123634 (689541), страница 2

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

Текст из файла (страница 2)

а) определяем низшую теплотворную способность топлива.

Q^p_н = 358 * СН₄ + 640 *С₂Н₆ + 1180 * С₄Н₁₀ кДж/м³

где СН₄, С2Н₆, С₄Н₁₀ – процентное содержание соответствующих составляющих топлива.

Q^p_н = 358 * 92,2 + 640 * 0,8 + 1180 * 1= 33007,6 + 512 + 1180 = 34699,6 кДж/м³

б) определяем количество образовавшихся продуктов горения.

Vg^| = Vg /100 м³/м³

Vg^| = 1106,44 / 100 =11,0644 м³/м³

в) Находим теплосодержание продуктов горения.

i₀ = Q^p_н/ Vg^| кДж/м³

i₀ =34699,6/11,0644=3136,15 кДж/м³

г) По полученному теплосодержанию определяем вероятную температуру горения t1.

t₁ = 1900 ⁰C

д) Находим теплосодержание при температуре t1.

i₁ = 0,01 * t₁ * (CO₂ * C^t1_CO2 + H₂O * C^t1_H2O +N₂ * C^t1_N2) кДж/м³

где СО₂, Н₂О, N₂ – процентное содержание продуктов горения;

C^t1_CO2, C^t1_H2O, C^t1_N2 – теплоемкость соответствующих продуктов горения при температуре t1.

е) Задаем значение температуре t₂.

t₂ = t₁ +100 ⁰C

t₂ = 1900 + 100= 2000 ⁰C

ж) Находим теплосодержание продуктов горения при температуре t₂ (аналогично i₁)

i₁ = 0,01 * 1900 * (8,84 * 2,42 + 17,26 * 1,93 + 73 * 1,48) = 3092,2 кДж/м³

i₂ = 0,01 * 20000 * (8,84 * 2,43 + 17,26 * 1,94 + 73 * 1,49) = 3274,7 кДж/м³

Поскольку i₁0>i₂ значение калориметрической температуры находим методом интерполяции

t_k = t₁ + (i₀ – i₁)/(i₂ – i₁) = 1900 + (3136,15 - 3092,2)/(3274,7 – 3092,2) = 1900,24 ⁰C

з) Находим t_пр при η = 0,62…0,82

t_пр = η _* t_k

t_пр = 0,72 * 1900,24 = 1368,2 ⁰С

2.3 Материальный баланс горения

∑_прих = 77, + 1305,8 = 1382,87 кг

∑_расх = 1369,46 кг

3 РАСЧЕТ НАГРЕВА МЕТАЛЛА

Нагрев металла в печах является очень важной операцией. Металл желательно нагревать быстро, т.к. в этом случае уменьшается его угар, увеличивается производительность печи и уменьшает удельный расход топлива на нагрев. Из этих соображений целесообразно выбирать оптимальный температурный режим печи, обеспечивающий с одной стороны, быстрый нагрев металла, а с другой, не создающий в нагреваемом металле чрезмерных механических напряжений, которые могут привести к образований трещин.

Продолжительность нагрева металла до заданной температуры является важным параметром, определяющим производительность печи и ее габаритные размеры.

Расчет нагрева металла начинается с определения критерия Bi.

Критерий Bi проводит границу «тонких» и «массивных» тел.

Bi ≤ 0,25 - тело «тонкое»

Bi > 0,5 - тело «массивное»

Bi = α_∑ * S/λ

где

S – прогреваемая толщина, м. Нагрев односторонний.

S = 0,09 м

λ – средний коэффициент теплопроводности, Вт/(м * ^оС)

λ₂₀ = 51,9 Вт/(м * ^оС)

λ₈₀₀ = 25,9 Вт/(м * ^оС)

λ_ср = λ₂₀ + λ₈₀₀/2 = 51,9 +25,9/2 = 38,9 Вт/(м * ^оС)

α_∑ - суммарный коэффициент теплоотдачи от газа к металлу, Вт/(м² * ^оС)

α_∑ = 0,092 * (Т_п/100)³

Т_п – температура печи конечная, ^оС

Т_п = t_н + 273 +50

Т_п = 800 + 273 + 50 = 1123 ^оС

α_∑ = 0,092 * (1123/100)³ =130,3 Вт/(м² * ^оС)

Bi = 130,3 * 0,09/38,9 = 0,3 – тело «массивное»

τ_н =

где

m – коэффициент массивности.

m =

К₂ – коэффициент усреднения теплового потока по сечению тела.

К₃ – коэффициент усреднения разности температуры в теле.

m =

S – характерный размер тела, м

С – удельная теплоемкость металла, Дж/(кг * ^оС)

- плотность металла, кг/м³

К₁ – коэффициент формы тела К₁ = 1,7

α – коэффициент теплопередачи, Вт/(м² * ^оС)

t_п – температура печи, ^оС

t_н – начальная температура металла, ^оС

t_к – конечная температура металла, ^оС

τ_н = с

τ_н = 2,7 ч

τ_в – время выдержки, ч

τ_в = 0,5 ч

τ_об – общее время, ч

τ_об = τ_н + τ_в

τ_об = 2,7+ 0,5 = 3,2 ч

4 РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ РАЗМЕРОВ ПЕЧИ

4.1 Расчет основных размеров рабочего пространства печи

F - площадь активного пода, м²

F = G/q

где

G – производительность печи, кг/ч

q – удельная производительность печи на активный под q = 140 кг/(м² * ч)

f = 2150/140 = 15,4 м²

La - длина активного пода, м

La = F/l

где

l – длина изделия, м

La = 15,4/1,6 = 9,6 м

La = Lp, где Lp – длина рабочего пространства печи, м

Вр – ширина рабочего пространства, м

Вр = 1,6 + 2 * 0,25 = 2,1 м

Нр – высота рабочего пространства печи, м

Нр = 1,2 м

Кладка печи выполняется из огнеупорного шамотного кирпича и изоляционного диатомитного кирпича.

S_шам = 0,23 м

S_диат = 0,115 м

4.2 Расчет габаритных размеров печи

L – длина м, B – ширина м, H – высота м.

L = 11,4 м

В = 3,65 м

Н = 3,2 м (без механизма), 3,4 м (с механизмом).

F_кл - площадь поверхности стен печи, м²

F_кл = 2F_бок + 2F_{под, свод} + 2F_{т. стенки}

F_кл = 2KH + 2LB + 2BH

F_кл = 2 * 11,4 * 3,2 + 2 * 11,4 * 3,36 + 2 * 3,36 * 3,2 = 72,96 + 83,22 + 23,36 = = 179,54 м²

Из полученной площади пове5рхности кладки печи вычитаем площадь рабочего окна.

F^/_кл = F_кл – F_{р. о.}

Размер рабочего окна

В_{р. о.} – ширина рабочего окна, м

В_{р. о.} = l + 100

В_{р. о.} = 1600 + 100 =1700 =1,7 м

Н_{р. о.} – высота рабочего окна, м

F_{р. о.} = В_{р. о.} * Н_{р. о.}

F_{р. о.} = 1,7 * 0,8 = 1,36 м²

F^/_Кл = 179,54 - 1,36 = 178,18 м²

5 ЭСКИЗ ПЕЧИ

Рисунок 2 – Эскиз печи

6 ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС НАГРЕВАТЕЛЬНОЙ ПЕЧИ НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ

Тепловой баланс печи важная характеристика тепловой работы.

6.1 Статьи прихода

6.1.1 Химическая теплота сгорания топлива, Вт

Q_хим = Q_н * B

где

Q_н – низшая теплота сгорания топлива, Дж/м³

Q_н = 34699 * 10³ Дж/м³

В – расход топлива, м³/с

Q_хим = 34699 * 10³ * B

6.1.2 Физическая теплота, вносимая подогретым воздухом, Вт

Q_{ф. в.} = C_в * t_в * V_в * B

где

С_в – средняя удельная теплоемкость воздуха при t_в, Дж/(м³ * ^оС)

t_в – температура воздуха, ^оС

V_в – количество воздуха, необходимое для горения топлива, м³/м³

6.1.3 Химическая теплота окисления металла, Вт

Q_{хим. ок.} = 0,01 * 5652 * m_м

где

m_м – количество каждого окисленного элемента металла

Q_{хим. ок.} = 0,01 * 5652 * 0,6 = 33,9 Вт

6.2 Статьи расхода

6.2.1 Теплота необходимая для нагрева металла, Вт

Q_пол = C_м * (t_м^к – t_м^н) * m_м

где

C_м – средняя удельная теплоемкость металла в интервале t_м^к – t_м^н,

Дж/(кг * ^оС)

t_м^к, t_м^н – конечная и начальная температура металла, ^оС

m_м – масса нагретого или расплавленного металла (производительность печи), кг/с

m_м = G/3600 кг/с

G – часовая производительность печи кг/ч

m_м = 2150/3600 = 0,6 кг/с

С_м = 703 Дж/(кг * ^оС)

Q_пол = 703 * (800 – 20) * 0,6 = 329004 Вт

6.2.2 Физическая теплота продуктов горения топлива, Вт

Q_п.г. = C_п.г. * t_п.г. * V^/_п.г. * B

где

С_п.г. – удельная теплота продуктов горения при t_п.г., Дж/(кг * ^оС)

t_п.г. – температура продуктов горения, ^оС

V^/_п.г. – единицы топлива, м³/м³

С_п.г. = 1410 Дж/(кг * ^оС)

t_п.г. = 1400 ^оС

V^/_п.г. = 11,06 м³/м³

Q_п.г. = 1410 * 1400 * 11,06 * В = 21832440 * В Вт

6.2.3 Потери теплоты теплопроводностью через кладку, Вт

Q_кл = K * F_кл * (t_печ – t_в)

где

К – коэффициент теплопередачи от печного пространства в окружающий воздух через стенку, Вт/(м² * ^оС)

К =

α₁ –коэффициент теплопроводности конвекцией от газов к металлу,

α₁ = 130,3 Вт/(м² * ^оС)

α₂ – коэффициент отдачи конвекцией в среду от наружных стен печи в окружающую среду, α₂ = 20 Вт/(м² * ^оС)

S₁ – толщина огнеупорного слоя из шамотного кирпича, S₁ = 0,23 м

S₂ – толщина изоляционного слоя из диатомитного кирпича, S₂ = 0,115 м

λ₁ – коэффициент теплопроводности шамотного кирпича, Вт/(м² * ^оС)

λ₁ = 0,84 + 0,6 * 10^-3 * t_ср.ш. Вт/(м² * ^оС)

t_ср.ш. – средняя температура огнеупорного слоя из шамотного кирпича, ^оС

t_ср.ш. = t_п + t_н/2

t_ср.ш. = 850+60/2 = 455 ^оС

λ₁ = 0,84 + 0,6 * 10^-3* 455 = 1,113 Вт/(м² * ^оС)

λ₂ – коэффициент теплопроводности диатомитного кирпича, Вт/(м² * ^оС)

λ₂ = 0,11 + 0,232 *10^-3 * t_ср.д.

t_ср.д. – средняя температура слоя из диатомитного кирпича, ^оС

t_ср.д. = t_ср.ш.+20/2

t_ср.д. = 455+20/2 = 237,5 ^оС

λ₂ = 0,11 + 0,232 *10^-3 * 237,5 = 0,1651 ^оС

К = Вт/(м² * ^оС)

Q_кл = 1,1 * 179,54 * (900 – 20) = 173794 Вт

6.2.3 Потери теплоты излучением через открытые окна и отверстия, Вт

Q_и = С_о * (Т_печ/100)⁴ * F_ок * Ф * τ

где

F_ок площадь открытого окна, м²

F_ок = 1,36 м²

Ф – коэффициент диафрагмирования. Зависящий от толщины стен и конфигурации окна

τ – время, в течении которого открыто окно (при постоянно открытом окне τ = 1)

С_о - коэффициент излучения абсолютно черного тела, Вт/(м² * ^оС)

С_о = 5,76 Вт/(м² * ^оС)

Т_печ – температура печи конечная, ^оС

Т_печ = 900 +273 = 1173 ^оС

Q_и = 5,76 * (1173/100)⁴ * 1,36 *0,6 * 1 = 88982 Вт

6.2.4 Теплота, затрачиваемая на нагрев транспортирующих устройств, Вт

Q_тр = C_тр * (t^к_тр – t^н_тр) * m_тр

где

С_тр – средняя удельная теплоемкость транспортирующих устройств в интервале температур t^к_тр – t^н_тр, Дж/(кг * ^оС)

С_тр = 595 Дж/(кг * ^оС)

t^к_тр, t^н_тр – конечная и начальная температуры транспортирующих устройств, ^оС

t^к_тр = 800 ^оС

t^н_тр = 20 ^оС

m_тр – масса транспортирующих устройств, проходящих через печное пространство в единицу времени, кг/с

m_тр = 0,2 * Р_сад

Характеристики

Список файлов курсовой работы