Расчет тепловой работы методической печи

4, соответствует теплосодержание отходящих газовtг0=1305 кДж/м3.Удельныетеплопотери с отходящими газами составятq2=iг0Vα=13.05*12.15=15 856кДж/м3.

3.6 Определение теплоты экзотермических реакцийQэкз=0,01Рругqэкз=566 кВт.

3.7 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.

3.8 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.4 Выбор размеров и количества топливосжигающих устройств4.

1 Томильная зона

В этой зоне для осуществления выдержки с целью выравнивания температуры по сечению заготовки необходимо иметь одинаковую температуру газов по всему объему. Для осуществления этого требования стремятся располагать горелки в торце зоны как можно чаще по ширине печи, выдерживая рекомендуемые расстояния между осями горелок. При ширине печи D=2,6 м устанавливаем 3 горелки, расстояние между осями которых составит 0,8 м. При общем расходе топлива в зоне III Вш=0,032м3/с производительность одной горелки составит bг0=Вш/3=0,011м3/с.Объем газа при действительных условиях составит: bг=bг0(1+βtг)= 0,011(1+30/273)=0, 01м3/с.Объем воздуха, подаваемого в горелку при действительных условиях: Vв=Lα·bг0(1+ βtг)=11,36·0,011(1+350/273)=0,29м3/с.Диаметр газового сопла dгпри допустимой скорости газа при действительных условиях Wг=80 м/с составит:

Округляем до dг=14мм

Определяем диаметр носика горелки dнгпри допустимой действительной скорости смесиWсм=25…30 м /c:Выбираем горелку ДСВ120Давление газа перед горелкой должно составлять Рг= 1,7 кПа, а давление воздуха Рв=0,8 кПа.

4.2 Верхняя сварочная зона

Полагаем, что в верхней сварочной зоне должно быть размещено 2 горелки с расстоянием между осями 1 м. Тогда расход топлива на одну горелку составит: bг=bг0(1+βtг)=0,067м3/с.Количество воздуха, подаваемого в горелку при действительных условиях: Vв=Lα·bг0(1+ βtг)=1,56м3/с.Диаметр газового сопла dгпри допустимой скорости газа при действительных условиях Wг=80 м/с составит:

Определяем диаметр носика горелки:

Округляем до =290мм.Выбираем горелку ДНБ 290. При относительной длине факела lф/≈25 таких горелок, определяем длину факела у выбранной нами горелки lф=25=25·0,29=7,25 м. Факелы горелок верхней сварочной зоны, направленные под углом 25 градусов к поверхности нагреваемого металла, обладают свойством настильности, что увеличивает их абсолютную длину на 20…25%.Окончательная длина факела верхних горелок сварочной зоны составит lф0=1,2·7,25=8,7. Поэтому для установки принимаем выбранные горелки ДНБ290. Давления воздуха и газа перед горелками верхней части зоны II должны быть такими же, как и перед горелками III зоны.

4.3 Нижняя сварочная зона

Полагаем к установке 2 горелки, тогда расход топлива на одну горелку составит: bг0=Вниз (2·3600)=540 ∕ 2·3600=0,075м3/с.Объем газа при действительных условиях: bг=bг0(1+βtг)=0,075(1+30/273)=0,083м3/с.Количество воздуха, подаваемого в горелку при действительных условиях: Vв=Lα·bг0(1+ βtг)=11,36·0,083(1+350/273)=2,15м3/с.Диаметр газового сопла dгпри допустимой скорости газа при действительных условиях Wг=80 м/с составит:

Определяем диаметр носика горелки:

Выбираем горелку ДНБ 340. При относительной длине факела lф/≈25 таких горелок, определяем длину факела у выбранной нами горелки lф=25=25·0,35=8,75 м. Факелы горелок верхней сварочной зоны, направленные под углом 25 градусов к поверхности нагреваемого металла, обладают свойством настильности, что увеличивает их абсолютную длину на 20…25%.Окончательная длина факела верхних горелок сварочной зоны составит lф0=1,2·8,75=10,5. Однако в этой части печи также может присутствовать эффект настильности факела, хотя в меньшей степени, чем вверху, из-за незначительного угла наклона горелок к горизонту. Поэтому выбор горелок для низа печи считаем верным. Давление воздуха и газа перед горелками ДНБ 340 должно быть таким же, как перед верхними. 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