К вопросу расчета теплового режима строительных конструкций горячих цехов

К вопросу расчета теплового режима строительных конструкций горячих цехов

Важной характерной проблемой в связи с развитием современного металлургического производства стала проблема теплозащиты в горячих цехах.

Внедрение в производство агрегатов весьма большой тепловой мощности приводит к резкому увеличению массы проходящего расплавленного и горячего металла, увеличению площади зеркал открытых источников и горячих поверхностей стен печей.

Так, при работе 500-тонной печи за одну плавку выделяется 10 млн. ккал излучением и 5 млн. ккал конвекцией.

Параметры излучения при этом достигают высоких значений; Общий радиационный фон в мартеновских цехах составляет 1-1,5 кал/см2 мин. Интенсивность облучения на отдельных участках колеблется от 3-7 кал/см2 мин. до 18-22 кал/см2 мин.

Источниками преимущественно коротковолнового излучения являются ковши с металлом весом до 450 г, слитки до 35 т и более, изложницы и др. Печи и конвертеры являются источниками в основном длинноволнового излучения.

В результате возросших тепловых нагрузок строительные несущие конструкции подвергаются высоким температурным воздействиям.

Достаточно указать, что колонны в горячих цехах нагреваются до 300°, в основном за счет облучения.

Так, в складе заготовок Новотагильского комбината железобетонные колонны в результате нагрева до 300° близко расположенными блюмами, температура которых была около 700°, разрушились.

В здании раздевания слитков завода «Криворожсталь» колонны потрескались, так как на поверхности колонн температура составляет 150°. В таком же здании Магнитогорского металлургического комбината стальные колонны нагревались до 170°.

Облученность колонн по данным, полученным на Руставском металлургическом заводе, составляет:

а) в помещении раздевания слитков 9-10 кал/см 2 мин;

б) в разливочном пролете при разливе металла: в изложнице 2-2,5 кал1см2 мин;

в межпечном пространстве 2-3 кал/см2 мин;

в складе заготовок прокатного цеха 3,5-5 кал/см2 мин,

В результате воздействия облучения и конвекции стропильные фермы испытывают нагрев более 100°, притом импульсного характера с амплитудой до 60°.

Подкрановые балки нагреваются до 150-170°.

Наиболее высокие температуры наблюдаются в конвертерных, мартеновских цехах, в отделении нагревательных колодцев, над нагревательными печами, в складах заготовок и становых пролетах.

По имеющимся данным, на ряде заводов в результате вышеуказанного явления имели место нарушения конструктивной целостности отдельных строительных элементов.

Стержневые конструкции разрушаются больше, чем конструкции со сплошными сечениями.

Указанная проблема с точки зрения безопасности имеет важное значение. Решение ее следует осуществлять путем средств локализации источников излучения и изыскания средств защиты элементов конструкций.

Для предварительного расчета температуры можно применить метод температурного поля, что требует многих натурных замеров в конкретных условиях и построения эмпирических зависимостей.

Можно применить метод суперпозиций полей излучения, для чего решить задачу определения величины суммарной облученности и температуры, устанавливающихся на объекте при воздействии данной облученности.

Для стационарных условий облучения неограниченной пластины задача решается методом теории теплопроводности при задании граничных условий второго рода, исходя из условий теплообмена на поверхности пластины.

Для значения температуры, установившейся на облучаемой поверхности, дается ряд формул в зависимости от условий теплообмена.

Из анализа формул выводится неравенство, позволяющее оценить допустимую величину параметра облучения.

Так, например, для железобетонных конструкций предельная величина облученности не должна превышать 600 ккал/м2 час.

Для практического распространения этого метода необходимо уточнение величины коэффициента теплоотдачи конструкции в условиях повышенной температуры окружающего воздуха.

Дальнейшая разработка метода должна быть проведена для условий нестационарного облучения.

Читайте так же:

Комментарии запрещены.