Курсовой проект - Расчет термической печи. Исходные данные 5 Расчет горения топлива 6

• Название: Исходные данные 5 Расчет горения топлива 6
• Дата: 24.04.2021
• Размер: 320.21 Kb.
• Имя файла: Курсовой проект - Расчет термической печи.docx
• Тип: Реферат; #198306

Содержание
Введение 4

Исходные данные 5

1. 
   Расчет горения топлива 6
   
2. 
   Определение размеров рабочего пространства печи . 9
   
3. 
   Расчет внешнего теплообмена в рабочем пространстве печи10
   
4. 
   Расчет времени нагрева заготовок13
   
5. 
   Уточнение основных размеров рабочего пространства печи 14
   
6. 
   Тепловой баланс печи 15
   

Заключение 18

Список использованной литературы 19

КАМЕРНАЯ ПЕЧЬ, ТОПЛИВО, ЗАГОТОВКА, ТЕПЛОПЕРЕДАЧА, СВОД, ПОД, РАБОЧАЯ КАМЕРА, ТЕПЛОИЗОЛЯЦИЯ, ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС, ТЕПЛОПОТЕРИ, ПРОДУКТЫ СГОРАНИЯ


Объект – камерная нагревательная печь.
Цель – ознакомление с конструкцией проектируемой печи и ее основными элементами, овладение методикой расчета и основами проектирования камерных печей, а также закрепление теоретических и практических знаний, полученных при изучении дисциплины.

Введение
Высокотемпературные процессы лежат в основе важнейших производств в черной и цветной металлургии, нефтяной и нефтехимической промышленности, производства строительных материалов и осуществляются в промышленных печах. Тепловая работа печи протекает в ее рабочем пространстве, где одновременно происходит процессы горения и передача тепла от источника к поверхности нагреваемого материала. Производительность печи, а также форма и размеры ее рабочего пространства зависят от свойств, размеров и режима нагрева изделий, их размещения в печи, выбор способа сжигания топлива и других факторов. Нагреваемые изделия в печах в большинстве случаев располагаются на поду печи. Процесс передачи тепла от факела к поверхности нагреваемого материала протекает в результате излучения на поверхность материала и омывания нагреваемых тел потоком продуктов сгорания топлива. В соответствии с этим рабочее пространство печи должно быть рассчитано и спроектировано так, чтобы обеспечить условия полного сжигания топлива и интенсивность теплообмена продуктов сгорания топлива с поверхностью нагреваемого материала. Режим работы нагревательных печей определяется характером изменений температуры во времени и в рабочем пространстве печи теплового потока, падающего на металл. Режим нагрева, при котором температура изменяется по длине рабочего пространства, называется методическим, а печи, работающие в этом режиме, - методическими. В таких печах, как правило используется принцип противоточного движения металла и продуктов горения, что позволяет более равномерно нагревать изделие и обеспечить более полное использование тепловой энергии продуктов горения топлива в рабочем пространстве печи. Эти печи обычно имеют рабочую камеру удлиненной формы, в виде туннеля постоянного или переменного сечения, а топливосжигающее устройство располагается преимущественно на торцовой стене печи, противоположной садочному окну. Рабочее пространство таких печей разделяется на две зоны: предварительного подогрева металла (методическая зона), интенсивного нагрева (сварочная зона) и выдержки металла с целью выравнивания температур по сечению слитка (томильная зона). Количество зон и тепловой режим каждой из них выбирают в соответствии с требуемым режимом нагрева заготовок.

Расчет горения топлива
По выбранному составу топлива последовательно определяем:
Теоретическое количество воздуха, необходимое для сгорания 1 м³ природного газа:




Действительное количество воздуха необходимое для сгорания 1 м³ природного газа, с учетом коэффициента избытка воздуха:


Количество и состав продуктов полного сгорания по отдельным компонентам при сжигании природного газа:
















Суммарное количество продуктов горения:


Процентный состав продуктов горения:







Калометрическая температура горения:

,
где - низшая теплота сгорания топлива;

- энтальпия топлива при температуре ;

- энтальпия воздуха при температуре ;

, , , - объемная теплоемкость при температуре ;
Низшая теплота сгорания для газообразного топлива:




Энтальпия топлива при температуре :

- объемная теплоемкость топлива при температуре


_{Энтальпия воздуха при температуре} ;

- объемная теплоемкость воздуха при температуре


Принимаем калометрическую температуру горения .
Калометрическая температура горения:


Так как рассчитанное значение отличается от принятого значения менее чем на 30 , то эта величина не уточняется.
Эффективная температура:


где

1. 
   Определение размеров рабочего пространства печи
   

Принимаем величину активной площади пода равной:


Число заготовок, одновременно находящихся на поду:


где - площадь одной заготовки

Укладываем заготовки в три ряда.
Длина пода:


где - зазор между заготовками

Ширина пода:


Действительная площадь пода:


Коэффициент загруженности пода:


Высота рабочего пространства печи:


где - опытный коэффициент

2. 
   Расчет внешнего теплообмена в рабочем пространстве печи
   

Эффективная толщина газового слоя:


где - объем рабочей камеры печи за вычетом объема занимаемого металлом

- площадь поверхности стен и свода печи

- площадь поверхности пода







Температура дымовых газов:






Парциальные давления компонентов продуктов горения:




Произведения парциального давления и эффективной толщины:




Поправочный коэффициент для водяных паров:


Степени черноты компонентов продуктов горения:








Степени черноты продуктов горения:






Приведенный коэффициент излучения:


где - коэффициент излучения абсолютно черного тела

- степень черноты металла

- угловой коэффициент





Температуры заготовок в промежуточных точках интервала нагрева:






Коэффициенты теплоотдачи на границах интервалов:







Средние значения коэффициентов теплоотдачи:




Суммарные коэффициенты теплоотдачи:

3. 
   Расчет времени нагрева заготовок
   

Критерий Био:


где - расчетная толщина изделия

- коэффициент теплопроводности заготовок,



Время нагрева:


где - теплоемкость металла,

- плотность изделий

- коэффициент формы тела

- коэффициент массивности




Общее время нагрева:

4. 
   Уточнение основных размеров рабочего пространства печи
   

Уточненное число заготовок:


где - масса одной заготовки,

Уточненная активная площадь:


Отношение активных площадей:


Найденное значение активной площади отличается менее чем на 15% от первоначально принятой активной площади.

5. 
   Тепловой баланс
   

Расход теплоты на нагрев металла:


Теплота, теряемая через кладку печи:


где - коэффициент теплоотдачи от кладки к окружающей среде

- коэффициент теплоотдачи от продуктов горения к кладке

- толщина соответствующего слоя кладки

- коэффициент теплопроводности материала кладки

- средняя площадь поверхности кладки














- коэффициент теплопроводности изоляции

- коэффициент теплопроводности кладки


Теплота, теряемая излучением через открытые окна и щели:


где - площадь поверхности окна

- коэффициент диафрагмирования

- доля времени, в течение которого окно открыто, по отношению к общему времени пребывания металла в печи

Расход топлива:


где - удельный тепловой эффект окисления железа

- величина угара металла

Теплота от сжигания топлива:


Теплота экзотермических реакций:


Физическая теплота топлива:


Физическая теплота воздуха:


Теплота уходящих газов:


Неучтенные потери:



Приход теплоты:


Расход теплоты:



Удельный расход топлива:


Коэффициент использования топлива:


Таблица 1.

Тепловой баланс печи

Приход теплоты			Расход теплоты
Статьи прихода	кВт	%	Статьи расхода	кВт	%
	531.5	82.45		347.68	53.94
	0.494	0.08		251.81	39.06
	53.29	8.27		16.07	2.49
	59.33	9.20		21.53	3.34
				7.52	1.17
Всего:	644.61	100	Всего:	644.61	100

Заключение
В процессе выполнения данной работы ознакомились с конструкцией и принципом действия камерной нагревательной печи. В результате расчетов получили основные размеры рабочей камеры печи ширина 1.5 м, длина 2.04 м и высота 0.839 м. Так же ознакомились с методикой составления теплового баланса для методических печей. Ознакомились с методикой расчета и проектирования рабочей камеры печи. В результате расчета расхода топлива (b=0.030 кг у.т./кг материала) получили значение термического КПД тепловой работы агрегата η=65.42%. Так же выяснили, что теплота, уносимая отходящими продуктами горения равна 251.806 кВт. Данное количество теплоты можно использовать для подогрева воды на промышленные нужды или использования коммунально-бытовыми потребителями, установив водотрубный котел-утилизатор (внутри по трубам движется вода, снаружи в межтрубном пространстве – отходящие технологические газы).

Список использованной литературы

1. 
   Теплотехнические расчеты высокотемпературных установок. Мусатов Ю.В., Серов Д.Ю., Прелатов В.Г. С.: СГТУ, 2003 – 32 с.
   
2. 
   Васильев Ю.А. Теплотехнические расчеты промышленных печей: Учеб. пособие. С.: СПИ, 1984 – 76 с.
   
3. 
   Щукин А.А. Промышленные печи и газовое хозяйство заводов. М.: Энергия, 1973 – 223 с.
   
4. 
   Высокотемпературные теплотехнологические процессы и установки. Под ред. А.Д. Ключникова. М.: Энергоатомиздат, 1989 – 336 с.
   
5. 
   Казанцев Е.И. Промышленные печи. Справ. рук-во. М.: Металлургия, 1978 – 367 с.
   
6. 
   Тепловой расчет котельных агрегатов. Нормативный метод. СПб.: НПО ЦКТИ, 1998 – 256 с.
   
7. 
   Теплотехнический справочник. Под ред. В.Н. Юренева, П.Д. Лебедева. М.: Энергия, 1976 – 869 с.
   
8. 
   Троянкин Ю.В. Проектирование и эксплуатация огнетехнических установок. М.:Энергоатомиздат, 1988 – 257с.