123391 (689465), страница 2

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

Текст из файла (страница 2)

N₂ = 4,4*28 / 22,4 = 5,5

75,778 1362,043

Воздуха: О₂ = 209,88*32 / 22,4 = 299,829

N₂ = 789,15*28 / 22,4 = 986,438

1286,267

∑_прих = 75,778 + 1286,267 = 1362,045кг

∑_расх = 1362,043кг

3 Расчет нагрева металла

3.1 Расчет нагрева металла в I интервале

Температура металла

t_м^н + t_мI^к

t мI = ,С где t_мI^к – примите 600 С.

2

tм^н – температура металла начальная, С

tм_I^к – температура металла конечная, С

20 + 600

t мI = = 310 С

2

Температура газа

t_гI^н + t_гI^к

t гI = 2 , С где t_гI^к – примите 1150 С.

tгI^н – температура газа начальная, С

tгI^к – температура газа конечная, С

800 + 1150

tгI = = 975 С

2

Температура кладки

t_мI + t_гI

t клI = ,С

2

310 + 975

t клI = = 642,5 С

2

Парциальное давление излучающих компонентов продуктов сгорания

Vсо₂

Р со₂ = Рат , кПа,

Vсм

где Рат = 98,1 кПа;

Vсо₂ – процентное содержание СО₂ в продуктах сгорания топлива, %;

Vсм = 100%.

8,97

Р со₂ = 98,1 = 8,8 кПа

100

Vн₂о

Р н₂о = Рат , кПа,

Vсм

где Vн₂о – процентное содержание Н₂О в продуктах сгорания, %.

17,70

Рн₂о = 98,1 = 17,4 кПа

100

Эффективная длина луча

V ВНL - hbl

S эф = 3,6 = , м,

F Fк + Fм

где В – ширина рабочего пространства печи, м

(В = b + 2а, где а = 0,5м); В = 0,7 + 2*0,5 = 1,7м

Н – высота рабочего пространства (примите Н = 1,8м);

L - длина рабочего пространства, м (L = l + 0,5); L = 2,4 + 0,5 = 2,9м

Fк – площадь внутренней поверхности рабочего пространства печи (за вычетом площади занятой металлом), м²

(Fк = 2ВН + 2НL + 2ВL – bl); Fк = 2*1,7*1,8 + 2*1,8*2,9 +2*1,7*2,9 – 0,7*2,4 = 24,74м²

Fм – площадь тепловоспринимающей поверхности металла, м²

( Fм = 2bh + 2hl + bl). Fм = 2*0,7*0,8 = 2*0,8*2,4 + 0,7*2,4 = 6,64м²

1,7*1,8*2,9 – 0,8*0,7*2,4

S эф = 3,6 = 0,864м

24,74 + 6,64

Определим произведение

Рсо₂ * Sэф, кПа*м; 8,8*0,864 = 7,6

Рн2о * Sэф,кПа*м; 17,4*0,864 = 15

Выполним номограммы

εсо₂ = 0,09, где εсо₂ – степень черноты углекислого газа, содержащегося в продуктах сгорания;

ε^,н₂о = 0,13, где εн₂о – степень черноты водяных паров;

β = 1,12, где β – поправочный коэффициент.

Степень черноты газа

ε^,_г = εсо₂ + β*ε^,н₂о

ε^,г = 0,09 + 1,12*0,13 = 0,24

Для природного газа

εгI = 1,5*ε^,г;

εгI = 1,5*0,24 = 0,36

Для мазута

εг = 2,5*εг;

εг = 2,5* 0,24 = 0,6

Степень развития кладки

Fк

ω = .

Fм

24,74

ω = = 3,73

6,64

Номограмма для определения εсо₂

ε со₂

0 ,09

975 t, C

Рисунок 2 Номограмма для определения εсо₂

Номограмма для определения ε^,н₂о

ε^,н₂о

0 ,13

t, С

975

Рисунок 3 Номограмма для определения εн₂о

Номограмма для определения β

β

1 ,12

Рн₂о, кПа

Рисунок 4 Номограмма для определения β

Определим значение комплексов, принимая εм = 0,8; εк = 0,6.

1 1

М = 1 – (1 – εг) * ( 1 – εк) * (1 - ω ) – (1 – εг)²* (1 – εм) * (1 – εк)* ;

ω

1 1

М = 1 – (1 – 0,6)*(1 – 0,6)*(1 - ) – (1 – 0,6)²*(1 – 0,8)*(1- 0,6)* = 0,6

3,73 3,73

1

εг*εм [ 1 + (1 – εг)*(1 – εк)* ω]

А = М

1

0,6*0,8 [1 + (1 – 0,6)*(1 – 0,6)*3,73]

А = 0,6 = 0,76

εм*εк(1 – εг)

В = М

0,8*0,6(1 – 0,6)

В = = 0,3

0,6

Удельный тепловой поток результирующего излучения

q мI^рез = С₀*А [( tгI + 273)⁴ – ( tмI + 273)⁴ ] + С₀*В [( tкI + 273 )⁴ – ( tмI + 273)⁴]

100 100 100 100

Вт/м², где С₀ – коэффициент лучеиспускания абсолютно черного тела, = 5,7 Вт/м²*К⁴.

q мI^рез = 5,7*0,76[( 975 +273 )⁴ – (310 + 273 )⁴] + 5,7*0,3 [( 642,5 + 273)⁴ –

100 100 100

310 + 273

( )⁴] = 110072,5 Вт/м²

100

Коэффициент теплоотдачи излучением

qмI^рез

£I^изл = , Вт/м²*К

tгI - tмI

110072,5

£ I^изл = = 165,5 Вт/м²*К

975 - 310

Суммарный коэффициент теплоотдачи

£∑₁ = £кон + £I^изл, Вт/м²*К , где £кон – коэффициент теплоотдачи конвекцией = 15 Вт/м²*К.

£∑₁ = 15 + 165,5 = 180,5 Вт/м²*К

З аготовку прямоугольного сечения с b ≤1,8 можно представить в виде

h

эквивалентного цилиндра с диаметром

dэ = 1,128*√h*b, м. dэ = 1,128*√0,8*0,7 = 0,9 м.

Критерий Био

£∑I*S

В i_I =

λ

£ - коэффициент теплоотдачи

S – прогреваемая толщина изделия

λ– коэффициент теплопроводности

180,5*0,35

В iI = = 1,3

48,6

Температурный критерий

tгI - tпов

Q повI = tгI - t_м^н

tпов – температура поверхности

975 - 600

QповI = = 0,4

975 - 20

Время нагрева металла в I интервале

τI = F₀I S² , С

а

где F₀I – критерий Фурье в I интервале

а – коэффициент температуропроводности стали

0,12

τ I = 0,8 0,000001 = 9600 : 3600 = 2часа

Температура в центре заготовки в конце I интервала периода нагрева

tцентI = tгI - Qцент^I *( tгI - tм^н), С

QцентI – температурный критерий в центре заготовки в конце I интервала

tцентI = 975 – 0,68*(975 – 20) = 325,6 С

Средняя по сечению температура заготовки в конце I интервала периода нагрева

tмI^к + tцентI 600 + 325,6

t I-II = 2 , С tI-II = = 462,8 С

2

3.2 Расчет нагрева металла во II интервале

Температура поверхности металла изменяется от tмII^н, С = 600 С, до tмII^к, С = 1000 С.

Температура газа изменяется от tгII^н , С = 1150 С, до tгII^к, С = 1300 С.

Средние за интервал температуры:

t^нмII + t^кмII 600 + 1000

t мII = 2 , С tмII = 2 = 800 C

t^нгII + t^кгII 1150 + 1300

t гII = 2 , С tгII = 2 = 1225 С

tмII + tгII 800 + 1225

t кII = 2 , С tкII = 2 = 1013 С

Средняя во II интервале плотность потока результирующего излучения металла

q мII^рез = С₀*А [( tгII + 273)⁴ – ( tмII + 273)⁴ ] + С₀*В [( tкII + 273 )⁴ – ( tмII + 273)⁴]

100 100 100 100

1125 + 273 800 + 273 1013 + 273

q мII^рез = 5,7*0,76 [( )⁴ – ( )⁴] + 5,7*0,3 [( )⁴ –

100 100 100

800 + 273

( )⁴] = 132097,9 Вт/м²

100

Средний за II интервал коэффициент теплоотдачи излучением

qмII^рез 132097,9

£II^изл = , Вт/м²*К £II^изл = = 310,8 Вт/м²*К

tгII – tмII 1225 - 800

Примим коэффициент теплоотдачи конвекцией £^конвII = 15 Вт/м²*К

Суммарный коэффициент теплоотдачи

£∑_1I = £II^конв + £II^изл, Вт/м²*К , £∑_1I = 15 + 310,8 = 325,8 Вт/м²*К

Критерий Био

£∑II*S 325,8 * 0,35

В i_II = = 30,2 = 3,8

λ

Температурный критерий

tгII - t^кмII 1225 - 1000

Q повII = tгII – tI-II = = 0,3

1225 – 462,8

Продолжительность II интервала периода нагрева

0,4*0,12

τII = F₀II S² , С τII = = 18182 С, 18182 : 3600 = 5часов

а 0,0000055

Температура в центре заготовки в конце II интервала периода нагрева

tцентII = tгII - Qцент^II *( tгII – tI-II), С tцентII = 1225 – 0,6*(1225 – 462,8) = 767,7 С

Средняя по сечению температура заготовки в конце II интервала периода нагрева

t^кмII + tцентII 1000 + 767,7

t II -III = , С tII -III = 2 = 884 C

2

III интервал

Температура поверхности металла изменяется от t^нмIII, С = 1000, до t^кмIII, С = 1250

Температура газа изменяется от t^нгIII, С = 1300, до t^кгIII, С = 1400.

Средние за интервал температуры:

t^нмIII + t^кмIII 1000 + 1250

t мIII = 2 , С tмIII = = 1125 С

2

t^нгIII + t^кгIII

t гIII = , С 1300 + 1300

2 tгIII = = 1300 С

2

tмIII + tгIII 1125 + 1300

t кIII = , С tкIII = 2 = 1213 C

2

Средняя в III интервале плотность потока результирующего излучения металла

q мIII^рез = С₀*А [( tгIII + 273)⁴ – ( tмIII + 273)⁴ ] + С₀*В [( tкIII + 273 )⁴ –

100 100 100

tмIII + 273

( )⁴] , Вт/м²

100

1300 +273 1125 + 273 1213 +173

q мIII^рез = 5,7*0,76 [( )⁴ – ( )⁴] + 5,7*0,3[ ( )⁴ –

100 100 100

1125 + 273

( 100 )⁴] = 117767,6 Вт/м²

Средний за III интервал коэффициент теплоотдачи излучением

qмIII^{рез 117767,6}

£III^изл = tгIII – tмIII , Вт/м²*К £III^изл = = 673 Вт/м²*К

1300 - 1125

Суммарный коэффициент теплоотдачи

£∑_1II = £III^конв + £III^изл, Вт/м²*К , £∑_1II = 15 + 673 = 688 Вт/м²*К

Критерий Био

£∑III*S 688*0,35

В i_III = = 28,5 = 8,5

λ

Температурный критерий

tгIII - t^км 1300 - 1250

Q ^IIIпов = = = 0,1

tгIII – tII-III 1300 - 884

Продолжительность III интервала периода нагрева

0,6 * 0,12

τIII = F₀III *S², С τIII = = 18154 :3600 = 5часов

а 0,0000055

Температура в центре заготовки в конце III интервала периода нагрева

tцентIII = tгIII - Qцент^III *( tгIII – tII-III), С tцентIII = 1300 – 0,8(1300 – 884) = 1009 С

Перепад температур по сечению заготовки в конце периода нагрева

∆tнач = t^км – tцентIII, С ∆tнач = 1250 – 1009 = 241 С

Общая продолжительность периода нагрева

τн = τI + τII + τIII, C τн = 2 + 5 + 5 = 12часов

3.3 Период выдержки. Общее время пребывания металла в печи

В течение периода выдержки средняя температура продуктов

сгорания

tг = t^км + 50 = 1250 + 50 = 1300 С

кладки

tг + t^км 1300 + 1250

tк = , С tк = = 1275 С

2 2

В конце периода выдержки перепад температур по сечению заготовок ∆tкон, С. Тогда степень выравнивания.

∆tкон 1250

δвыр = . δвыр = = 5,2

∆tнач 241

П родолжительность периода выдержки τв = F₀II * S² , С = 5часов

а

Общее время пребывания металла в печи

τ∑ = τн + τв, С τ∑ = 12 + 5 = 17 часов

4. Температурная диаграмма нагрева металла печи

5. Расчет основных размеров печи

Примим расстояние между садкой и боковыми стенками, равным аI = 0,5 м, садкой и сводом а2 = 1,0 м и садкой и торцевыми стенами а3 = 0,25 м.

Характеристики

Список файлов курсовой работы