Cálculos de Principales parámetros de horno

Cálculos de Principales parámetros de horno

Se desarrollo el caso en base a datos de un estudio ya hecho en un trabajo de investigación formativa.

1. Tiempo de calentamiento

Se instalaría un horno de inducción de 6 (m) de longitud, 0,5 (m) del ancho y 0,5 (m) de altura, con la velocidad de colada 2,6 (m/min), el tiempo de calentamiento será:

[pic 1]

Es decir, t = 2.31 * 60 = 156.6 s

1. Temperatura de trabajo.

• A la entrada del horno, la temperatura en la superficie de la palanquilla es de 8900C y la en centro es de 9900C.
• A la salida del horno, la temperatura en la superficie de la palanquilla es de 12000C y la en centro es de 12500C.

Los datos necesarios:

• El espesor de la palanquilla: δ = a/2 = 100/ 2 = 50 mm o 0,05m.
• El tiempo de calentamiento: t =156,6 s
• Difusividad térmica:  a = 1,7 * 10-5 m2 /s
• Conductividad térmica a 12000°C: λ = 36 W/m.K
• El coeficiente por convección: α = 200 W/m2 .K

A continuación, se calculan nú mero de Biot y de Fourier

[pic 2]

[pic 3]

Según datos ya dados en el trabajo, se extra polo dando como resultado:

θs = 0,7

A continuación, se determina la temperatura de trabajo Tg del horno:

[pic 4]

Es decir:

[pic 5]

Despejando:

[pic 6]

1. La potencia de trabajo

1. Calor a la entrada

La capacidad calorífica del acero a temperatura de 850 – 9000°C es 0.649 kJ/kg.K.

La masa de la palanquilla a la entrada es:

[pic 7]

• La cantidad del calor a la entrada con la palanquilla es:

[pic 8]

[pic 9]

1. Calor de salida

La capacidad calorífica del acero a temperatura de 1150 – 12000C es 0,666 kJ/kg.K. Ya que la masa de palanquilla no se altera.

• La cantidad del calor a la salida con la palanquilla es:

[pic 10]

[pic 11]

• La pérdida por radiación por la ventana:

El grado de oscuridad se calcula mediante la fórmula:

[pic 12]

Ya que F2 es el área del medio afuera del horno, y que, F2 → ∞ . Por consiguiente, F1/F2 = 0, de hecho, se tiene ε1 = ε2.

Para el acero, el valor de oscuridad es 0.8. Se instalaría un horno con dos ventanas (a la entrada y salida de la palanquilla) con dimensiones 40 x 40cm.

Se tiene el coeficiente de diafragmentación es 0,62; esto ya hallado durante el estudio. La pérdida por radiación por la ventana del horno se determina utilizando la ecuación:

[pic 13]

Donde la superficie de intercambio térmico será:

F = 2 * 0.4 * 0.4 = 0.32 m2

La pérdida por radiación es:

[pic 14]

[pic 15]

• Pérdidas por conducción en las paredes refractarias.

El revestimiento del horno tiene un espesor total de 120 mm y está compuesto básicamente de 100 mm de cuarcita sin ligadura (conductividad 1,3 W/m.K) y 20 mm de hormigón de alta alúmina (conductividad 1,5 W/m.K). Se supone que la temperatura permisible de la bobina inductora es 600°C.

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