,45 кВт,

где а – угар металла, %;

G – производительность печи, кг/с;

с_окал – теплоемкость окалины, с_окал =1,0 кДж/кг ∙°С;

t_окал – температура окалины, которую принимают равной максимальной температуре поверхности металла, ;

t₀ – начальная температура металла, °С;

m – количество окалины Fе₃О₄, образующейся от окисления 1 кг Fe; из стехиометрического соотношения реакции 3Fe + 2O₂ = Fe₃O₄; m = 1,38.

5. Потери на тепловые короткие замыкания.

[2]

6. Потери тепла на разогрев конвейера.



где - масса транспортирующего устройства, проходящего через печь в единицу времени, кг/с;

Дж/кг - средняя теплоемкость транспортирующего устройства;

- соответственно конечная и начальная температуры транспортирующего устройства, .





Масса конвейера определяется произведением массы 1 м ленты на длину, м

, кг

- для проволочного конвейера шириной 800 мм [7].
.



Следовательно, расходная часть баланса печи равна
.


5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОТЫ ПЕЧИ
Фактическую напряженность пода печи определяем по формуле



где G – производительность печи, кг/с;

F_п – полная площадь пода печи, м².
К показателям топливоиспользования относят также коэффици­ент полезного действия печи, определяемый как отношение полезно использованного тепла к подведенному, т. е.



где Q_пол = Q_мет – количество тепла, усвоен­ного изделиями (металлом) в печи, Вт;


6.ВЫБОР И РАСЧЕТ НАГРЕВАТЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ.
Принимаем рабочую температуру нагревательных элементов равной
.

Выбираем нагреватель, изготовленный из сплава ОХ27Ю5А, для которого рекомендуемая рабочая температура [приложение XII, 2]. Удельное сопротивление данного сплава .

По графику [рис. 66, 2] для находим удельную мощность идеального нагревателя, при (в этом случае температура нагревателей максимальная): .

Определяем относительную поверхностную мощность стен, несущих нагреватели по формуле:
,

где P – мощность нагревателя, кВт;

F – площадь на которой предполагается разместить нагреватели, .



По таблице [2] в соответствии с полученным значением относительной мощности стен, несущих нагреватели, выбираем плоский ленточный зигзагообразный нагреватель.

Определяем удельную поверхностную мощность реального нагревателя:
,

Где - поправочный коэффициент, [табл. 42, 2].



Принимаем схему соединения нагревателей типа «треугольник», которая питается трехфазным током с линейным напряжением .

Мощность, приходящаяся на одну фазу составит:


Итак, исходные параметры нагревателя: ; ; .

По номограмме [приложение XIV, 2] находим, что этим исходным параметрам удовлетворяет нагреватель с сечением 3,0x30 мм и длиной 85 м.


Рисунок 6.1 Номограмма для нахождения сечения и длины нагревателя.
По таблице 43 [2] определяем, что при e/b=1,1 максимальная длина нагревателя размещенного на площади .

Для всех трех нагревателей длина равна:


Таким образом, для размещения нагревателей такой длины требуется внутренняя поверхность печи площадью , т. е. нагреватели могут быть размещены в нашей печи, так как при размещении на боковых стенах и своде

Принимаем нагреватель со следующими конструктивными параметрами:

; ; ; ; ; .




Рисунок 6.2 Ленточный зигзагообразный нагреватель.
Длина вывода нагревателя


где - толщина стенки.
Принимаем способ крепления нагревателей на металлических крючках.



Рисунок 6.3 Крепление нагревателей.



Рисунок 6.4 – Герметизированный вывод нагревателя

1 - корпус; 2,6 – изоляционные втулки; 3 – распорное кольцо; 4 – асбестовое уплотнение; 5 – накидная гайка; 7 – вывод нагревателя.

Выводы нагревателей до темпе­ратуры 1000°С выполняются из жароупорной стали, хромоникелевой или хромистой, для более высоких температур — из сплава 0Х23Ю5А (ЭИ-595). Для этой цели берут ка­танку, пруток сечением, равным 3— 4-кратному сечению нагревателя, с тем чтобы уменьшить в выводах выделение тепла. Часть вывода, на­ходящаяся в зоне невысоких темпе­ратур, в целях экономии дорогих материалов может быть выполнена из обычной углеродистой стали. Ти­повая конструкция выводов для про­волочных и ленточных нагревателей показана на рисунке 6.4.