125634 (690619), страница 3

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

Текст из файла (страница 3)

кДж/м³ МДж/м³;

кДж/м³ МДж/м³.

По формуле

,

находим состав смешанного газа, %: 4,63 СО ; 12,40 СО ; 51,21 СН ; 1,16 Н ; 27,02 N ; 3,58Н О .

Расход кислорода для сжигания смешанного газа рассматриваемого состава при п=1 равен

м³/м³.

Расход воздуха при п=1,05

м³/м³.

Состав продуктов сгорания находим по формулам

м³/м³,

м³/м³,

м³/м³,

м³/м³.

Суммарный объем продуктов сгорания равен

м³/м³.

Процентный состав продуктов сгорания

%; %;

%; %;

Правильность расчета проверяем составлением материального баланса.

Поступило, кг: Получено продуктов сгорания, кг:

Газ:

^{______________________________}

Всего 8,007

Невязка 0,0166 кг

^{___________________________________}

Всего 0,9802

Воздух

^{___________________________________}

Итого 8,0236

Для определения калориметрической температуры горения необходимо найти энтальпию продуктов сгорания

кДж/м³.

Здесь =602,05 кДж/м³ – энтальпия воздуха при =450^оС.

При температуре =2200^оС энтальпия продуктов сгорания равна

кДж/м³. При =2300^оС

кДж/м³

По формуле находим

^оС.

Приняв пирометрический коэффициент равным =0,75, находим действительную температуру горения топлива

^оС.

2.2 Время нагрева металла

Температуру уходящих из печи дымовых газов принимаем равной =1050^оС; температуру печи в томильной зоне на 50^о выше температуры нагрева металла, т. е. 1300^оС.распределение температур по длине печи представлено на рисунке 10.

Рисунок 10 – Распределение температур по длине методической печи

Поскольку основным назначением методической зоны является медленный нагрев металла до состояния пластичности, то температура в центре металла при переходе из методической в сварочную зону должна быть порядкам 400 – 500^оС.

Разность температур между поверхностью и серединой заготовки для методической зоны печей прокатного производства можно принять равной (700 – 800) , где – прогреваемая (расчетная) толщина. В рассматриваемом случае двустороннего нагрева м и, следовательно, ^оС, т. е. следует принять температуру поверхности сляба в конце методической зоны, равной 500^оС.

Определяем ориентировочные размеры печи. При однорядном расположении заготовок ширина печи будет равна

м.

Здесь а=0,2 м – зазоры между слябами и стенками печи.

Высоту печи принимаем равной: в томильной зоне 1,65 м, в сварочной 2,8 м, в методической зоне 1,6 м.

Находим степени развития кладки (на 1 м длины печи) для:

методической зоны ;

сварочной зоны ;

томильной зоны .

Определим эффективную длину луча

;

методическая зона

м;

сварочная зона

м;

томильная зона

м;

2.2.1 Определение времени нагрева металла в методической зоне

Находим степень черноты дымовых газов при средней температуре =0,5(1300+1050)=1175^оС.

Парциальное давление СО₂ и Н₂О равно:

кПа;

кПа;

кПа^.м;

кПа^.м.

Находим

; ; .

Тогда

.

Приведенная степень черноты рассматриваемой системы равна

;

,

степень черноты металла принята равной =0,8.

Определяем средний по длине методической зоны коэффициент теплоотдачи излучением

Вт/(м^2.К)

Определяем температурный критерий и критерий :

;

.

Для углеродистой стали при средней по массе температуре металла

^оС.

Критерий Фурье =1,4, тогда время нагрева металла в методической зоне печи равно

с (0,452 ч).

Находим температуру центра сляба при =1,4, =0,341, температурный критерий =0,68:

^оС.

2.2.2 Определение времени нагрева металла в I сварочной зоне

Находим степень черноты дымовых газов при =1300^оС:

кПа; кПа;

кПа^.м;

кПа^.м.

Приведенная степень черноты I сварочной зоны равна

;

Вт(м^2.К).

Находим среднюю по сечению температуру металла в начале I сварочной (в конце методической) зоны

^оС.

Находим температурный критерий для поверхности слябов

.

Так как при средней температуре металла ^оС теплопроводность углеродистой стали равна =29,3 Вт/(м^.К), а коэффициент температуропроводности м²/с, то

.

Время нагрева в I сварочной зоне

с (0,881 ч).

Определяем температуру в центре сляба в конце I сварочной зоны при значениях =0,934, =1,2, =0,53

^оС.

2.2.3 Определение времени нагрева металла во II сварочной зоне

Находим степень черноты дымовых газов при =1350^оС.

кПа; кПа;

кПа^.м;

кПа^.м.

Приведенная степень черноты II сварочной зоны равна

;

Вт/(м^2.К)

Средняя температура металла в начале II сварочной зоны равна

^оС.

Температурный критерий для поверхности слябов в конце II сварочной зоны равен

.

При средней температуре металла

^оС =28,2 Вт/(м^.К), м²/с.

Тогда

.

Время нагрева металла во II сварочной зоне равно

с (0,727 ч).

Температура центра сляба в конце II сварочной зоны при значениях =1,61, =1,1, =0,4.

^оС.

2.2.4 Определение времени томления металла

Перепад температур по толщине металла в начале томильной зоны составляет ^о. Допустимый перепад температур в конце нагрева составляет ^о.

Степень выравнивания температур равна

При коэффициенте несимметричности нагрева, равном =0,55 критерий =0,58, для томильной зоны.

При средней температуре металла в томильной зоне ^оС, =29,6 Вт/(м^.К) и м²/с.

Время томления

с (0,383 ч).

Полное пребывание металла в печи равно

с (2,44 ч).

2.3 Определение основных размеров печи

Для обеспечения производительности 72,22 кг/с в печи должно одновременно находиться следующее количество металла

кг.

Масса одной заготовки равна

кг.

Количество заготовок, одновременно находящихся в печи

шт.

При однорядном расположении заготовок общая длина печи

м.

По ширине печи =10,9 м

м².

Длину печи разбиваем на зоны пропорционально времени нагрева металла в каждой зоне.

Длина методической зоны

м.

Длина I сварочной зоны

м.

Длина II сварочной зоны

м.

Длина томильной зоны

м.

В рассматриваемом случае принята безударная выдача слябов из печи. В противном случае длину томильной зоны следует увеличить на длину склиза =1,5 м.

Свод печи выполняем подвесного типа из каолинового кирпича толщиной 300 мм. Стены имеют толщину 460 мм, причем слой шамота составляет 345 мм, а слой изоляции (диатомитовый кирпич), 115 мм. Под томильной зоны выполняем трехслойным: тальковый кирпич 230 мм, шамот 230 мм и тепловая изоляция (диатомитовый кирпич) 115 мм.

2.4 Тепловой баланс

Приход тепла

1. Тепло от горения топлива

В кВт,

здесь В – расход топлива, м³/с, при нормальных условиях.

2. Тепло, вносимое подогретым воздухом

В кВт.

3. Тепло экзотермических реакций (принимая, что угар металла составляет 1 %)

кВт.

Расход тепла

1. Тепло, затраченное на нагрев металла

кВт,

где =838 кДж/кг – энтальпия углеродистой стали при ^оС; =9,72 кДж/кг – то же, при ^оС.

2. Тепло, уносимое уходящими дымовыми газами

В кВт.

Энтальпию продуктов сгорания находим при температуре =1050^оС

^{___________________________________}

=1622,35 кДж/м³

3. Потери тепла теплопроводностью через кладку.

Потерями тепла через под в данном примере пренебрегаем.

Рассчитываем только потери тепла через свод и стены печи.

Потери тепла через свод

Площадь свода принимаем равной площади пода 396,76 м²; толщина свода 0,3 м, материал каолин. Принимаем, что температура внутренней поверхности свода равна средней по длине печи температуре газов, которая равна

^оС.

Если считать температуру окружающей среды равной =30^оС, то температуру поверхности однослойного свода можно принять равной =340^оС.

При средней по толщине температуре свода ^оС коэффициент теплопроводности каолина Вт/(м^.К).

Тогда потери тепла через свод печи будут равны

кВт,

где Вт/(м^2.К).

Потери тепла через стены печи

Стены печи состоят из слоя шамота толщиной =0,345 м и слоя диатомита, толщиной =0,115 м.

Наружная поверхность стен равна:

методическая зона

м²;

I сварочная зона

м²;

II сварочная зона

м²;

томильная зона

м²;

торцы печи

м².

Полная площадь стен равна

м².

Для вычисления коэффициентов теплопроводности, зависящих от температуры, необходимо найти среднее значение температуры слоев. Средняя температура слоя шамота равна , а слоя диатомита , где – температура на границе раздела слоев, ^оС; – температура наружной поверхности стен, которую можно принять равной 160^оС. Коэффициент теплопроводности шамота

, Вт/(м^.К).

Характеристики

Список файлов курсовой работы