Проектирование участка объемного упрочнения детали типа штамп в условиях «ГЗ СИиТО» на программу выпуска 2012 г

 

 

 

 

       λ₁ = 0,7+0,00064˖677,5=1,134Вт/м²К;    

       λ₂ = 0,116+0,00015˖272,5=0,157 Вт/м²К;

    .

Тогда:

 

Поскольку найденное значение плотности теплового потока было определено при допущении, что температура  от t₁ до t₃ меняется по прямой линии, то необходимо проверить вычисления:

 

 

 

 

       λ₁ = 0,7+0,00064˖830=1,231Вт/м²К;    

       λ₂ = 0,116+0,00015˖417,5=0,179 Вт/м²К;

   .

Тогда:

 

Определяем ошибку:

 

 

Т.к. ошибка превышает 5%, то проводим уточнение.

 

 

 

 

 

       λ₁ = 0,7+0,00064˖828=1,23Вт/м²К;    

       λ₂ = 0,116+0,00015˖419=0,179 Вт/м²К;

    .

 

Тогда:

 

Определяем ошибку:

 

 

Таким образом, тепловой поток  равен 557 Вт/м², выделяющийся через двухслойную футеровку.

 

Определение теплового потока через футеровку по варианту 2:

Распределение температур показано на рисунке 5:

  

       t₁

  q        t₂

                          

                                                                                                 

                                                                                   t₃              t₄            t₅

            

   δ₁     δ₂            δ₃

 

Рисунок  5 - Распределение температур по сечению кладки (δ₁=δ₂=230мм, δ₃=40мм).

λ₁ = 0,7+0,00064t;   λ₂ = 0,116+0,00015t;  λ₃ = 0,081+0,00023t                 

t₁ = 930°С;  t₅ = 20°С; Примем t₄= 30°С.

 

 

где  a - коэффициент теплопередачи, 

l - коэффициент теплопроводности,

т.к. λ зависит от температуры, то необходимо брать среднее значение теплопроводности для каждого слоя, для каждого слоя, для этого  необходимо знать температуры на границах слоев t₂, t₃ и t₄ .

 

 

 

 

 

 

 

       λ₁ = 0,7+0,00064˖685=1,138Вт/м²К;    

       λ₂ = 0,116+0,00015˖294=0,160 Вт/м²К;

       λ₃ = 0,081+0,00023˖64=0,096Вт/м²К;

    .

Тогда:

 

Поскольку найденное значение плотности теплового потока было определено при допущении, что температура  от t₁ до t₄ меняется по прямой линии, то необходимо проверить вычисления:

 

 

 

 

 

       λ₁ = 0,7+0,00064˖839=1,234Вт/м²К;    

       λ₂ = 0,116+0,00015˖510=0,193Вт/м²К;

       λ₃ = 0,081+0,00023˖138=0,113 Вт/м²К;

   .

Тогда:

 

Определяем ошибку:

 

 

Т.к. ошибка превышает 5%, то проводим уточнение.

 

 

 

 

 

       λ₁ = 0,7+0,00064˖826=1,229 Вт/м²К;    

       λ₂ = 0,116+0,00015˖499=0,191 Вт/м²К;

       λ₃ = 0,081+0,00023˖141=0,113 Вт/м²К;

   .

Тогда:

 

Определяем ошибку:

 

 

Таким образом, тепловой поток  равен 472 Вт/м², выделяющийся через двухслойную футеровку.

Потери тепла через  футеровку печи найдём по формуле: Q_кл=F˖q, где F- средняя площадь футеровки. Зная размеры рабочего пространства печи (1,9х2,06х9,8м) и толщину футеровки найдём F.

При двухслойной футеровке:

 

        Q_кл = 86,2 ˖ 557 = 48013 Вт = 48,013 кВт

 

При трехслойной футеровке:

 

         Q_кл = 86,9 ˖ 472 = 41017 Вт = 41,017 кВт

2. Определение суммарных тепловых потерь

 

Для определения тепловых потерь необходимо составить тепловой баланс который основан на законе сохранения энергии:

 

Теплота, от сжигания топлива  и вносимая с подогретым воздухом определяется по формуле:

 

где – тепло от сгорания топлива;

      - физическое тепло воздуха;

- Физическое тепло  топлива;

     - тепло экзотермических реакций.

 

Определим все составляющие:

 

 

где  – расход топлива;

       – Теплотворность топлива, 

 

 

 

 

 

 

 

 

где G – производительность печи в кг/с;

       а = 0,01 – 0,015.

 

Тогда:

 

 

Теплота, расходуемая при  работе печи определяется по формуле:

 

 

где    –  тепло, расходуемое на нагрев металла;

         – потери тепла с уходящими дымовыми газами;

        – потери тепла от химического недожога топлива;

         – потери тепла от химической неполноты нагрева;

         – потери тепла в окружающую среду;

         – потери тепла на разогрев кладки печи;

         – неучтенные потери.

 – тепло,  расходуемое на нагрев поддонов.

 

Подбором конструкций  горелок, а также условий сжигания топлива можно добиться минимальных  потерь . Так как агрегат полностью остывает очень редко(только при плановых ремонтах и авариях), потери тепла - не рассчитываются так как они играют небольшую роль в общих потерях тепла. С учетом вышесказанного теплоту, расходуемую при работе печи, определяем по формуле:

 

 

Найдём тепло, расходуемое  на нагрев металла и тепло, расходуемое  на нагрев поддонов.

 

где G – производительность печи кг/с;

      – конечное и начальное теплосодержание металла.

 

 

 

 

 

 

 

Тогда

 

 

Тепло, расходуемое на нагрев поддонов находим по аналогичной формуле:

 

 

 

 

 

 

Найдём потери тепла с уходящими дымовыми газами:

 

 

 

 

 

 

Найдём потери тепла в окружающую среду:

 

 

где – потери тепла через отверстие печи;

      – потери тепла через крышки.

 

где – площадь отверстия;

      -  относительное время открывания отверстия.

 

 

 

Найдём потери тепла через  крышки. Матерал крышки – динас легковес ДНА. Толщина 230мм. λ = 0,29+0,00037˖t.  t₂ примем 70 ^оС.

 

 

λ = 0,29+0,00037˖475 = 0,466 Вт/м²К;  

 

 

 

 

 

λ = 0,29+0,00037˖503,7= 0,476 Вт/м²К;  

 

 

 

 

 

Площадь крышки: F_кр = 2,06˖1,9=3,9м².

 

 

 

Найдём :

 

 

 

Найдём неучтенные потери:

 

 

 

 

Тепловые потери  и  КПД соответственно равны.

Для футеровки в 2 слоя:

 

 

 

Из условия  найдём В:

 

 

Тогда:

 

 

 

 

 

 

Для футеровки в 3 слоя:

 

 

 

Из условия  найдём В:

 

 

Тогда:

 

 

 

 

 

 

 

7. СТРОИТЕЛЬНАЯ ЧАСТЬ

 

Камерная печь занимает размеры  участка цеха равные 3x6 м. Для таких цехов ориентируются на сборные железобетонные конструкции, они значительно дешевле, требуют меньшего расхода металла, несгораемые, меньше подвержены коррозии. На колоннах имеются консоли, на которые размещаются подкрановые балки. Используем электрическую кран-балку. Подкрановые балки применяем Т-образного сечения с шириной полки 0,25м и высотой 0,8м при кранах грузоподъемностью 5т. Размер подошвы фундамента, определяется крановой нагрузкой, массой конструкции и характером грунта. Заглубление подошвы фундамента должно быть ниже промерзания грунта.

Фермы перекрывающие пролет выполняют металлическими. Наружные стены здания термических цехов делают из блоков легковесного бетона марки не ниже 75, толщиной 400 – 500мм.

Окна для термических  цехов следует делать с одинарным  остеклением со стальными переплетами  с рамами шириной 1,5 и 2м, высотой  кратной 1,2.

Двери промышленного здания термического цеха делают высотой 2,3м  и шириной 1,4м. Размеры цеховых  ворот делают 3x3м или 4х4м, в воротах устраивают двери для прохода людей.

Пол делаем металлический  на бетонной стяжке.

Для освещения берутся  продольные фонари с вертикальным остеклением  – являются простыми по конструкции  и обеспечивают более равномерное  освещение.

Высота пролета Н до подкрановых путей определяется высотой оборудования, длинной обрабатываемых изделий, грузоподъемностью крана.

Максимальная высота оборудования h = 3100 мм. Грузоподьёмность крана меньше 10 тонн, тогда принимаем высоту цеха H = 8,4 м.

Железобетонные фермы, тип  колонн с подвесными кранами при  L=24м, H=8,4 м крайние колонны=0,5х0,5; средние=0,6х0,6. Фундамент под колонны проектируется в виде отдельно стоящих железобетонных конструкций. Сечение колонн  b*a=500*500, сечение подколонн b *a =1200*1200, размеры подошвы B*A=1800*3000;

 

 

Литература

 

1. М.В. Логачев, Н.И. Иваницкий, Л.М. Давидович Расчеты нагревательных устройств. – Минск, 2007.
2. К.Н. Соколов, И.К.Коротич Технология термической обработки и проектирование термических цехов. – М.: Металлургия, 1988.
3. Р.И. Коплун Проектирование термических цехов. – Санкт-Петербург, 1971.
4. Г.Ф. Протасевич, В.А. Стефанович, В.А. Смёткин Учебно-методическое пособие по дипломному проектированию. – Минск, 2002.