124659 (592996), страница 10

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 10)

де – частка хімічного тепла палива, яке припадає на 1 м³ продуктів згорання,

– фізичне тепло, яке вноситься на одиницю продуктів згорання підігрітим повітрям:

де – ентальпія повітря при ;

– фізичне тепло, яке вноситься на одиницю продуктів згорання підігрітим паливом, у даному розрахунку .

.

По даним розрахунку викреслюємо діаграму (рисунок 5.1).

По діаграмі визначаємо .

Рис. 5.1 – Діаграма для продуктів згорання ( )

Розрахунок теоретичної температури горіння.

Парціальний тиск водного пару:

Парціальний тиск вуглекислого газу

У першому наближенні задаємося значенням теоретичної температури на 100 – 150 °С менше калориметричної температури горіння:

Ступінь дисоціації та при даних умовах.

Методом лінійної інтерполяції

При -

При -

для

При -

При -

для

Загальна ентальпія продуктів згорання з урахуванням дисоціації складе:

Одержана крапка вище за криву на діаграмі , тому в другому наближенні приймаємо

Методом лінійної інтерполяції

При -

При -

для

При -

При -

для

Загальна ентальпія продуктів згорання з урахуванням дисоціації складе:

Наносимо точку на діаграму. З'єднуємо отримані точки прямою і на перехрещені з кривою діаграми отримуємо значення ентальпії що відповідає теоретичній температурі

Дійсна температура горіння:

Прийнявши пірометричний коефіцієнт рівним знаходимо дійсну температуру газів:

5.2. Визначення часу нагріву металу

Температура газів, що йдуть середня температура в томильній зоні повинна бути на 50°С вище за температуру нагріву металу = 1240 + 50=1290°С.

Оскільки основним призначенням методичної зони є повільний нагрів металу до стану пластичності, то температура центру металу при переході з методичної зони в зварювальну повинна бути 400-500°С.

Різниця температур між поверхнею і серединою заготівки для методичної зони може прийматися , де S – товщина, що прогрівається. Оскільки в методичній зоні відбувається двосторонній нагрів, то можна прийняти:

отже:

тобто приймаємо температуру поверхні заготівки в кінці методичної зони рівною 500°С.

Визначаємо орієнтовні розміри печі при дворядному розташуванні заготівок. Ширина печі рівна [7]:

По конструктивних міркуваннях висоту печі приймаємо рівною в томильній зоні 1,65 м, в зварювальній 2,8 м, в методичній зоні 1,6 м.

Знаходимо ступені розвитку кладки (на 1 м довжини печі).

Для методичної зони:

Для зварювальної зони

Для томильної зони

Визначаємо ефективну довжину променя

Методична зона

Зварювальна зона

Томильна зона

Визначення часу нагріву металу в методичній зоні.

Знаходимо ступінь чорноти димових газів при середній температурі .

Парціальний тиск СО₂ і Н₂0 рівний:

По номограмах визначаємо

Тоді:

Приведений ступінь чорноти даної системи рівний:

де – ступінь розвитку кладки;

– ступінь чорноти металу, приймаємо

Середній по довжині методичної зони коефіцієнт тепловіддачі випромінюванням визначається:

де – коефіцієнт випромінювання абсолютно чорного тіла,

– температура газів та металу відповідно на початку та при кінці періоду нагріву у методичній зоні, °К.

Визначаємо температурний критерій і критерій

Для середньовутлецевої сталі при середній по масі температурі металу:

по додатку 9 знаходимо і

тоді критерій Біо:

приймемо 50°С

По знайдених значеннях і по номограмах для поверхні пластини знаходимо критерій Фур’є Тоді час нагріву металу в методичній зоні печі рівняється:

Знаходимо температуру центру металу в кінці методичної зони при і температурний критерій

Температура центру сляба:

Визначення часу нагріву металу в зварювальній зоні.

Знайдемо ступінь чорноти димових газів при

По номограмах знаходимо:

Тоді:

Приймаємо температуру поверхні металу в кінці першої зварювальної зони 1000°С.

Приведений ступінь чорноти першої зварювальної зони рівний:

Знаходимо середню по перетину температуру металу на початку першої зварювальної (в кінці методичної) зони:

Знайдемо температурний критерій для поверхні слябів:

Оскільки при середній температурі металу

Згідно додатку 9 теплопровідність вуглецевої сталі рівна Вт/(м·К), а коефіцієнт температуропроводності тоді:

При визначенні середньої температури металу в першій зварювальній зоні було прийнято, що температура в центрі сляба в кінці рівна 850°С. Тепер по номограмах знаходимо критерій Фур’є Час нагріву в першій зварювальній зоні:

Визначаємо температуру в центрі сляба в кінці першої зварювальної зони. По номограмах при значенні і знаходимо значення за допомогою якого визначаємо:

Визначення часу нагріву металу в другій зварювальній зоні.

Знаходимо ступінь чорноти димових газів при

По номограмах знаходимо:

Тоді:

Приведений ступінь чорноти другої зварювальної зони рівний:

Знаходимо середню по перетину температуру металу на початку другої зварювальної зони:

Знайдемо температурний критерій для поверхні слябів в кінці другої зварювальної зони:

При середній температурі металу в зоні:

Тоді

Тепер по номограмах знаходимо Час нагріву металу в другій зварювальній зоні рівно:

Визначаємо температуру в центрі сляба в кінці другої зварювальної зони. По номограмах при значенні і знаходимо значення за допомогою якого визначаємо:

Визначення часу томління металу.

Перепад температур по товщині металу на початку томильної зони складає Допустимий перепад температур в кінці нагріву складає

Ступінь вирівнювання температур рівний:

При коефіцієнті несиметричного нагріву , критерій для томильної зони згідно номограмам (крива 5) рівний 1,3. При середній температурі металу в томильній зоні:

Час томління:

Повний час перебування металу в печі рівний:

Результати розрахунку зображені на діаграмі, де показані зміни температур у процесі нагріву (рис. 5.2).

Для забезпечення продуктивності 50 т/г в печі повинно одночасно знаходитися наступна кількість металу:

Маса однієї заготівки рівна

Кількість заготівок, що одночасно знаходяться в печі:

При дворядному розташуванні заготівок загальна довжина печі:

При ширині печі м площа падини:

Висоти окремих зон печі залишаємо тими ж, що були прийняті при орієнтовному розрахунку. Довжину печі розбиваємо на зони пропорційно часу нагріву металу в кожній зоні.

Довжина методичної печі:

Довжина першої зварювальної зони:

Довжина другої зварювальної зони:

Довжина томильної зони:

Напруга поду печі:

.

Конструкційні особливості печі.

Зведення печі виконуємо підвісного типу з шамоти товщиною 300 мм. Стіни печі мають товщину 460 мм, причому шар шамоти складає 345 мм і шар теплової ізоляції (діатомова цеглина) 115 мм.

Під томильної зони виконується тришаровим: цеглина тальку 230 мм, шамот 230 мм і теплова ізоляція (діатомова цеглина) 115 мм.

Довжина основних зон печі і самої печі в цілому відрізняється від тієї печі, що знаходиться на стані 2250. Це зв'язано з тим, що перевірочний розрахунок основних розмірів печі виконаний для слябу товщиною 100 мм, а в діючих печах нагрівають сляби товщиною до 250 мм. Заводські розміри печі враховують широкий сортамент металу, що нагрівається, тому пропонується залишити діючу піч.

5.3 Заходи щодо зниження витрат палива

В методичних печах з двостороннім обігрівом корисні витрати теплової енергії в нижніх зонах значно менше ніж у верхніх зонах. В основному це пояснюється витратами тепла на нагрів опорних труб (особливо якщо вони недостатньо теплоізольовані).

Існує думка, що для забезпечення рівномірного двостороннього симетричного нагріву непродуктивні втрати тепла в нижніх зонах методичних печей необхідно компенсувати за рахунок збільшення подачі палива в нижні зони в порівнянні з верхніми.

Проте при рішенні оптимальної задачі по мінімізації загальних витрат палива на нагрів виникає наступна проблема. Оскільки у верхніх зонах методичної печі паливо витрачається більш ефективно, ніж в нижніх зонах, то доцільно інтенсифікувати нагріваючи зверху і зменшити знизу за умови дотримання всіх прийнятих технологічних вимог до металу, що нагрівається, і дотримання всіх існуючих обмежень. Уменьшающего

Задача оптимального, що зменшує загальні витрати палива режиму управління нагрівом металу формулюється таким чином: необхідно забезпечити безумовний нагрів заготівки від поточного (на момент посаду в піч) теплового стану до заданого кінцевого за конкретний інтервал часу (визначуваний продуктивністю технологічного агрегату) з дотриманням всіх технологічних обмежень при мінімальних витратах палива на нагрів.

Загальною закономірністю оптимальних енергозберігаючих режимів нагріву є те, що за наявності резерву часу на нагрів заготівки інтенсифікація нагріву повинна відбуватися в кінці встановленого часу нагріву. Основною складністю при створенні даної математичної моделі є визначення коефіцієнта несиметричної нагріву µ при якому ефективність використовування тепла від спалювання палива буде максимальною. Якщо позначити за тепло, що утворюється в результаті спалювання палива у верхніх зонах і засвоюване заготівкою, що нагрівається, а за – тепло нижніх зон, засвоюване заготівкою, то в цьому випадку для максимізації загального паливовикористовування необхідно забезпечити:

Провівши спеціальні дослідження за визначенням ефективності роботи методичних печей, можна проводити нагрів заготівки з наперед розрахованим коефіцієнтом несиметричності, змінюючи його при проходженні заготівки, що нагрівається, по довжині печі і тим самим підвищуючи ефективність використовування палива в печі.

Характеристики

Список файлов ВКР