4.1.2.10. Расчеты футеровки

Для любой конструкции печи расчетом определяют толщину футеровки, а также при необходимости производят расчет прочности футеровки при известной толщине и выбранных материалах.

Определение толщины футеровки. Общая толщина футеровки зависит от толщины огне- или кислотоупорного слоя и толщины теплоизоляционного слоя. Она также зависит от температуры внутренней и наружной поверхностей печи, от температуры окружающей среды, а также от размеров стандартного огнеупорного теплоизоляционного кирпича при футеровке кирпичами.

Вакуумные сушильные шкафы для низкого вакуума

При определении температуры наружной поверхности исходят из требования техники безопасности эксплуатации печей, чтобы температура наружной поверхности печи не превышала 60 °С.

Экранируя наружную поверхность печи металлическим листом на высоту 1800 мм над обслуживающей площадкой, температуру наружной поверхности можно повысить до 120 °С, что приведет к уменьшению толщины огнеупорной футеровки в 2 раза и значительно облегчить массу печи.

Температуру окружающей среды для расчетов принимают равной +20 °С.

Температуру на внутренней стенке принимают равной температуре в реакционной камере.

Футеровку печи можно выполнять одно- (только из огне- или кислотоупорного материала) или многослойной (внутренний слой из огне- или кислотоупорного материала) и слоя из теплоизоляционных материалов: шамота-легковеса, асбестового листа или засыпки и т. д. Если температура на границе слоя из огнеупорного и теплоизоляционного слоев выше допустимой температуры для диатомового материала, то теплоизоляционный слой футеруют шамотом-легковесом.

Для определения толщины любой футеровки необходимо знать потери тепла через футеровку при известной температуре окружающей среды и температуре наружной поверхности печи (рис. 116). Для случая однослойной футеровки по известным потерям тепла через кладку и температуре внутренней поверхности футеровки и выбранного огнеупорного материала определяют толщину (рис. 117). Для случая двухслойной футеровки из шамотного кирпича, шамота-легковеса или диатомита по известным потерям тепла через футеровку, температуре внутренней поверхности футеровки, задаваясь толщиной шамотного кирпича и материалом теплоизоляционного кирпича, по графикам (рис. 118 и 119) определяют толщину теплоизоляционного кирпича или, задаваясь толщиной теплоизоляционного кирпича, находят толщину огнеупорного кирпича.Для общего случая многослойной футеровки по графику (рис. 120) определяют потери тепла через футеровку и при известной температуре внутренней поверхности футеровки находят общее термическое сопротивление футеровки –R_общ.  Далее, задаваясь материалами и толщиной теплоизоляционной футеровки, определяют термическое сопротивление теплоизоляционного слоя Rт-и. Значения Rt находят в табл. 45 или по уравнению:

где р — множитель, равный у, м-°С/Вт; Я — коэффициент теплопроводности при средней температуре материала, Вт/(м-°С).

Зная сумму , определяют термическое сопротивление огнеупорного слоя i?0 м:

При принятом огнеупорном материале и известном множителе р рассчитывают толщину огнеупорного слоя по формуле:

где б —толщина огнеупорного материала, м.

Так же можно определить толщину любого слоя из теплоизоляционного материала, если задаваться толщиной огнеупорного материала и других теплоизоляционных материалов, входящих в композицию слоя. Температуру на плоскости соприкосновения слоев определяют по графику (рис. 121, 122).