Пример 5.1

Максимальная температура наружной поверхности задней стенки мартеновской печи (у головки) в конце кампании достигает Т _и.п. = 650 К. Излучающая поверхность – шамотный кирпич со степенью черноты _и.п. = 0,6. Температура воздуха на задней площадке мартеновской печи в теплый период года достигает Т _о.с. = 313 К.

Сколько надо установить стальных ( _э = 0,75) и/или дюралюминиевых ( _э = 0,2) листов, чтобы на поверхности экрана, обращенной в сторону рабочей площадки, температура не превышала требования санитарных норм (Т _с.н = 318 К).

Решение: Установка экранов проводится таким образом, чтобы они не выступали за слябы печи. Примем, в первом приближении, что на печи установлены два стальных экрана (n = 2).

По формуле (3.13) найдем приведенную степень черноты системы печь – два экрана:

_пр ^{n= 2} = 1/[ 0,6^-1 + 2·(0,75 ^-1 + 0,75 ^-1) – (2 – 1)] = 0,16

По формуле (5.11) находим температуру экрана на поверхности, обращенной в сторону рабочей площадки:

Т _э ^{n= 2} = 100·{[0,16· (650/100)⁴ + 0,75· (313/100)⁴] / [0,75 + 0,16] }^0,25 = 452,5 К.

Поскольку полученное значение температуры поверхности экранов значительно превышает требование санитарных норм (Т _с.н. = 318 К), рассмотрим случай установки четырех стальных экранов (n =4).

_пр ^{n= 4} = 1/[0,6^-1 + 2·(4 ·0,75 ^-1) – (4 – 1)] = 0,107.

Т _э ^{n= 4} = 100·{ [0,107·(650/100)⁴ + 0,75·(313/100)⁴] / [0,75 + 0,107] }^0,25 = 418 К.

Как следует из результатов проведенных расчетов, каждый дополнительный экран снижает температуру примерно на 20 К, так что для снижения температуры экрана до 318 К потребуется установка еще пяти экранов, т.е. всего их будет 9.

Рассмотрим, как изменится ситуация, если мы установим два экрана, но один будет стальным ( = 0,75), а второй (наружный) – дюралюминиевым ( = 0,2). Тогда по формуле (5.13) найдем:

^’ _пр ^{n= 2} = 1 / [0,6^-1 + 2·(0,75 ^-1 + 0,2 ^-1) – (2 – 1)] = 0,075.

По формуле (5.11) находим температуру экрана на поверхности, обращенной в сторону рабочей площадки:

Тэ^{’n= 2} = 100·{[0,075·(650/100)⁴ + 0,2·(313/100)⁴] / [0,075 + 0,2] }^0,25 = 485,7 К,

т.е. температура наружного экрана даже повысилась по сравнению со случаем установки двух стальных экранов, что объясняется меньшей степенью черноты дюралюминиевого экрана.

Если наружным будет стальной экран, то его температура будет равна:

Тэ^{’’ n= 2} = 100·{[0,075·(650/100)⁴ + 0,75·(313/100)⁴] / [0,075 + 0,75] }^0,25 = 397,4 К.

При установке двух дополнительных внутренних дюралюминиевых экранов приведенная степень черноты будет:

^’ _пр ^{n= 4} = 1 / [ 0,6^-1 + 2·(0,75 ^-1 + 3 · 0,2 ^-1 ) – (4 – 1)] = 0, 032.

Температура наружного стального экрана в рассматриваемом случае будет равна:

Т_Э^{’n= 4} = 100·{[0,032·(650/100)⁴ + 0,75·(313/100)⁴] / [0,75 + 0,032] }^0,25 = 358 К.

Как следует из результатов расчетов, установка четырех экранов оказалась недостаточной и необходимо добавить еще несколько экранов. Продолжая расчет по вышеприведенным формулам несложно найти количество экранов, при котором температура наружного экрана будем меньше 318 К.

Дата добавления: 2015-07-13