Расчет методической печи с шагающим подом и торцевым отоплением для нагрева заготовок размерами h=190 мм, b=190 мм «на» сечением 190 мм х 190 мм

Рекомендуемые плотности теплового потока на поверхность поперечных подовых труб в зоне I:

• с теплоизоляцией qвод =26кВт/м2;

• без теплоизоляции qвод = 73 кВт/м2;

• среднее значение qводI = 0,5(26+73)=50 кВт/м2.Потери теплоты с водой, охлаждающей поперечные подовыетрубы в методической зоне: Qохл1"=FтрIqводI=11.4·50=570кВт.Потери теплоты с водой в зоне IQохл1=Qохл1'+ Qохл1"=259+570=829кВт.Подобным образом находим потери теплоты с водой в зоне II, где средняя температура газовtгII=0,5(tг1 + tг2) = 0,5(1230 + 1210) = 1220 °C.Поверхность двух продольных подовых труб в зоне II: FтрII=2·πdтрLтрII=6.2 м2, а пяти сдвоенных поперечных подовых трубFтрII=FтрI=11.4 м2. Из прил.

12 следует, что для продольных подовых труб плотности теплового потока:

• с теплоизоляцией qвод =36.2кВт/м2;

• без теплоизоляции qвод = 84.9 кВт/м2;

• среднее значение qводII = 0,5(36.2+84.2)=60.6 кВт/м2.Потери теплоты с водой, охлаждающей продольные трубы в зоне II, QохлII'=FтрIIqводII=376 кВт. Потери теплоты с водой, охлаждающей поперечные подовые трубы в зоне II: QохлII''=FтрIIqводII=690 кВт. Потери теплоты с водой в зоне IIQохлII=QохлII'+ QохлII"=690+376=1066кВт.Общие потери теплоты с водой, охлаждающей подовые трубы впечи: Q5охлII=Q5охлI+ Q5охлII=1895кВт.Q5= Q5т+Q5л+Q5охл=2852 кВт. Если принять, что неучтенные потери не превышают 30% от рассчитанной Q5 =2852 кВт, то конечная величина потерь теплоты в окружающее пространство составитQ5 =1,3·2852=3708 кВт.5 Потери теплоты с уходящими газами

Ранее в сечении 0 температура газов была принята равной tг0=800 °С. Ширина дымопада составляет DД = 2,442 м, следовательно, часть газов покидает рабочее пространство имея температуру выше, чем 800 °C. Полагаем линейное изменение температуры газов по длине зоны 1 от tг0=800 °С доtг1=1200°С, тогда на 1 м длины зоны I приходится изменение температуры газов:∆tг=(tг1-tг0) ∕ L1=(1230−800) ∕7.3=59°CСледовательно, часть газов покидает рабочее пространство с температуройtг0'=tг0+∆tг0DД=800+59·2,442=944. Средняя температура уходящих газов составитtг0= 0,5(tг0+tг0')=0,5(800+944)=872°Cсогласно прил. 4, соответствует теплосодержание отходящих газовtг0=1305 кДж/м3.Удельные теплопотери с отходящими газами составятq2=iг0Vα=13.05*12.15=15 856кДж/м3.6 Определение теплоты экзотермических реакцийQэкз=0,01Рругqэкз=566 кВт.7 Расход топлива, основные показатели и таблица теплового баланса печи

Находим общий расход топлива на всю печь:

Удельный расход условного топлива

Удельная производительность печи

Определим неизвестные статьи теплового баланса и составим таблицу. Статьи прихода

Химическое тепло топлива: Qx=B=0,3·34 909=10473 кВт. Физическое тепло подогретого воздуха: Qв=Bqв=ВСвtвLα=0,3·5268=1580кВт.Статьи расхода

Потери теплоты с отходящими газами: Q2=Bq2=0,3·15 856=4757кВт.Потери теплоты вследствие химического недожога: Q3=Bq3=0,3·500=150кВт.Тепловой баланс рассчитанной методической печи

Приход теплоты

Расход теплоты

СтатьякВт%Статьяк

Вт%Qx1047384,52Qм357 223,55Qв158 010,63Q2475756,79Qэкз5664,85Q31502,67Q5370816,99 В том числеQ5т5703,74Q5л3873,97Q5охл18 959,28Qнеуч910_Итого12 619 100

Итого13 097 100,0Расход чуть больше прихода, но входит в допустимые инженерные пределы. В свою очередь, в приходной части не учитывалось физическое тепло топлива, из-за небольшой значимости. Из таблицы теплового баланса видно, что наибольшее количество теплоты из печи уносят продукты горения, поэтому следовало предусмотреть в проекте более высокий подогрев воздуха для горения топлива, чтобы уменьшить расход последнего.

8 Определение расходов топлива по зонам

Общий расход топлива на печь известен из расчета теплового баланса и составляет

В=1080 м3/ч. По условиям расчета тепловой работы печи было принято, что 50% этого количества приходится на нижнюю сварочную зону, следовательно, Вниз=0,5 В = 0,5·1080 = 540 м3/ч. В верхней части печи расход топлива будет таким же Вверх=540 м3/ч.Определим расход топлива в томильной зоне, предварительно рассчитав неизвестные величины. Потери теплоты в окружающую среду, которые включают:

• потери теплоты теплопроводностью через кладку зоны IIIQ5тIII=FклIIq5тнклIII=75·1,7=128 кВт.

• потери излучением составляютQ5лIII=340 кВт.

• предварительные потери в окружающую средуQ5III =Q5тIII+Q5лIII=128+340=468 кВт; неучтенные потери в зоне Ш Q5нIII=0,3·468=140кВт; потери теплоты в окружающую среду зоной III: Q5III =Q5III+Q5нIII=468+140=608кВт.Теплосодержание продуктов горения, покидающих зону с температурой tгз=1170 °С, составляет iг3=1890 кДж/м3 (см. прил. 4).Теплота экзотермических реакций в зоне III составит долю отобщей Qэкз =566кВт:QэкзIII=QэкзLIII/ (LII+LIII)=302кВт. Расход топлива в зоне III: или 115 м3/ч.В сварочной зоне расход топлива:

ВII= Вверх-ВIII=540−115=425 м3/ч.3Охрана труда и окружающей среды3.

1 Требования техники безопасности при эксплуатации газового оборудования

Известно, что горючие газы токсичны. Также известно о взрывоопасности воздуха, вызванная утечкой газа в рабочих помещениях. Это может вызвать отравление людей. Образование газовоздушнойсмесн в полостях печей, боровов, в газопроводах может быть причиной сильных
взрывов. Взрывоопасная смесь образуется в силу разных причин: недостаточного удаления воздуха из газопроводов перед пуском цеховых агрегатов, присосов воздуха и т. д. Чаще всего имеют место взрывы в агрегатах и газопроводах и реже в помещениях. Для предотвращения отравлений и взрывов необходимо, чтобы
устройство, монтаж и эксплуатация газового хозяйства, в том числе
газопроводов и газовых печей, производились бы со строгим соблюдением правил охраны труда. Особенно необходимо, чтобы: а) былавысокой и отвечала нормам испытаний на плотность герметичность газопроводов и всех элементов газового хозяйства; б) осуществлялся систематический надзор за газовым хозяйством для своевременного предотвращения утечек газа и их ликвидации; в) персонал был хорошо
обучен.

3.2 Характеристика экологических проблем производства

Охрана воздушной среды от загрязнений промышленными выбросами, очистка промышленных выбросов входит в комплекс глобальных проблем охраны природы. Каждый год в атмосферный воздух попадает свыше тысячи тонн промышленной пыли и вредных газообразных веществ. Многие предприятия металлургической промышленности регионе построены еще в годы индустриализации без учета экологических требований. Борьба с пылегазовыми выбросами в черной металлургии требует больших капитальных и эксплуатационных затрат и осложняется тем, что выбросы образуются на всех стадиях металлургического передела и зачастую носят неорганизованный характер. Крупнейшим источником загрязнения окружающей среды в черной металлургии является агломерационное производство. Аглофабрики выбрасывают в атмосферу около 50% всего количества оксида углерода (СО) и сернистого ангидрида (502), свыше 20% оксидов азота (N0*) и пыли. Обычно аглофабрнки выбрасывают 1—6 млн м3/ч аглогазов, содержащих 17% кислорода, а также вредные вещества: СО—12,5, О2 — ОД МО*—-0,2, пыль — 0,25 г/м3Особая роль в энергосбережении и сохранении минеральных ресурсов принадлежит металлургии — базовой отрасли промышленности, которая практически во всех странах является одной из самых материалои энергоемких отраслей производства. Заключение

Нагревательная печь является теплотехническим агрегатом, предназначенным для осуществления определенного технологического процесса. Основная теплотехническая задача таких печей — передать тепло нагреваемому металлу или отнять тепло у нагретого металла в соответствии с технологией его нагрева или термической обработки. Таким образом, определяющим процессом для печного агрегата является теплопередача к металлу, подвергаемому тепловой обработке, и именно расчет этой теплопередачи есть основа расчета нагревательной печи. Теплопередача к металлу в печах происходит излучением и конвекцией, в распространении тепла внутри металла — теплопроводностью.

Список литературы

Теплотехнические расчеты металлургических печей / Я. М. Гордон, Б. Ф. Зобнин, М. Д. Казяев и; под ред. А. С. Телегина. — М.: Металлургия, 1993 — 368 с. Теплотехнические расчеты металлургических печей / Б. Н. Китаев, Б. Ф. Зобнин, В. Ф. Ратников и; под ред. А. С. Телегина. -

М.: Металлургия, 1970 — 528 c. Теплотехника металлургического производства. Т.2 Конструкция и работа печей / В. А. Кривандин, В. В. Белоусов, Г. С. Сборщиков под ред. В. А. Кривандина — М.: МИСИС, 2001 — 736 с. Сожигательные устройства нагревательных и термических печей. Справочник. В. Л. Гусовский, А. Е. Лифшиц, В.М. Тымчак-М.:Металлургия, 1981. — 272 с.

Дипломное и курсовое проектирование теплотехнических агрегатов: методические указания к оформлению дипломных и курсовых работ /Н.Б. Лошкарёв, А. Н. Лошкарёв, Л.А. Зайнуллин-Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2007.- 50 с. ПРИЛОЖЕНИЕ1it-диаграмма

ПРИЛОЖЕНИЕ 2Значения коэффициента и поправок для расчета характеристик горения топлив приближенным методом

ПРИЛОЖЕНИЕ 3Состав продуктов горения некоторых топлив

ПРИЛОЖЕНИЕ 4Теплосодержание продуктов сгорания топлив I-III группы

ПРИЛОЖЕНИЕ 5Средняя теплоемкость газообразного воздуха и топлива

ПРИЛОЖЕНИЕ 6Значение степени черноты в функции от температуры

ПРИЛОЖЕНИЕ 7Предварительные значения степени черноты в функции от температуры

ПРИЛОЖЕНИЕ 8Значение поправочного множителя к степени черноты водяного пара

ПРИЛОЖЕНИЕ 9Отношение толщины заготовки, прогреваемой сверху, к общей толщине в зависимости от распределения мощности

ПРИЛОЖЕНИЕ 10Средняя теплоемкость и теплопроводность сталей

ПРИЛОЖЕНИЕ 11Рекомендуемые значения в зависимости от температуры внутренней поверхности кладки

ПРИЛОЖЕНИЕ 12Рекомендуемые плотности теплового потока на поверхности водоохлаждаемых подовых труб