Нагревательная печь с выкатным подом и ГНП горелками

КурсоваяПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Нагревательные печи в кузнечных цехах используют для нагрева под пластическую деформацию и под термическую обработку. Нагревательные печи для нагрева заготовок, слитков или блюмсов из черных и цветных металлов под ковку, прессование, штамповку, высадку, гибка и печи для термической обработки деталей, улучшающей их свойства, работают при 150−1300 С. Требования, к нагревательным современным печам… Читать ещё >

Нагревательная печь с выкатным подом и ГНП горелками (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение Высшего профессионального образования Уральский Федеральный Университет

имени первого президента России Б. Н. Ельцина Кафедра теплофизики и информатики в металлургии Курсовой проект По дисциплине «Теплотехника»

на тему: «Нагревательная печь с выкатным подом и ГНП горелками»

Студент группы Преподаватель: профессор Дружинин Г. М.

Екатеринбург 2010

1. Введение
2. Состояние вопроса и обоснование выбора агрегата
3. Расчет горения топлива
Пересчет состава газа на рабочую (влажную) массу
Расчет количества кислорода и воздуха для сгорания 1 м³ газа
Расчет объема и состава продуктов сгорания при сжигании 1 м³ газа
Расчет теплоты сгорания природного газа
Расчеты температур горения
4. Расчет теплового баланса
Расчет теплообмена в рабочем пространстве печи в период нагрева
Расчет нагрева металла
Расчет теплообмена в рабочем пространстве печи в период охлаждения
Расчет охлаждения металла
Статьи теплового баланса периода нагрева
Тепловой баланс периода нагрева
Статьи теплового баланса периода выдержки
Тепловой баланс периода выдержки
Удельный расход тепла, топлива, газа, расчет рабочего пространства печи и количества горелок
5. Заключение
6. Список литературы

1. Введение

1) обеспечение необходимой температуры и заданного режима нагрева;

2) высокая тепловая экономичность с полным сжиганием топлива и максимальным к. п. д.;

3) простота конструкции и минимальные габаритные размеры, обеспечивающие нагрев большого ассортимента изделий при различных режимах и с высокой производительностью;

4) механизация и автоматизация загрузки и выгрузки изделий, а также их продвижение в печи, что увеличивает её производительность, облегчает обслуживание и позволяет устанавливать в общем производственном потоке цеха или в поточных автоматических линиях;

5) автоматическое регулирование теплового режима, обеспечивающее более точное соблюдение заданного режима по сравнению с ручным регулированием; В результате этого повышается качество нагреваемых изделий;

6) удобство обслуживания при эксплуатациях и ремонтах;

7) возможность применения защитной контролируемой атмосферы для получения без окислительного нагрева метала.

Всем этим требованиям в первую очередь удовлетворяют электрические и газовые печи, работающие на природном газе и получающие преимущественное применение в кузнечно-термических печах. При нагреве стали под пластическую деформацию температура печи должна быть не ниже 1250 С. В кузнечных печах эту температуру наиболее просто достигнуть при использовании высоко калорийного топлива с высокой теоретической температурой горения. Для получения рабочей температуры 1200−1250 С теоретическая температура горения топлива должна быть для камерных и щелевых печей не ниже 1850 С, для методических толкательных — не ниже 1700С, Такие температуры можно получить и при сжигании низкокалорийного топлива, используя для горения подогретый воздух. В печах с интенсивной циркуляцией газов изделия нагреваются равномерно. Более высокие требования по равномерности нагрева предъявляют к печам для нагрева изделий и заготовок из лёгких сплавов и к термическим печам. В этих случаях максимальная разность температур в различных точках изделия не должна превышать 10С. Перепад температур определяют термопарами, помещёнными в нескольких точках нагреваемого изделия. Чем совершеннее конструкция печи, тем меньше перепад.

2. Состояние вопроса и обоснование выбора агрегата

Печь с выкатным подом, промышленная печь, в которой штабелированные изделия нагревают на футерованной тележке, выкатываемой из печи на роликах или скатах по рельсовому или желобчатому пути. Изделия укладывают на тележку (выкатной под) и снимают с неё краном. Для уменьшения подсоса воздуха в печь через зазоры между выкатным подом и стенками служит песочный или водяной затвор. По режиму работы печь с выкатным подом. относится к камерным печам периодического действия. Размеры печи с выкатным подом: ширина 0,12 м, длина 1,85 м. Печи отапливают газовым или жидким топливом с помощью горелок или форсунок, установленных в продольных стенках в 1−2 ряда по высоте печи. Рабочая температура печи с выкатным подом 500−1150°С. В таких печах изделия нагревают в процессе термообработки, перед ковкой и прокаткой. Камерные печи применяют как для нагрева, так и для термической обработки слитков, слябов, труб, готовых изделий большой массы и сложной конфигурации. Обычно печи имеют большую садку, изделия в них загружают в пакетах или стопами. Чаще всего в них нагревают металл, поступающий небольшими партиями, отличающимися по размерам и режимам нагрева или термообработки. Достоинством камерных печей является их универсальность, т. е. возможность загружать в них каждый раз различные изделия, в том числе и неудобные для транспортирования в непрерывных печах, и варьировать режимы нагрева или термообработки в широких пределах. Камерные печи чаще всего устанавливают группами, однако возможно использование единичных отдельно стоящих печей. В нагревательной камере этих печей горелки практически могут быть размещены на трех стенах: двух боковых и задней (стена, в которой устроено рабочее окно, считается передней). Иногда и заднюю стенку используют для устройства рабочего окна, однако и при отсутствии окна устанавливать здесь горелки нецелесообразно, поскольку ими обогревался бы только один конец садки, а другой, расположенный со стороны рабочего окна, оставался бы без обогрева. Примеры конструкции этих печей можно найти в атласе.

Увеличение ширины горизонтальной печи возможно лишь в пределах дальнобойности горящих газовых струй, вводимых через горелки под садку и над нею. При недостаточной длине этих струй следует устанавливать горелки одна против другой, что позволяет увеличить ширину печи до двух длин факела.

Общая высота камеры ограничивается в связи с тем, что садка, состоящая из многих изделий, не может иметь высоту более 1,5−2 м, так как при этом начинает отставать нагрев изделий, находящихся на среднем уровне. Поэтому при указанных условиях расстояние от пода до свода, по данным практики, не должно превышать Н_?= 3 м.

3. Расчет горения топлива

Расчеты проводятся, руководствуясь учебным пособием «Расчеты горения топлив» под редакцией М.Д. Казяева

Исходные данные:

СН₄=93,8%

С₂Н₆=2,5%

С₃Н₈=1,8%

С₄Н₁₀=0.5%

N₂=0,4%

H₂S=0.5%

СО₂=0,5

Температура подогрева газа (топлива) t_г=t_T=20^оC

Температура подогрева воздуха 300 ^оC

Коэффициент избытка воздуха б=1,07

Химический недожог q₃=0.04%

Пересчет состава газа на рабочую (влажную) массу

Рассчитаем процентное содержание водяных паров в 1 м³ природного газа при влагосодержании g^с^. ^г^. =5,0г/м³

где

— процентное содержание водяных паров в 1 м³ природного газа, %;

— влагосодержание,; при t_г=20^оC

Пересчитываем состав газа на рабочую массу:

где

— процентное содержание природного газа (на сухую массу), %

— процентное содержание природного газа (на влажную массу), %

— процентное содержание природного газа (на сухую массу), %

— процентное содержание природного газа (на влажную массу), %

— процентное содержание природного газа (на сухую массу), %

— процентное содержание природного газа (на влажную массу), %

нагревательная печь выкатной под

— процентное содержание природного газа (на сухую массу), %

— процентное содержание природного газа (на влажную массу), %

где

H₂S^с^. ^г^{. -} процентное содержание сероводорода (на сухую массу), %

H₂S^в^. ^г - процентное содержание сероводорода (на влажную массу), %

где

— процентное содержание азота (на сухую массу), %

— процентное содержание азота (на влажную массу), %

где

СО₂^с^. ^г^{. -} процентное содержание углекислого газа (на сухую массу), %

СО₂^в^. ^г - процентное содержание углекислого газа (на влажную массу), %

Проверка:

Расчет количества кислорода и воздуха для сгорания 1 м³ газа

Найдем объем кислорода, необходимого для окисления составляющих природного газа

где

— объем кислорода, необходимого для окисления составляющих природного газа,, n, m — коэффициенты

Находим количество воздуха при б=1, необходимое для окисления 1 м³ природного газа, используя соотношение азота и кислорода в воздухе К=3,76

где

К — соотношение азота и кислорода в воздухе

— количество воздуха при б=1,1 необходимое для окисления 1 м³ природного газа,

где

— количество воздуха при б=1.1, необходимое для окисления 1 м³ природного газа,

Расчет объема и состава продуктов сгорания при сжигании 1 м³ газа

Найдем объем продуктов сгорания при б=1:

где

— объем продуктов сгорания CO₂ и SO₂,

Тогда выход продуктов сгорания при сжигании 1 м³ газообразного топлива при б=1, составляет:

При сжигании 1 м³ газообразного топлива с б>1 в продуктах сгорания появится избыточный воздух, который повлияет только на объем азота и даст избыточный кислород, поэтому при б>1:

где

— избыточный кислород при б>1,

Тогда выход продуктов сгорания при б>1:

Состав продуктов сгорания при б=1,:

Проверка:

Состав продуктов сгорания при б=1.07:

Проверка:

Расчет теплоты сгорания природного газа

Низшую теплоту сгорания газообразного топлива рассчитываем, суммируя тепловые эффекты реакций окисления горючих компонентов топлива:

где

— низшая теплота сгорания газообразного топлива,

Расчеты температур горения

Для нахождения по it-диаграмме соответствующих температур горения и рассчитаем общее и балансовое теплосодержание. Первоначально определим химическую энтальпию топлива:

где

— химическая энтальпия,

— низшая теплота сгорания газообразного топлива,

— выход продуктов сгорания при б=1.1

где

— физическая энтальпия топлива,

— удельная теплоемкость подогретого топлива,

Q₃ - химический недожог

— температура подогрева топлива, ^оC

где

— энтальпия подогретого воздуха, ,

— удельная теплоёмкость подогретого воздуха (табличные данные прил.3), ,

— температура подогрева воздуха, ^оC,

— количество воздуха для сжигания единицы топлива, .

Тогда общая энтальпия продуктов сгорания:

Пользуясь диаграммой (см. прил.1, рис.1) и вычислив содержание избыточного воздуха в продуктах сгорания по формуле:

где

— содержание избыточного воздуха в продуктах сгорания, %

Найдем теоретическую температуру горения природного газа =2025 ^оC.

Рассчитаем энтальпию химического недожога:

где

— энтальпия химического недожога,

^оC

4. Расчет теплового баланса

Расчеты проводятся, руководствуясь

Справочником «Расчет нагревательных и термических печей»

под редакцией В. М. Тымчака и В.Л. Гусовского

Расчет теплообмена в рабочем пространстве печи в период нагрева


№	Наименование, единица измерения	Обозначение	Расчетные участки	Примечания

	Температура металла в печи, ⁰С:				Рис.
	Начальная
	конечная
	Температура металла по участкам, ⁰С:
	начальная				принимаем
	конечная
	средняя				определяем
	Расчеты: _; _.
	Температура продуктов сгорания, ⁰С:
	Начальная				принимаем
	Конечная
	Средняя				определяем
	Расчеты: _; _.
	Эффективная длина пути луча, м	_l	0.18	Табл.13.2. h=a=0.1м
	Расчеты: форма газового тела — плоскопараллельный слой бесконечных размеров с расстоянием между плоскостями h
	Коэффициент расхода воздуха в продуктах сгорания		1.07	Принимаем
	Поправочный коэффициент для природного газа		0.92	Рис. I.8 (c.308)
	Приведенная толщина слоя продуктов сгорания		0.166	определяем
	Расчеты:
	Степень черноты продуктов сгорания		0.14	0.12	Рис. I.7
	Отношение высоты прокладки к ширине сляба, a/b		0.1	;
	Расчеты: 0.1/1.0=0.1
	Отношение длины сляба к его ширине		4.2	;
	Расчеты:
	Коэффициент взаимного облучения кладки		0.045	Табл. I.2 П. 19
	Угловой коэффициент излучения кладки на металл		0.48	определяем
	Расчеты:
	Коэффициенты
	М		0.896	0.894	определяем
	А		0.135	0.116	определяем
	В		0.614	0.63	определяем
	Расчеты: где — степень черноты продуктов сгорания — степень черноты кладки — степень черноты металла — угловой коэффициент излучения кладки
	Удельный тепловой поток излучением на металл, Вт/м²		5626.45	12 008.72	определяем
	Расчеты: , — коэффициент излучения абсолютно черного тела , — температуры соответственно продуктов сгорания, кладки и металла, ⁰С.
	Коэффициент теплоотдачи, :
	излучение к металлу		25.01	96.07	определяем
	конвекцией				принимаем
	Расчеты:
	Вид теплообмена	;	Теплооб. излуч. и конвекц. соизмерим	Преобладает теплообмен излучением	;
	Условный коэффициент теплоотдачи конвекцией в единицах коэффициента излучения,	С_к	;	0.34	определяем
	Расчеты:, где — коэффициент теплоотдачи конвекцией,
	Приведенный коэффициент излучения,	С_пр	2.11	2.32	определяем
	Расчеты: — определяем, используя таблицу I.1. (c.292)
	Приведенный коэффициент излучения с учетом конвекции,		;	2.66	определяем
	Расчеты:

Расчет нагрева металла


№	Наименование, единица измерения	Обозначение	Расчетные участки	Примечания

	Расчетная схема нагрева металла	;	Двусторонний нагрев в среде с постоянной температурой	;
	Расчетная толщина сляба, м	S_расч	0.055	Двусторон. нагрев сляба
	Расчеты: S/2 0.11/2=0.055м
	Коэффициент теплопроводности металла при средней температуре на участке,		19.2	25.93	Табл. V.49
	Число Старка в начале участка в конце	Sk	0.0137 0,0557	0,0453 0.0794	определяем
	Расчеты:, где — число Старка — приведенный коэффициент излучения, — температура продуктов сгорания, К — толщина нагреваемого сляба при одностороннем нагреве (охлаждении), м — коэффициент теплопроводности металла при средней температуре,
	Число Био	Bi	0,0401	0,0297	определяем
	Расчеты:, где — средний коэффициент теплоотдачи,
	Числовое значение соотношения для определения области «тонких» тел в начале участка в конце	;	0,1715 0,4515	0,3614 0,5887	определяем
	Расчеты: при нагреве тел одновременно излучением и конвекцией
	В начеле участка	В конце
	2)
	Методика расчета нагрева металла	;	С раздельным учетом излуч. и конвекц.	По закону излучения	;
	Формула для расчета продолжительности нагрева					определяем
	Расчеты: С учетом излучения и конвекции где — средняя теплоемкость тела, — коэффициент формы (для пластины) — плотность тела, — конечное и начальное значение температурного фактора
	Средняя теплоемкость металла на участке,		0.52	0.56	По табл. V.49
	Плотность металла, кг/м³			;
	Относительная температура металла:
	в начале участка		0.564	;	определяем
	в конце		0,794	;	определяем
	Расчеты:
	Отношение :
	в начале участка	;	2.93
	в конце	;	0.72
	Температурный фактор:	Ф			Рис. 1.19 и 1.21
	в начале участка		0,11
	в конце		0,67
	Температурный фактор, К^-3	о			Рис. 1.16
	в начале участка			0,06
	в конце			0,2
	Продолжительность нагрева, ч: по участкам общая по печи	ф	12.8	3,5	13.53 и 13.52
			16,3
	Расчеты: ф₁ =3.5
	Средняя скорость нагрева, С/ч	н	(850−50) /16,3 =49	По заданию 30 С/ч; режим нагрева выбран верно

Расчет теплообмена в рабочем пространстве печи в период охлаждения


№	Наименование, единица измерения	Обозначение	Расчетные участки	Примечания

	Температура металла в печи ⁰С: Начальная Конечная			Принимаем
	Начальная температура кладки ⁰С:	t_кл
	Температура газа в печи				Принимаем
	Температура металла по участкам, ⁰С: Начальная Конечная Средняя				Принимаем
	Средняя температура кладки, ⁰С
	Приведенный коэффициент излучения металла на кладку,	С_пр	2,39	Принимаем одинаковыми для всех участков
	Коэффициент теплоотдачи излучением от металла к кладке, : в начале участка в конце средний		54,54 23,07 6,4	21,81 6,05 1,53
	Расчеты:
	Скорость потока воздуха обдувающего слябы, м/с	щ_в	4−6	Принимаем
	Определяющий размер сляба (в направлении движения потока), м	d_э		d_э=b
	Коэффициент теплоотдачи конвекцией от продольно обдуваемой пластины к воздуху,			Рис. 13.11
	Коэффициент, учитывающий среднюю температуру подогрева воздуха	k_нагр	0,95	Рис. 13.11 б
	Коэффициент теплоотдачи конвекцией с учетом подогрева воздуха		10*0,95=9,5	=* k_нагр
	Вид теплообмена		Преобладает теплообмен излучением	Теплообмен излучением и ковекцией соизмерим
	Условный коэффициент теплоотдачи конвекцией в единицах коэффициента излучения	С_к	0,62	;	(13.50)
	Расчеты:
	Приведенный коэффициент излучения с учетом конвекции,		3,01		(13.49)
	Расчеты: =+ С_пр=0,62+2.39=3.01

Расчет охлаждения металла


№	Наименование, единица измерения	Обозначение	Расчетные участки	Примечания

	Расчетная схема охлаждения металла	;	Двустороннее охлаждение в среде с постоянной температурой	;
	Коэффициент теплопроводности металла при средней температуре на участке,	л	25.93	19.95	Табл. V.47
	Число Старка	Sk	0,0044	0,0034	Sk<0,15-изделие тонкое на всех участках
	Расчеты:
	Методика расчета охлаждения металла	;	По закону излучения	С раздельным учетом излучения и конвекции	;
	Формула для расчета продолжительности охлаждения	;	(13.52)	(13.53)	;
	Расчеты: С раздельным учетом излучения и конвекции По закону излучения:
	Средняя теплоемкость металла на участке,		0,56	0,53	По табл. V.46 и V.47
	Отношение	;	;		;
	Расчетная толщина сляба, м	S_расч	0,055	;
	Относительная температура металла: В начале участка В конце	и		2,1 1,16
	Расчеты 2,1 1,16
	Температурный фактор, К^-3 В начале участка В конце	о	0,03 0,09		Рис. 1.18
	Температурный фактор: В начале участка В конце	Ф	;	0,03 0,18	Рис. 1.21
	Продолжительность охлаждения, ч: По участкам Общая по печи	ф_охл	1,4	7,7	(13.53) (13.52)
			9,1
	Расчеты:

Статьи теплового баланса периода нагрева


п. п	Наименование, единица измерения	Обозначения	Вычисляемая величина	Примечания, расчетные формулы
	Химическое тепло топлива, КВт	Q_x		(15.1)

	Расчеты: — расход топлива, м³/ч — низшая теплота сгорания, МДж/м³
	Угар металла, %	а	0,4	принимаем
	Тепло экзотермических реакций окисления, кВт	Q_экз	33,3	(15.7)
	Расчеты: G — садка печи, т ф — продолжительность нагрева, ч
Расход тепла
	Расход тепла на нагрев металла: Температура металла, ⁰С: Начальная Конечная Средняя теплоемкость металла, кДж/ (кг К) Продолжительность нагрева, ч Садка печи, т Затраченное тепло, кВт	с_м ф G Q_м	0.54 16,3 86.5 636,8	Табл. V.47 (15.9)
	Расчеты: — средняя теплоемкость металла, кДж/м³
	Тепло, уносимое уходящими продуктами сгорания: Температура продуктов сгорания, ⁰С Энтальпия продуктов сгорания, мДж/м³ Потери тепла, кВт	t_д i_д Q_д	4,2V_г	Принимаем Принимаем (15.10)
	Расчеты: Q_д = (1/3,6) i_дV_г= (1/3,6) 15V_г=4,2V_г
	Потери тепла теплопроводностью через кладку: Температура внутренней поверхности кладки, ⁰С: Стен Свода Пода Материал (толщина, мм) кладки: Стен Свод Под Удельный тепловой поток через кладку, кВт/м²: Стен Свода Пода	q_кл	Ceraboard 100 (200) и Superwool 607 (126) Ceraboard 100 (200) и Superwool 607 (126) Шамот кл. Б (950) 0,26 0,26 0,56	Принимаем усредненное значение за период нагрева (15.16) и (15,17)
	Расчеты: — общий коэффициент теплоотдачи излучением и конвекцией от наружной поврхности кладки в окружающую среду, Вт/ (м²К) Для стен и свода =11,04 Для пода: =14,62
	Поверхность кладки, м² Стен Свода Пода Потери тепла, кВт: Стен Свода Пода общие	F_кл Q_кл	53,2 13,8 7,02 15,12 35,94	; (15.14)
	Расчеты: Q_кл= F_кл Q_кл=0.26 53,2=13,8 Q_кл=0,26 27=7,02 Q_кл0,56 27=15,12
	Потери тепла на нагрев опорных устройств, кВт	Q_тр		(15.26) Масса опорных устройств (прокладок) G_оп=9.4т;
	Расчеты: ==71.8
	Тепло аккумулированное кладкой: Конечная температура внутренней поверхности кладки, ⁰С: Стен Свода Пода Конечная температура наружной поверхности кладки, ⁰С: Стен Свода Пода Средняя температура кладки в конце нагрева, ⁰С: Стен Свода Пода	t_вн t_нар^кон	472,5 472,5	принимаем принимаем
	Расчеты: Для стен Для свода Для пода
	Коэффициент теплоотдачи от внутренней поверхности кладки к воздуху, Вт/(м²К): Стен Свода Пода Полная продолжительность периода охлаждения кладки, ч Полная толщина кладки, м: Стен Свода Пода Средений коэффициент теплопроводности кладки, Вт/(мК): Стен Свода Пода Эквивалентная теплопроводность кладки, Вт/(мК): Стен Свода Пода	б_кл ф_хол д_кл л_кл л_экв	17.4 17.4 17.4 1,4+7,7=9,1 0.326 0.326 0.95 0.2- Ceraboard 100 0.15-Superwool 607 0.2- Ceraboard 100 0.15-Superwool 607 1,153-шамот кл. Б 0,177 0,177 1,153	Принимаем из условий скорости прососа воздуха 4−6 м/с и температуры воздуха ф_хол= ф_охл +ф_з+ ф_р принимаем (11.7)
	Число Био для внутренней поверхности кладки: Стен Свода Пода	Bi_кл	14,34	(15.30)
	Расчеты: Bi_кл=б_клд/л_кл Для стен: Bi_кл=17,4 0,326/0,183=31 Для свода: Bi_кл=17,4 0,326/0,183=31 Для пода: Bi_кл=17,4 0,95/1,153=14,34
	Теплоемкость материала кладки, кДж/(кгК): Температуропроводность, м²/ч: Шамот Ceraboard 100 Superwool 607 Эквивалентная температуропроводность кладки, м²/ч: Стен Свода Пода	с_кл а а_экв	1,13 0,0021 0,0018 0,0032 0,0022 0,0022 0,0021	Принимаем одинаковую для всей кладки (11.10)
	Число Фурье кладки: Стен Свода Пода	F_Oкл	0,188 0,188 0,021	(15.30)
	Расчеты: F_Oкл=а_клф/д² Для стен F_Oкл=0,0022 9,1/0,326²=0,188 Для свода F_Oкл=0, 0022 9,1/0,326²=0,188 Для пода F_Oкл=0,0021 9,1/0,95²=0,021
	Объем слоев кладки, м³: Стен Свода Пода Масса слоев кладки, т: Стен Свода Пода	V_кл G_кл	17,34 8,67 25,175 4,8 2,42 50,35	; G_кл=V_клс_кл
	Функция: Стен Свода Пода Функция: Стен Свода Пода Температура среды печи в конце периода охлаждения, ⁰С: Усредненная температура среды печи за периоды нагрева и охлаждения, ⁰С: Средняя температура кладки в конце периода охлаждения, ⁰С: Стен Свода Пода	Ф_ак Ф_ак^/	0,05 0,05 0,34 0,475 0,475 0,31 278,9 278,9	Рис. 15.1 Рис. 15.2 Принимаем (15.29)
	Расчеты: Для стен Для свода Для пода
	Тепло аккумулирование кладкой, кВт: Стен Свода Пода Общее		17,9 9,02 31,03 57,95	(15.28)
	Расчеты: Для стен Для свода Для пода
	Тепло, аккумулированное каркасом, кВт: Общая аккумуляция тепла печью, кВт:		5,795 63,75	=0.1 =+
	Неучтенные тепловые потери, кВт:		72,8	(15.31)
	Расчеты: Q_неучт=0,1 (Q_м+Q_кл+Q_охл+Q_изл +Q_ак) =0,1 (63,75+35,94+72,8+636,8) =80,8
	Уравнение теплового баланса	;	Q_x+Q_экз=Q_м+Q_ак+Q_д+ +Q_неучт+Q_кл+Q_тр 10,4V_г+33,3=63,75+71,8+ 35,94+636,8+80,8+4,2V_г	(15.32)
	Расход газа на печь, м³/ч	V_г	V_г =138	;
	Химическое тепло топлива, кВт:	Q_x	1435,5	;
	Тепло, уносимое уходящими продуктами сгорания, кВт:	Q_Д	579,6	;

Тепловой баланс периода нагрева


Приход тепла	Расход тепла
Наименование	кВт	%	Наименование	кВт	%
Химическое тепло топлива	1435,5	97,7	Нагрев металла	636,8	43,35
Тепло окисления металла	33,3	2,3	2. Тепло уносимое продуктами сгорания	579,6	39,5
			Потери тепла теплопроводностью через кладку	35,94	2,46
			Потери тепла на нагрев опорных устройств	71,8	4,89
			Тепло, аккумулированное кладкой и каркасом печи	63,75	4,34
			Неучтенные потери	80,8	5,5
Итого			Итого

Статьи теплового баланса периода выдержки


п. п	Наименование, единица измерения	Обозначения	Вычисляемая величина	Примечания, расчетные формулы
Приход тепла
	Химическое тепло топлива, кВт	Q_x	10,4 V_г	(15.1)
	Угар металла, %	a	0,1	Принимаем
	Тепло экзотермических реакций окисления железа, кВт	Q_экз	15,70,186,5/7=19,4	(15.7)
Расход тепла
	Температура уходящих продуктов сгорания, ⁰C	t_д		Принимаем
	Потери тепла с уходящими продуктами сгорания, кВт	Q_д	4,2V_г	Табл.4.5, п.5
	Потери тепла теплопроводностью через кладку, кВт	Q_кл	35,94	Табл.4.5, п.6
	Неучтенные тепловые потери, кВт	Q_неучт	72,8	(15.31)
	Уравнение теплового баланса	;	Q_x+Q_экз= Q_д+ +Q_неучт+Q_кл 10,4V_г+19,4=35,94+72,8+ +4,2V_г	(15.32)
	Расход газа на печь, м³/ч	V_г	14,4	;
	Химическое тепло топлива, кВт	Q_x	10,4*14,4=149,76	Табл.4.5, п.1
	Потери тепла с уходящими продуктами сгорания, кВт	Q_д	4,2*14,4=60,48	Табл.4.5, п.5

Тепловой баланс периода выдержки


Приход тепла	Расход тепла
Наименование	кВт	%	Наименование	кВт	%
1. Химическое тепло топлива	149,76	88,5	Тепло уносимое продуктами сгорания	60,48	35,7
2. Тепло окисления металла	19,4	11,5
			Потери тепла теплопроводностью через кладку	35,94	21,2
			Неучтенные потери	72,8	43,1
Итого	169,2		Итого	169,2

Удельный расход тепла, топлива, газа, расчет рабочего пространства печи и количества горелок


п. п	Наименование, единица измерения	Обозначения	Вычисляемая величина	Примечания, расчетные формулы
	Удельный расход тепла, кДж/т	q	3,6 (146916,3+169,27) /86,5=1045,8	(9.5)
	Удельный расход топлива, м³/т	V_т	(16,3138+714,4) /86,5 =27,17	V_т = (Vг. н + Vг. в) /G
	Удельный расход топлива, кг/т	Vуд	27,17*0,73= 19,83	Vуд= V_т *с_г

Расчёт рабочего пространства печи:

Длина рабочего пространства печи:

L=2*l+2*0,2+0,4 = 2*4,2+2*0,2+0,4 = 9,2 м Ширина рабочего пространства печи:

В=2*b+2*0,65+1,0= 2*1+2*0,65+1,0 = 4,3 м Высота рабочего пространства печи:

H=6*S+6*a+0,23 = 6*0,11+6*0,1+0,23 = 1,49 м

Расчёт количества горелок:

Расход газа в период нагрева Vг. н = 138 м³/ч Мощность регенеративных горелок = 10,5 м³/ч Количество горелок:

138/10,5=13,1

Учитывая необходимый запас, возьмём 8 пар, то есть 16 горелок

5. Заключение

Для безопасной работы персонала, обслуживающего нагревательные печи, обязательно выполнение правил по технике безопасности. Взрывчатая смесь может образоваться, если до пуска печи газопровод не был продут. Воздух, оставшийся в газопроводе, смешиваясь с газом, образует взрывчатую смесь. Продувка газопровода газом с удалением его через продувочную свечу и последующая проверка содержания в нем кислорода — обязательные операции, предотвращающие взрыв. Для воздуха рабочей зоны производственных помещений устанавливают предельно допустимые концентрации вредных веществ, утверждаемые Минздравом РФ, превышение которых не допускается. Предельно допустимыми концентрациями вредных веществ в воздухе рабочей зоны являются такие, которые при ежедневной работё в пределах 8 ч в течение всего рабочего стажа не могут вызвать у работающих заболеваний или отклонений в состоянии здоровья. Концентрации газов в атмосфере цеха определяют различными методами. Наиболее простым из них является метод определения с помощью бумаги (индикаторной), пропитанной различными реактивами, цвет которых изменяется в зависимости от концентрации газа. Например, индикаторная бумага, пропитанная l% -ным раствором хлористого палладия и обработанная 5% -ным раствором уксусно-кислого натрия, при внесении в атмосферу, загрязненную окисью углерода, чернеет. При концентрации в атмосферё цеха 760 мг/м³ СО индикаторная бумага сразу же чернеет, при концентрации 76 мг/м³ — через 1 мин, а при концентрации 7,6 мг/м³ — через 20 мин. С помощью различных газоанализаторов определяют концентрацию газов в газопроводе или в печи перед ремонтом. Однако эти приборы не сигнализируют о повышении концентраций газов в рабочей зоне. Поэтому в таких помещениях, как, например, машинные залы на газоповысительных станциях, необходимо устанавливать автоматические газоанализаторы, сигнализирующие о повышении концентраций выше допустимых. Повышение концентраций газов чаще всего связано с проникновением их в производственные помещения при наличии не плотностей в газопроводах, при недостаточной продувке их или печей перед ремонтом. Безопасные концентрации достигаются абсолютной герметичностью газопроводов и запорной аппаратуры, тщательно контролируемой при систематических осмотрах газовых коммуникаций. Кузнечные и термические печи и раскаленный металл излучают большое количество теплоты. Интенсивность теплового излучения достигает 25−40 кДж/ (см² *мин). При интенсивности 16 кДж/ (см² *мин) на незащищенной поверхности тела могут появиться ожоги. Для борьбы с тепловыделением применяют различные предохранительные устройства: душирующие переносные вентиляторы, защитные очки, футерованные заслонки, экраны с водяной или воздушной завесой. Для очистки воздуха применяется газоочистные аппараты: циклоны, фильтры, электрофильтр и пылеуловители мокрого типа. Защита гидросферы от вредных сбросов осуществляется применением следующих методов: механическая очистка, физико-химические методы очистки, биологическая очистка.

6. Список литературы

1. Расчет нагревательных и термических печей. Справочник. Под редакцией Тымчака В. М. и Гусовского В. Л. Изд-во «Металлургия» Москва. 1983.

2. Расчеты горения топлив. Учебное пособие. Под редакцией Гущина С. Н. и Казяева М. Д. УГТУ-УПИ Екатеринбург. 1995.48с.

3. Теплотехнические расчеты металлургических печей. Под ред. Телегина А. Издательство «Металлургия» Москва. 1970 г.

4. Справочник конструктора печей прокатного производства. Под редакцией Тымчака В. М. Изд-во «Металлургия» Москва. 1970 г.

5. Промышленные печи. Справочное руководство для расчетов и проектирования. Автор Е. И. Казанцев. Изд-во «Металлургия» Москва, 1964 г.

6. Рациональное сжигание газообразного топлива в металлургических агрегатах. Авторы: В. И. Маслов, А. А. Винтовкин, Г. М. Дружинин. Изд-во «Металлургия» Москва 1987 г.

7. Современные горелочные устройства (конструкции и технические характеристики). Справочник. Авторы: А. А. Винтовкин, М. Г. Ладыгичев, В. Л. Гусовский. Изд-во «Машиностроение-1», Москва, 2001 г.

Показать весь текст

Заполнить форму текущей работой