WarmFires.ru

где qМЕТ – удельная теплота сгорания метана.

Потери теплоты на нагрев воздуха, подходящего к горелке не учитываем, считая, что он полностью расходуется на поддержание горения и в процессе передачи тепла к валку не участвует.

Теплота, необходимая для прогрева валка с указанными выше параметрами:

,

где сСТАЛЬ – удельная теплоемкость стали 75ХМФ,

сСТАЛИ=0.385 кДж/кг×°С;

mВАЛКА – масса прогреваемой части валка, кг;

Т1=450°С и Т2=920°С – соответственно начальная и конечная температура валка, °С.

Определим (приблизительно) массу прогреваемой части валка:

,

где rСТАЛИ=7850 кг/м3 – плотность стали 75ХМФ;

V – объем прогреваемой части бочки валка, м3,

,

где h=1500 мм – длина бочки валка;

R=600 мм – внешний радиус бочки;

r=540 мм – внутренний радиус прогреваемой части.

(м3);

(кг);

(Дж).

Теплота от горелок к бочке валка передается конвекцией, теплопроводностью и излучением. В наибольшей степени сказывается конвекция и теплопроводность, причем теплопроводность оказывает скорее отрицательное влияние – из-за нагрева воздуха в рабочем пространстве печи до валка доходит гораздо меньшее количество теплоты, чем отдают горелки. Определим потери теплоты на нагрев воздуха в печи, учитывая, что он разогревается от нормальной температуры 20°С до конечной температуры поверхности валка:

Обозначения аналогичны формуле (2. ).

(кг);

(Дж).

Если учесть постоянное вентилирование рабочего пространства печи, обеспечивающее трехкратный обмен атмосферы в течение часа, то получаем:

(Дж).

Таким образом, необходимое количество теплоты для нагрева валка:

(Дж).

Исходя из проведенных расчетов, определим необходимую величину подачи газовоздушной смеси к горелкам и необходимую скорость вращения валка для равномерного распределения градиента температур по поверхности бочки валка.

Как было указано выше, из проведенных экспериментальных исследований становится ясно, что оптимальным временем прогрева для валков из стали 75ХМФ является величина порядка 1.5 – 2 часа при интенсивности нагрева 250 – 300 °С/ч.

Разность температур валка при его загрузке в ПСН и выдаче в спрейерную установку составляет 920-450=470 °С. При прогреве с интенсивностью 250 °С/ч время прогрева составит около 2 часов, учитывая возможные потери теплоты.

Определим необходимую подачу газовоздушной смеси. Потребление теплоты в час:

(Дж).

Учитывая КПД горелки, равный hГОР=0.75, получаем:

(Дж).

Масса газовоздушной смеси:

(кг),

и ее объем:

(м3).

Таким образом, часовое потребление газовоздушной смеси составит 7.272 м3, из них: 0.7272 м3 – природного газа (метана) и 6.5448 м3 – воздуха для поддержания горения.