Đề tài Thiết kế lò nung kim loại

THIẾT KẾ LÒ NUNG KIM LOẠI Họ và tên: Khóa: 3 Nghành : LUYỆN KIM ĐHTC BACH KHOA HÀ NỘI Đề tài đồ án: THIẾT KẾ LÒ NUNG LIÊN TỤC ĐỂ NUNG THÁP CÁN I. Những số liệu ban đầu: -Năng suất lò: P= 17t/h=17000[kg/h] -Nhiên liệu : Dầu FO có thành phần: Nguyên tố CC HC OC NC SC AK Wd Thành phần[%] 86,75 9,30 0 1,78 2,17 0,12 1,1 -Vật nung:Thộp các bon có thành phần :C=0,21% ; Mn=0,40% Si=0,2% - Kích thước vật nung: f100 ì1300 mm -Nhiệt độ vào lò và ra lò của vật nung: tvào=20oC: tra= 1200oC -Nhiệt độ nung trước: + Không khí tkk =300oC nung 100% +Nhiên liệu tđầu=110oC nung 100% -Nung 1 mặt;xếp 1 hàng phôi ; nhiệt dung riêng của dầu Cp=2,17[KJ/kg.K] II.Nội dung thiết kế: 1.Tớnh toán sự cháy của nhiên liệu 2.Tính thời gian nung kim loại 3.Cấu trỳc lũ,chọn vật liệu xõy lũ,tớnh cân bằng nhiệt 4.Tính thiết bị đốt nhiên liệu 5.Tính cơ học khí đường khói và đường cấp không khí III.Bản vẽ:1 bản vẽ tổng thể của lò(A0) IV.Thời gian thiết kế: Ngày giao đầu đề: 12/09/2008 ngày hoàn thành: / /2008 V.Giỏo viên hướng dẫn: PGS.TS.Phạm Văn Trí CHƯƠNG I TÍNH TOÁN SỰ CHÁY CỦA NHIÊN LIỆU I. Những số liệu ban đầu: -Năng suất lò: P= 17t/h=17000[kg/h] -Nhiên liệu : Dầu FO có thành phần: Nguyên tố CC HC OC NC SC AK Wd Thành phần[%] 86,75 9,30 0 1,78 2,17 0,12 1,1 -Vật nung:Thộp các bon có thành phần :C=0,21% ; Mn=0,40% Si=0,2% - Kích thước vật nung: f100 ì1300 mm -Nhiệt độ vào lò và ra lò của vật nung: tvào=20oC: tra= 1200oC -Nhiệt độ nung trước: + Không khí tkk =300oC nung 100% +Nhiên liệu tđầu=110oC nung 100% -Nung 1 mặt;xếp 1 hàng phôi ; nhiệt dung riêng của dầu Cp=2,17[KJ/kg.K] II.TÍNH TOÁN SỰ CHÁY CỦA NHIÊN LIỆU II.1.Chuyển đổi thành phần nhiên liệu về thành phần dùng: a.Hệ số chuyển đổi từ thành phần khô sang thành phần dùng: Kk-d=== 0,989 b.Hàm lượng tro tính theo thành phần dùng: Ad=Kk-d.Ak= 0,989.0,12=0,1187 c.Hệ số chuyển đổi từ thành phần chấy sang thành phần dùng: Kc-d=== 0,988 d.Thành phần các nguyên tố tính theo thành phần dùng: Công thức tổng quát: Xd= Xc . Kc-d Trong đó: Xd : Thành phần dùng của nguyên tố “X Xc : Thành phần cháy của nguyên tố “X” Nguyên tố Cd Hd Od Nd Sd Ad Wd N Thành phần (%) 85,70 9,19 0 1,76 2,14 0,12 1,1 100 BẢNG I.1:Thành phần dùng của dầu FO II.2.Tớnh nhiệt trị thấp của nhiên liệu (Qt [kJ/kg]): Qtd =339,1.Cd +1255,8.Hd –108,8.(Od – Sd) – 25,1(Wd + 9.Hd) Qtd =339,1. 85,70+1255,8. 9,19-108,8.(0 -2,14) -25,1(1,1 +9. 9,19) Qtd =38731 [kJ/kg] Qtd =38731 [kJ/kg] II.3.Chọn hệ số tiêu hao không khí n : Khi chọn hệ số tiêu hao không khí, ta phải dự đoán trước sẽ sử dụng loại mỏ đốt nào ? Ở bản thiết kế này , ta phải đốt dầu FO bằng mỏ phun cao áp (dùng không khí làm chất biến bụi) tham khoả tài liệu [1] hoặc bảng 1.4 tài liệu [2] ta chọn hệ số tiêu hao không khí n= 1,2. II.4.Bảng tính toán sự cháy của nhiên liệu: Tính toán sự cháy của nhiên liệu được thực hiện theo phương pháp lập bảng. Trong bảng này , ta tính cho 100kg nhiên liệu sau đó sẽ quy đổi về 1 kg. II.5.Bảng cân bằng khối lượng: Để kiểm tra độ chính xác của các số liệu được tính toán trong bảng 1.2, ta lập bảng cân bằng khối lượng.(Bảng 1.3) Về nguyên Khối lượng của các chất tham gia phản ứng Khối lượng của sản phẩm cháy tạo thành+tro = BẢNG I.3: Bảng cân bằng khối lượng CHẤT THAM GIA SỰ CHÁY SẢN PHẨM CHẤY TẠO THÀNH Nhiên liệu Chất Công thức tính Đơn vị [kg] Chất Công thức tính Đơn vị [kg] Dầu FO 100 CO2 7,14.44 314,2 H2O 4,66.18 83,88 N2 42,95.28 1202,6 Không khí O2 11,41.32 365,12 O2 1,9.32 60,8 N2 42,93.28 1202 SO2 0,067.64 4,3 =1667,12(kg) ΣSPC= 1665,78 (kg) ΣSPC + Ad=1665,78+ 0,12= 1665,9 ΣB= 1665,9 (kg) Đánh giá sai số: δ= .100%= .100%= 0,073% δ%= 0,073 [%] Nhận xét: Sai số δ = 0,073 % chứng tỏ các số liệu tính toán sự cháy trong bảng 1.2 là đáng tin cậy. II.6.Khối lượng riêng của sản phẩm cháy (0 [kg/m3tc] ==1,311 [kg/m3tc] Trong đó: ΣSPC = 1665,78 [kg] (xem bảng 1.3) 100.Vn =1270,5 [m3/m3tc] (xem bảng 1.2) o =1,31[kg/m3tc] II.7.Nhiệt độ cháy của nhiên liệu (t [oC ]): II.7.1.Nhiệt độ cháy lý thuyết: Nhiệt độ cháy lý thuyết là nhiệt độ của sản phẩm cháy có được khi tất cả nhiệt lượng sinh ra trong khi cháy nhiên liệu được tập trung cho sản phẩm cháy (không có tổn thất nhiệt). tlt= .(t2 –t1) +t1 [0C] Trong đó: tlt: nhiệt độ cháy lý thuyết của nhiên liệu [oC] i1, i2: entanpy của sản phẩm cháy tương ứng với nhiệt độ t1, t2 [kJ/m3tc] iΣ: entanpy của sản phẩm cháy tương ứng với nhiệu độ tlt [kJ/m3tc] iΣ= [kJ.m3tc] Trong đó: Qtd: nhiệt trị thấp của dầu FO, Qtd =38731[kJ/kg] f ; tỷ lệ nung trước không khí f=1 ( nung 100% không khí) tnl;nhiệt độ nung trước của nhiên liệu (dầu FO) tdầu=1100 C Cnl :nhiệt dung riêng của nhiên liệu ( dầu FO) Cdầu=2,17[kJ/kg.K] ikk : entanpy của không khí ở nhiệt độ tkk=3000C từ phụ lục II [2] ta có ikk=397,3 [kJ/m3tc] inl :entanpy của dầu FO ở nhiệt độ tdầu Vn=12,70 [m3/m3tc] Ln=12,17 [m3/m3tc] (xem bảng 1.2) Vậy: i∑ = =3449,2(kJ/ m3) Giả thiết: t1<tlt<t2 chọn t1 =20000 C i1<iΣ<i2 t2=21000 C Để tính entanpy của sản phẩm cháy ứng với t1=20000C và t2=21000C, ta phải tìm entanpy của cỏc khớ thành phần ứng với 2 nhiệt độ này. Theo bảng 16 trang 48 [1] hoặc phụ lục II tài liệu [2] ta có emtanpy của sản phẩm ứng với t1 và t2 Khí thành phần ENTANPY i [kJ/m3tc] t1=20000C t2=21000C CO2 4910,5 5186,8 N2 2970,2 3132,0 O2 3142,8 3314,9 H2O 3889,7 4121,8 SO2 4049,9 4049,9 Tính i1 và i2 ; Với các giá trị entanpy vừa tìm được ta có: i1=i2000=0,01.(CO2.ico2 + H2O.iH2O +N2.iN2 +O2.iO2 + SO2.iSO2) i1=0,01.(12,59.4910,5+8,22.3889,7+75,72.2970,2+3,35.3142,8+0,19.4049,9) i1= 3300 [kJ/m3tc] i2=i2100=0,01.(CO2.ico2 + H2O.iH2O +N2.iN2 +O2.iO2 + SO2.iSO2) i2=0,01.(12,59.5186,8+8,22.4121,8+75,72.3132+3,35.3314,9+0,19.4049,9) i2= 3482,12 [kJ/m3tc] Như vậy i1<iΣ<i2 thỏa mãn giả thiết đã chọn Tính tlt: tlt=.(t2 –t1) +t1 = 2082 [toc] II.7.2.Nhiệt độ cháy thực tế của nhiên liệu (t0 [0C]): Trong thực tế, nhiệt lượng sinh ra đốt nhiên liệu, ngoài việc làm tăng nhiệt độ sản phẩm chỏy cũn thất thoát ra ngoài môi trường xung quanh. Vì vậy nhiệt độ cháy thực tế thấp hơn nhiệt độ cháy lý thuyết vừa tính được. ttt = tlt.η [0C] Ở đây: η : hệ số nhiệt độ , η phụ thuộc vào loại lũ.Ở đây là lò nung liên tục.Theo bảng 14 trang 39[1] hoặc bảng 1.7 trang 14[2] ta chọn η=0.8. ttt : nhiệt độ cháy thực tế của nhiên liệu [0C] ttt=0.8.2082=1666 [t0C] II.8.Cỏc kết quả tính toán: Kết quả tính toán được trình bày trong bảng 1.4 Ln [/m3tckg] Vn [m3tc/kg] o [kg/m3tc] Nhiệt độ (0C) Sản phẩm cháy[%] tlt ttt CO2 H2O O2 N2 SO2 12,17 12,70 1.31 2082 1666 12,59 8,22 3,35 75,72 0,19 Bảng 1.4: Các kết quả tính toán Chương II : Chọn chế độ nung và Tính thời gian nung kim loại I. Các số liệu ban đầu 1.Năng suất của lò: P=17 [Tấn/h]=17000 [kg/h] 2.Kích thước vật nung: f100 x 1300 [mm] 3.Loại thép : Thép cacbon có thành phần Thành phần thép C Mn Si 0,21 % 0,40 % 0,20 % 4.Nhiệt độ ra lò của vật nung: tklc=1200 [°C] 5.Thành phần sản phẩm cháy đã được tính ở chương I , bảng I.2. Thành phần thể tích của sản phẩm cháy [%] Chất CO2 H2O SO2 O2 N2 Giá trị[%] 12,59 8,22 0,19 3,35 75,72 II. Tính toán II.1. Chọn giản đồ nung Phôi nung có kích thước f100x 1300 [mm]. Để tránh gây ứng suất bên trong kim loại ta chọn giản đồ nung 3 giai đoạn (Giản đồ nung được trình bày ở hình II.1) Trong đó : tk1 : Nhiệt độ sản phẩm cháy ở đầu vùng sấy, tk1=700 [°C] tk2: Nhiệt độ sản phẩm cháy ở đầu vùng nung, tk2=1350 [°C] tk3 : Nhiệt độ sản phẩm cháy ở cuối vùng nung, tk3=1350 [°C] tk4 : Nhiệt độ sản phẩm cháy ở cuối vùng đồng nhiệt, tk4=1250 [°C] tm1,tt1 :Nhiệt độ bề mặt và nhiệt độ của tâm phôi ở đầu vùng sấy: tm1=tt1=20 [°C] tm2 : Nhiệt độ bề mặt của phôi ở đầu vùng nung,tm2=600 [°C] tm3 : Nhiệt độ bề mặt của phôi ở cuối vùng nung,tm2=1200 [°C] tm4 : Nhiệt độ bề mặt của phôi ở cuối vùng đồng nhiệt,tm2=1200 [°C] tt2 : Nhiệt độ tâm phôi ở cuối vùng sấy, tt2=? (phải tính) tt3 : Nhiệt độ tâm phôi ở đầu vùng đồng nhiệt, tt3=? (phải tính) tsÊy tnung t®ångnhiÖt t [h] tt4 : Nhiệt độ tâm phôi ở cuối vùng đồng nhiệt, tt4=? (phải tính) Hình II.1: Giản đồ nung 3 giai đoạn Phôi vào lò có nhiệt độ : tm1=tt1=20 [°C] Phôi dược nung một mặt và được xếp một hàng xít nhau. Nhiệt độ tâm phôi được chọn theo độ chênh nhiệt dộ cho phép giữa bề mặt và tâm. [Dt] = 15 [°C/dm] Phôi có chiều dày thấm nhiệt : ST=h.S [m] Trong đó : ST: Chiều dày thấm nhiệt của phôi nung [m] S: Chiều dày phôi, S=0,1 [m] h: Hệ số không đối xứng, h=1 ST=1.0,1=0,1[m]=1[dm] Vậy độ chênh nhiệt độ giữa bề mặt và tâm phôi cuối giai đoạn đồng nhiệt : Dt=ST.[Dt]=1.15=15 [°C] Vậy nhiệt độ tâm phôi cuối giai đoạn đồng nhiệt : tt4=tm4 - Dt = 1200 – 15 = 1185 [°C] II.2. Tính thời gian nung : II.2.1. Các kích thước cơ bản của nội hình lò II.2.1.1. Chiều ngang lò B [m]: B=n.l+(n-1).c+2.b [m] Trong đó : n: Số dãy phôi n =2 l: Chiều dài phôi nung l =1,3[m] c : Khoảng cách giữa các dãy phôi c = 0,1[m] b: Khoảng cách giữa đầu phôi và tường lò b = 0,25 [m] Vậy ta có : B=2.1,3+2.0,25+0,1=3,2 [m] [I] II.2.1.2.Chiều cao lò: a) Chiều cao vùng sấy Hs[m]: chiều cao có hiệu của vùng sấy được xác định theo công thức: Hsch=10-3.tktb.(A+0,05.B) Trong đó : tktb:nhiệt độ trung bình của sản phẩm cháy trong vùng sấy tktb=[°C] A: Hệ số thực nghiệm khi tktb=1025 [°C] ta có : A=0,6 B: Chiều ngang lò : B=3,2[m] Hsch=10-3.tktb.(A+0,05.B) =10-3.1025.(0,6+0,05.3,2)=0,779[m] Chiều cao thực tế của vùng sấy: Hstt=n.Hsch+S Trong đó : n: Số mặt nung n=1 S: Chiều dày phôi S=0,1[m] Hstt=n.Hsch+S = 1.0,779+0,1=0,879[m] b) Chiều cao vùng nung Hn[m] Chiều cao có hiệu của vùng nung được xác định theo công thức: Hnch=(0,4¸0,6).B = 0,4.3,2=1,28<1,35[m] (Chọn hệ số bằng 0,4) Chiều cao thực tế của vùng nung: Hntt=n.Hnch+S = 1.1,28+0,1=1,38[m] c) Chiều cao vùng đồng nhiệt Hđn[m] Chiều cao có hiệu của vùng đồng nhiệt được xác định theo công thức: Hđnch=10-3.tktb.(A+0,05.B) Trong đó : tktb:nhiệt độ trung bình của sản phẩm cháy trong vùng đồng nhiệt tktb= [°C] A:Hệ số thực nghiệm khi tktb=1300 [°C] ta có : A=0,6 B: Chiều ngang lò : B=3,2[m] Hđnch=10-3.tktb.(A+0,05.B) =10-3.1300.(0,6+0,05.3,2)=0,988[m] Chiều cao thực tế của vùng đồng nhiệt: Hđntt=n.Hđnch+S Trong đó : n: Số mặt nung n=1 S: Chiều dày phôi S=0,1[m] Hđntt=n. Hđnch +S = 1.0,988+0,1=1,088[m] II.2.2. Tính thời gian nung phôi trong vùng sấy (th[h]) Nhiệt độ trung bình của sản phẩm cháy trong vùng sấy tktb=[°C] Nhiệt độ trung bình của bề mặt phôi trong giai đoạn sấy: tmtb=tm1+.(tm2 - tm1) = 20+. (600-20) = 406,67[°C] II.2.2.1.Độ đen của sản phẩm cháy trong vùng sấy: Độ đen của khí lò được xác định theo công thức: ek=eCO2+b.eH2O Trong đó: eCO2 : độ đen của khí CO2 b: hệ số hiệu chỉnh eH2O : độ đen của khí H2O ek: độ đen của khí lò Từ bảng I.2 ta có %CO2=12,59% nên PCO2=0,1259 [at] %H2O=8,22% nên PH2O=0,0822 [at] Chiều dày có hiệu của của lớp khí bức xạ: Shq=h. [m] Trong đó: h: Hệ số được thừa nhận bằng 0,9 B , Hsch: Chiều ngang và chiều cao có hiệu vùng sấy Sbq=0,9. [m] Tích sè M: MCO2=PCO2. Shq [at.m] MH2O=PH2O. Shq [at.m] MCO2=0,1259.2,18 = 0,274 [at.m] MH2O=0,0822.2,18 = 0,179 [at.m] Với nhiệt độ trung bình của sản phẩm cháy tktb=1025 [°C] và tích số MCO2=0,274 [at.m] MH2O=0,179 [at.m] Theo các giản đồ 24,25,26[1] ta có: eCO2=0,11 eH2O=0,25 b=1,15 Vậy : ek=eCO2+b.eH2O=0,11+1,15.0,25= 0,397 II.2.2.2.Hệ số bức xạ quy dẫn(Cqd[W/m2.K4]) Độ phát triển của tường lò: w= Cqd=ekl.C0. Trong đó : ekl: Độ đen của kim loại ekl=0,8 ek: Độ đen của sản phẩm cháy ek=0,227 w: Độ phát triển tường lò w=1,83 Cqd=0,8.5,67.[W/m2.K4] II.2.2.3.Hệ sè trao đổi nhiệt tổng cộng(aå[W/m2.K]: aå=abx+ađl Trong đó: abx: Hệ số trao đổi nhiệt bức xạ ađl: Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu Hệ số truyền nhiệt bức xạ abx=Cqd. [W/m2.K] Trong đó : T1: Nhiệt độ trung bình của môI trường lò [°K] T2: Nhiệt độ trung bình của bề mặt phôi trong giai đoạn sấy [°K] abx=2,595.[W/m2.K] Nhiệt độ trung bình của sản phẩm cháy trong vùng sấy còn khá cao (tktb=1025°C)nên sù trao đổi nhiệt bằng bức xạ vẫn giữ vai trò chủ yếu. Chọn nhiệt độ trao đổi nhiệt đối lưu bằng 10% hệ số trao đổi nhiệt bức xạ, do đó: aå=abx+ađl=1,1. abx aå=1,1.110,23=121,253 [W/m2.K] II.2.2.4.Hệ số dẫn nhiệt l[W/m.K] Hệ số dẫn nhiệt của phôi thép được tính theo công thức l0=69,8 - 10,12.C - 16,75.Mn - 33,72.Si [W/m.K] Trong đó : C,Mn,Si:Thành phần % của Các bon, Mangan, Silic l0:Hệ số dẫn nhiệt của thép ở 0[°C] l0 = 69,8 - 10,12.0,21 - 16,75.0,4 - 33,72.0,2 = 54,23[W/m.K] Các giá trị lt khi l0 = 54,23[W/m.K] Nhiệt độ,0C 0 200 400 600 800 1000 1200 lt , W/m.K 54,23 51,52 46,1 40,67 36,88 36,88 39,59 * Quan hệ giữa l và t được trình bày trên đồ thị hình II.2 Hình II.2: Sự phụ thuộc của l vào nhiệt độ II.2.2.5. Các tiêu chuẩn nhiệt độ và nhiệt độ tâm phôi cuối giai đoạn sấy : a) Tiêu chuẩn nhiệt độ bề mặt phôi nung : qm==0,423 b) Tiêu chuẩn Bi sơ bộ: Bi= Trong đó: aå: hệ số truyền nhiệt tổng cộng aå =121,253 [W/m2.K] ST : Chiều dày thấm nhiệt của vật nung, ST = 1.S = 1. 0,1= 0.1 [m] lsb: Hệ số dẫn nhiệt trung bình của phôi thép.Do chưa biết nhiệt độ tâm phôi nên tính sơ bộ. lsb = [W/m.K] Với tm1=20 [°C] lt1 = lm1 = l20 = [W/m.K] tm2=600 [°C] tra đồ thị hình II.2 , ta có lm2 = 40,67[W/m.K] lsb=[W/m.K] Vậy: Bisb== Tra giản đồ với qm=0,423 , Bisb=0,245 theo giản đồ hình 5.31[2] ta có Fosb=3,8 Từ giá trị Bisb=0,245 và Fosb=3,8 tra giản đồ , ta có qtsb = 0,48 Vậy nhiệt độ sơ bộ tâm phôi ở cuối giai đoạn sấy là: tt2(sb)= tktb- qtsb .(tktb- tt1) tt2(sb)= 1025- 0,48. (1025- 20) = 542,6 [°C] Hệ số dẫn nhiệt trung bình chính xác của kim loại trong vùng sấy lcx= l542,6=[W/m.K] lcx=[W/m.K] c) Tiêu chuẩn Bi chính xác: Bi==0,247 d) Nhiệt độ chính xác tâm phôi thép ở cuối giai đoạn sấy : Từ giá trị qm=0,423 Bisb=0,247 tra giản đồ , ta có Fo = 3,7 Từ giá trị Bisb=0,247 và Fo = 3.7 tra giản đồ , ta có qt = 0,48 Vậy nhiệt độ chính xác tâm phôi ở cuối giai đoạn sấy là: tt2= tktb- qt .(tktb- tt1) tt2= 1025- 0,48. (1025- 20) = 543 [°C] Nhiệt độ trung bình của phôi thép theo chiều dày cuối vùng sấy tklc= tt2+.( tm2- tt2) [°C] tklc= 543 +.( 600- 543)=562[°C] II.2.2.6.Hệ số dẫn nhiệt độ a[m2/h] trong vùng sấy: Hệ số dẫn nhiệt độ a được tính theo công thức : a=3,6. [m2/h] Trong đó : ltb :Hệ số dẫn nhiệt trung bình của phôi thép trong vùng sấy , ltb=lcx=49,00 [W/m.K] rkl: Khối lượng riêng của thép, rkl=7800[kg/m3] Ckl:Tỷ nhiệt của thép , Ckl= Theo bảng và nội suy,ta được: i20 =9,4 [kJ/kg] i562=312,6 [kJ/kg] a = 3,6.[W/m2.K] II.2.2.7.Thời gian trong vùng sấy Từ tiêu chuẩn Fo==3,7 tS=» 0,902 [h] II.2.3. Tính thời gian nung phôi trong vùng nung (tn[h]) Nhiệt độ trung bình của khí lò : tktb= tk2= tk3=1350 [°C] Nhiệt độ trung bình của bề mặt phôI : tmtb=tm2+.(tm3-tm2) [°C] Trong đó: tm2 : Nhiệt độ bề mặt phôi ở đầu giai đoạn nung tm2=600 [°C] tm3 : Nhiệt độ bề mặt phôi ở cuối giai đoạn nung tm3=1200 [°C] tmtb= 600+.(1200-600)=1000[°C] II.2.3.1.Độ đen của sản phẩm cháy trong vùng nung: Độ đen của khí lò được xác định theo công thức: ek=eCO2+b.eH2O Trong đó: eCO2 : độ đen của khí CO2 b:hệ số hiệu chỉnh eH2O : độ đen của khí H2O ek : độ đen của khí lò Từ bảng I.2 ta có %CO2=12,59% nên PCO2=0,1259[at] %H2O=8,22% nên PH2O=0,0822[at] Chiều dày có hiệu của của lớp khí bức xạ: Shq=h. [m] Trong đó: h:Hệ số được thừa nhận bằng 0,9 B , Hsch: Chiều ngang và chiều cao có hiệu vùng nung Sqd=0,9. [m] Tích sè M: MCO2=PCO2.Shq [at.m] MH2O=PH2O.Shq [at.m] MCO2=0,1259.1,646=0,207[at.m] MH2O=0,0822.1,646=0,135 [at.m] Với nhiệt độ trung bình của sản phẩm cháy tktb=1350 [°C] Và tích số MCO2=0,207 [at.m] MH2O=0,135 [at.m] Theo các giản đồ 24,25,26[1] ta có: eCO2=0,12 eH2O=0,24 b=1,065 Vậy : ek=eCO2+b.eH2O = 0,12+0,24.1,065 = 0,3756 II.2.3.2.Hệ số bức xạ quy dẫn(Cqd[W/m2.K4]) Độ phát triển của tường lò: w= Cqd=ekl.C0. Trong đó : ekl:Độ đen của kim loại ekl=0,8 ek:Độ đen của sản phẩm cháy ek=0,3706 w:Độ phát triển tường lò w=2,215 Cqd=0,8.5,67.[W/m2.K4] II.2.3.3.hệ sè trao đổi nhiệt tổng cộng (aå[W/m2.K]): aå=abx+ađl Trong đó: abx:Hệ sè trao đổi nhiệt bức xạ ađl:Hệ sè trao đổi nhiệt đối lưu Hệ sè trao đổi nhiệt bức xạ abx=Cqd. [W/m2.K] Trong đó : T1:Nhiệt độ trung bình của sản phẩm cháy trong vùng nung [°K] T2:Nhiệt độ trung bình của bề mặt phôi trong giai đoạn nung [°K] abx=3,415. =420,8 [W/m2.K] ở vùng nung, nhiệt độ của sản phẩm cháy là cao nhất. Sự trao đổi nhiệt trong lò chủ yếu là bức xạ. Do đó ta coi hệ số trao đổi nhiệt đối lưu bằng 10% hệ số trao đổi nhiệt bức xạ. aå=abx+ađl=1,1. abx aå=1,1.420,8 = 462,86[W/m2.K] II.2.3.4. Các tiêu chuẩn nhiệt độ và nhiệt độ tâm phôi cuối giai đoạn nung : a) Tiêu chuẩn nhiệt độ bề mặt phôi nung : qm==0,2 b) Tiêu chuẩn Bi sơ bộ: Bisb= Trong đó: aå: Hệ số truyền nhiệt tổng cộng aå = 462,86 [W/m2.K] ST : Chiều dày thấm nhiệt của vật nung, ST =0,1 [m] lsb: Hệ số dẫn nhiệt trung bình của phôi thép.Do chưa biết nhiệt độ tâm phôi nên tính sơ bộ. lsb= tm3=1200 [°C] lm3=39,59 [W/m.K] tm2=600 [°C] tra đồ thị hình II.2 ta có lm2=40,67 [W/m.K] tt2=443 [°C] lt2=48,22[W/m.K] lsb==42,83[W/m.K] Vậy: Bisb===0,864 Từ giá trị qm = 0,2 ; Bisb=0,864 tra giản đồ ,ta được Fosb=1,8 Từ giá trị Bisb=0,864 và Fosb=1,8 tra giản đồ ,ta được qtsb=0,28 Nhiệt độ tâm sơ bộ ở cuối giai đoạn nung là: tt3(sb)= tktb- qtsb .(tktb- tt1) tt3(sb)= 1350- 0,28.(1350 - 543)=1124[°C] c) Tiêu chuẩn Bi chính xác : Hệ số dẫn nhiệt trung bình chính xác của kim loại trong vùng nung lcx=[W/m.K] l1124= 39,00 [W/m.K] lcx= = 41,87 [W/m.K] Bi== d) Nhiệt độ chính xác tâm phôi ở cuối giai đoạn nung : Từ giá trị qm=0,2 ; Bi=0,884 tra giản đồ ,ta được Fo=1,1 Từ giá trị Bisb=0,884 và Fosb=1,1 tra giản đồ ,ta được qt=0,22 Vậy nhiệt độ chính xác tâm phôi ở cuối giai đoạn nung là: tt3= tktb- qt .(tktb- tt2) tt3= 1350- 0,22.(1350- 543)=1172 [°C] Nhiệt độ trung bình của phôi thép theo chiều dày cuối vùng nung tklc= tt3+.( tm3- tt3) [°C] tklc= 1172+.( 1200 - 1172)=1181 [°C] II.2.3.5.Hệ số dẫn nhiệt độ a[m2/h] trong vùng nung: Hệ số dẫn nhiệt độ a được tính theo công thức : a=3,6. [m2/h] Trong đó : ltb :Hệ số dẫn nhiệt trung bình của phôi thép trong vùng nung ltb=lcx=41,87 [W/m.K] rkl: Khối lượng riêng của thép, rkl=7800[kg/m3] Ckl: Tỷ nhiệt của thép Ckl= Tra bảng và nội suy,ta được: i1144=800 [kJ/kg] i562= 312,6[kJ/kg] Ckl==0,84[kJ/kg.K] a=3,6. =0,023[W/m2.K] II.2.3.6.Thời gian trong vùng nung: Từ tiêu chuẩn Fo= tn=» 0,30 [h] II.2.4.Tính thời gian đồng nhiệt : II.2.4.1.Tính mức độ đồng nhiệt : Mức độ đồng đều nhiệt độ của phôi nung được xác định theo công thức : d= Trong đó : tmd: Nhiệt độ bề mặt phôi đầu vùng đồng nhiệt, tmd=1200 [°C] tmc: Nhiệt độ bề mặt phôi cuối vùng đồng nhiệt, tmc=1200 [°C] ttd: Nhiệt độ tâm phôi đầu vùng đồng nhiệt, ttd=1116 [°C] ttc: Nhiệt độ tâm phôi đầu vùng đồng nhiệt, ttc=1185 [°C] d===0,18 Từ mức độ đồng nhiệt d=0,18 tra bảng , ta được Fo=0,45 II.2.4.2.Hệ số dẫn nhiệt độ: a) Hệ số dẫn nhiệt độ trung bình: ltb= [W/m.K] ltb= ltb== 39,12 [W/m.K] b) Nhiệt độ trung bình của phôi thép trong giai đoạn đồng nhiệt : ttb= [°C] tkld: Nhiệt độ tb của phôi thép đầu vùng đồng nhiệt, tkld=1144 [°C] tklc :Nhiệt độ trung bình của phôi thép cuối vùng đồng nhiệt tklc= tkltb= tt4+.( tm4- tt4) [°C] tklc= 1188+.( 1200- 1188)=1191 [°C] ttb===1168 [°C] c) Tỷ nhiệt của phôi thép : Nhiệt dung riêng trung bình của thép ở vùng đồng nhiệt: Ckl= Trong đó : itb: Entanpi của thép ở nhiệt độ trung bình ttb=1167 itb=817,08 [kJ/kg] Ckl===0,7[kJ/kg.K] Hệ số dẫn nhiệt độ của phôi trong vùng đồng nhiệt: a=3,6. [m2/h] a=3,6.= 0,026 [m2/h] II.2.4.3.Thời gian đồng nhiệt: Từ tiêu chuẩn Fourier : Fo=