Расчёт камерной печи для термообработки

ок. = 0,01 * 5652 * mм где.

mм — количество каждого окисленного элемента металла.

Qхим. ок. = 0,01 * 5652 * 0,6 = 33,9 Вт Статьи расхода Теплота необходимая для нагрева металла, Вт.

Qпол = Cм * (tмк — tмн) * mм где.

Cм — средняя удельная теплоемкость металла в интервале tмк — tмн,.

Дж/(кг * С).

tмк, tмн — конечная и начальная температура металла, оС.

mм — масса нагретого или расплавленного металла (производительность печи), кг/с.

mм = G/3600 кг/с.

G — часовая производительность печи кг/ч.

mм = 2150/3600 = 0,6 кг/с См = 703 Дж/(кг * С).

Qпол = 703 * (800 — 20) * 0,6 = 329 004.

Вт Физическая теплота продуктов горения топлива, Вт.

Qп.г. = Cп.г. * tп.г. * V/п.г. * B.

где Сп.г. — удельная теплота продуктов горения при tп.г., Дж/(кг * оС).

tп.г. — температура продуктов горения, оС.

V/п.г. — единицы топлива, м3/м3.

Сп.г. = 1410.

Дж/(кг * оС).

tп.г. = 1400 оС.

V/п.г. = 11,06 м3/м3.

Qп.г. = 1410 * 1400 * 11,06 * В = 21 832 440 * В Вт Потери теплоты теплопроводностью через кладку, Вт.

Qкл = K * Fкл * (tпеч — tв) где К — коэффициент теплопередачи от печного пространства в окружающий воздух через стенку, Вт/(м2 * С).

α1 -коэффициент теплопроводности конвекцией от газов к металлу,.

α1 = 130,3 Вт/(м2 * С).

α2 — коэффициент отдачи конвекцией в среду от наружных стен печи в окружающую среду, α2 = 20 Вт/(м2 * С).

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 * С).

λ1 = 0,84 + 0,6 * 10−3 * tср.ш. Вт/(м2 * С).

tср.ш. — средняя температура огнеупорного слоя из шамотного кирпича, оС.

tср.ш. = tп + tн/2.

tср.ш. = 850+60/2 = 455 С.

λ1 = 0,84 + 0,6 * 10−3* 455 = 1,113 Вт/(м2 * С).

λ2 — коэффициент теплопроводности диатомитного кирпича, Вт/(м2 * С).

λ2 = 0,11 + 0,232 *10−3 * tср.д.

tср.д. — средняя температура слоя из диатомитного кирпича, С.

tср.д. = tср.ш.+20/2.

tср.д. = 455+20/2 = 237,5 С.

λ2 = 0,11 + 0,232 *10−3 * 237,5 = 0,1651 С К = Вт/(м2 * С).

Qкл = 1,1 * 179,54 * (900 — 20) = 173 794.

Вт.

Потери теплоты излучением через открытые окна и отверстия, Вт.

Qи = Со * (Тпеч/100).

4 * Fок * Ф * τ.

где.

Fок площадь открытого окна, м2.

Fок = 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).

Со — коэффициент излучения абсолютно черного тела, Вт/(м2 * С) Со = 5,76 Вт/(м2 * С) Тпеч — температура печи конечная, С Тпеч = 900 +273 = 1173 С.

Qи = 5,76 * (1173/100).

4 * 1,36 *0,6 * 1 = 88 982.

Вт Теплота, затрачиваемая на нагрев транспортирующих устройств, Вт.

Qтр = Cтр * (tктр — tнтр) * mтр где Стр — средняя удельная теплоемкость транспортирующих устройств в интервале температур tктр — tнтр, Дж/(кг * оС) Стр = 595 Дж/(кг * оС).

tктр, tнтр — конечная и начальная температуры транспортирующих устройств,.

tктр = 1100 С.

tнтр = 20 С.

mтр — масса транспортирующих устройств, проходящих через печное пространство в единицу времени, кг/с.

mтр = 0,2 * Рсад Рсад — садка печи, кг/с Рсад = G * τ об Рсад = 2150 * 3,2 = 6880 кг Рсад = 6880/3600 = 1,9 кг/с.

mтр = 0,2 * 1,9 = 0,38 кг/с.

Qтр = 595 * (1100 — 20) * 0,38 = 176 358.

Вт.

Неучтенные потери обычно принимают равными 10 — 15% от суммы всех потерь теплоты, за исключением полезно затраченной, Вт.

Qнеучт = 0,1/0,2 * (Qрасх — Qпол).

Qнеучт = 0,1/0,2 * (21 832 440 *В + 768 136 — 329 004) = 0,5 * (21 832 440 * В + 439 132)= 0,5 * 21 832 440 * В + 0,5 * 439 132 = 10 916 220 * В + 219 566.

Вт Приравнивая сумму статей прихода к сумме статей расхода, находим расход топлива, В м3/с.

34 699 000 * В + 4 015 440 * В + 33,9 = 329 004 + 21 832 440 * В + 1 173 794 +.

+ 88 982 + 17 358 + 10 916 220 * В + 219 566;

38 714 440 * В + 33,9 = 984 704 + 32 748 660 * В;

38 714 440 * В — 3 2 748 660 * В = 984 704 — 33,9;

5 965 780 * В = 984 670,1;

В = 984 670,1/5 965 780.

В = 0,165 053 м3/с.

Таблица теплового баланса.

3.6 Тепло-технические показатели печи.

После составления теплового баланса печи определяем следующие основные теплотехнические показатели: коэффициент полезного действия печи (КПД) η, идеальный расход тепла (q), идеальный расход топлива (В).

Наиболее важной величиной является удельный расход условного топлива, который характеризует степень теплотехнического совершенства печи.

Термический коэффициент полезного действия печи, %.

ηкпд = Qпол/Qхим.

ηкпд = 329,004/5684 = 5,8%.

Идеальный расход тепла, кВт/(кг/ч).

q = Qхим/P.

q = 5684/671,9 = 8,5 кВт/(кг/ч) Удельный расход условного топлива, кг/ч.

P = G/τоб.

P = 2150/3,2 = 671,9 кг/ч Идеальный расход топлива, кг условного топлива/т стали В = Qхим/Р * 29 * 310.

В = 5684/671,9 * 29 * 310 = 76 кг условного топлива/т стали.

4.

Заключение

.

Для безопасности 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.

При резком снижении давлении газа воздух через горелки может попасть в газопровод и образовать взрывчатую смесь. Для предупреждения этого необходимо газопровод и печь отключать при давлении менее 200 — 400 Н/м2.

Взрывчатая смесь образуется во время ремонта при плохой продувке газопровода или при проникновении в него газа через не плотности в задвижках. Во избежание этого надо устанавливать заглушку, отсекающую ремонтируемый участок газопровода от действующей сети, и своевременно продувать его.

Взрывчатая смесь образуется при попадании в воздухопровод газа или паров мазута через горелку при небольшом давлении воздуха, а также при не правильном пуске печи с отключенным вентилятором, т. е. когда вначале подают газ и поджигают его, а затем включают вентилятор. При этом газ может проникнуть в воздухопровод и образовать взрывчатую смесь, попадание которой на костер, горящий в печи, или факел запальника приводит к взрыву.

Для предупреждения взрывов при пуске печи предварительно включают вентилятор, продувают воздухопровод, а затем уже включают горелки.

Взрывы газов в печи, топке и борове могут произойти в следующих случаях:

— при недостаточной плотности запорных задвижек у горелок, через которые газ просачивается и заполняет печь;

— при нарушении инструкции при пуске печи, когда вначале подают газ, а потом подносят к горелке факел, который может погаснуть;

— в низкотемпературных печах, работающих при температурах не выше 500оС (ниже предела воспламенения газа), когда газ подается с избытком; при этом газ, не успевший сгореть в топке, может образоваться взрывчатая смесь в рабочем пространстве печи;

— при прекращении горения топлива в низкотемпературных печах с автоматическим регулированием температуры при выключении и включении горелок;

— при работе печи с недостатком воздуха, когда топливо, не сгорающее в печи, смешивается в боровах с воздухом, засасываемым через не плотности в шиберах и кладке, и образует взрывчатую смесь;

— при испарении мазута, когда его подают в большом количестве, особенно в начальный период пуска печи; при испарении его образуется взрывчатая смесь.

При перекрытии вентилей, установленных на трубах, подающих и отводящих воду от водоохлаждающей арматуры (рам, заслонок, глиссажных труб), оставшаяся в арматуре вода испаряется, давление в трубах резко повышается, что может привести к разрыву вентилей. Для предупреждения этого регулировочные вентили следует устанавливать только на трубах, подводящих воду к арматуре; на трубах, отводящих ее, их устанавливать нельзя.

Цилиндры пневмотолкателей и подъемников могут взорваться в том случае, если толщина их стенок мала, и не рассчитана на давление, оказываемое на стенки. Разрывы чугунных крышек и взрыв цилиндров особенно опасны.

Во избежание взрывов пневмоцилиндров толщину стенок следует определять расчетом. После сборки цилиндры должны подвергаться особым гидравлическим испытаниям при повышенном давлении. Испытывать их компрессорным воздухом или паром запрещается.

Взрыв в селитровых ваннах может произойти при прогорании стенок тигля. При температуре выше 600оС селитра интенсивно испаряется, осаждается на одежде персонала, обслуживающего ванны, стенах здания и оборудовании, что не безопасно. Поэтому при эксплуатации селитровых ванн необходимо соблюдать правила по технике безопасности. Нельзя использовать ванны с наружным обогревом, они должны быть с внутренним обогревом специальными трубчатыми электронагревателями. Должно быть исключено попадание в селитру аммонийных и фосфатных солей, алюминиевой и магниевой стружки и органических соединений, с которыми, соединяясь, селитра образует взрывчатые соединения.

В масляных ваннах возможны перегрев и воспламенение масла. Для безопасной работы температура воспламенения масла должна быть на 80 — 100оС выше температуры нагрева деталей. В масляных ваннах имеются устройства для гашения пламени паром и сливные баки для аварийного спуска масла.

Для предупреждения перегрева селитры или масла предусмотрены автоматическое регулирование температуры и автоматическая сигнализация, предупреждающие обслуживающий персонал о повышении температуры селитры или масла выше допустимой.

При разогреве соль, застывшая на дне холодной соляной ванны, быстро плавится, тогда, как верхние ее слои находятся еще в твердом состоянии. При этом объем расплавленной соли увеличивается, гидростатическое давление на стенки тигля повышается, и он может взорваться. Во избежание этого соль в ваннах нельзя доводить до полного затвердевания. Если же она затвердела, то, используя специальные приспособления, расплавляют верхние слои соли.

Влага в виде льда, снега или воды, попадая в расплавленную ванну, быстро испаряется, что приводит к взрыву и выбросу соли из ванны. Для предупреждения взрывов запрещается загружать ванну деталями, поверхность которых покрыта льдам или снегом. Во избежание попадания влаги селитровые, и масляные и щелочные ванны снабжают крышками и экранами.

1. Телегин А. С., Лебедев А. Н. Конструкция и расчет нагревательных устройств. — М.: Машиностроение, 1975.

2. Долотов Г. П., Кондаков Е. А. Печи и сушила литейного производства: 3-е изд., перераб. И доп. — М.: Машиностроение, 1990.

3. Сомов В. В. Котельные установки / ВИСИ.

СПб., 1996.

4. Эстеркин Р. И. Котельные установки. Курсовое и дипломное проектирование: Учеб. пособие.

Л.: Энергоатомиздат, 1989. 280 с.

5. Тепловой расчет котельных агрегатов. Нормативный метод. — М.:Энергия, 1973. -295 с.

6. Урушев М. В. Теплофизические свойства рабочих тел и материалов / ЛВВИСУ.

СПб., 1978.