Расчет камерной нагревательной печи.. РГР1 высокотемп. уст.. Расчет камерной нагревательной печи

Название	Расчет камерной нагревательной печи
Анкор	Расчет камерной нагревательной печи
Дата	28.11.2022
Размер	46.67 Kb.
Формат файла
Имя файла	РГР1 высокотемп. уст..docx
Тип	Контрольная работа #817340

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПРОМЫШЛЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И ДИЗАЙНА»

ВЫСШАЯ ШКОЛА ТЕХНОЛОГИИ И ЭНЕРГЕТИКИ

Институт энергетики и автоматизации

Кафедра промышленной теплоэнергетики

Контрольная работа

по дисциплине «Проектирование и эксплуатация высокотемпературных установок»
на тему:

Расчет камерной нагревательной печи.

Вариант

Выполнил	студент учебной группы
	(фамилия, имя, отчество)
Проверил	Доцент
(должность, фамилия, имя, отчество)

Санкт-Петербург

2 022
Исходные данные:

Диаметр d=0,50 м

Длина l=2,0 м

Количество заготовок в печи, шт. =5

Температура заготовки, ℃

Начальная =20

Конечная (поверхности) =1210

Температура печи, ℃ =1225

Расчет горения топлива
Теплота сгорания топлива

Теоретически необходимое количество воздуха

Действительное количество воздуха

Количество продуктов полного горения топлива:

+1,24

)+1,24(

;

Процентное содержание компонентов в дымовых газах:

Теоретическая температура горения топлива

Действительная температура горения

Плотность продуктов горения

Здесь:

– процентное содержание в топливе (по массе) углерода, водорода, кислорода, серы и влаги;

– влагосодержание сухого воздуха (кг/м³);

– коэффициент избытка воздуха (

);

– объем компонентов в продуктах горения;

– полный объем продуктов горения;

– процентное содержание компонентов в продуктах горения;

– температура топлива (для мазута обычно

);

– средняя удельная теплоемкость топлива при температуре

;

– средние удельные теплоемкости воздуха и продуктов горения, кДж/(м³∙К) (приложение 2);

– пирометрический коэффициент (

Расчет внешнего теплообмена

Поскольку температура печи выше 1000℃, то основным видом внешнего теплообмена в рабочем пространстве печи будет радиационный. Задачей его расчета является нахождение приведенного коэффициента излучения системы газ – кладка – металл для возможных значений температуры газа (продуктов горения топлива) в рабочем пространстве печи, а также нахождение приведенного коэффициента излучения системы печь – металл.

Степень черного газа может находиться либо с помощью графиков, приведенных в литературе, например, [2], рис. 154 – 158, либо по формулам:

Где

– коэффициент, учитывающий увеличение излучательной способности факела за счет сажистых частиц,

– спектральный коэффициент ослабления, отнесенный к суммарному излучению углекислоты и водяного пара, м^-1;

– суммарное парциальное давление излучающих газов, доли единицы (

);

– эффективная толщина излучающего слоя газов, м.

Спектральный коэффициент ослабления излучения определяется по формуле Гурвича А. М.:

где

– парциальное давление водяных паров;

– температура газа, К.

Эффективная толщина излучающего слоя газов находится:

где

– объем излучающего газа, м;

– площадь поверхности кладки и металла, ограничивающих газовый объем, м².

Так как температура газа может превышать температуру печи примерно на 100 - 150℃ (в начальный момент нагрева), то степень черноты газа рекомендуется определять для трех-четырех значений температур, охватывающих возможный диапазон изменения температуры газа. Например, если температура печи 1200℃, то степень черноты газа рекомендуется определять при температурах 1200, 1300 и 1400℃.

Приведенный коэффициент излучения газ – кладка – металл определяется для этих же значений температур газа (при и ):

где

Приведенный коэффициент излучения системы печь – металл

где

;

.

Здесь:

– коэффициент излучения абсолютно черного тела,

;

– угловые коэффициенты металла на металл, кладки на кладку и т.д.;

– степень черноты поверхности металла,

Расчет нагрева металла

Целью расчета нагрева металла является определение следующих параметров: времени нагрева, изменения температуры поверхности и центра заготовки, разности температур между поверхностью и центром заготовки, температуры газов и теплового потока на поверхности заготовки.

Рассмотрим расчет нагрева металла по методу тепловой диаграммы [3]. Ведь диапазон температур нагрева рекомендуется разбивать на несколько интервалов. Обычно принимают три интервала. Границу интервалов температур определяют, исходя из возможности получения близких значений времени нагрева для этих интервалов. По окончании расчетов строятся температурная и тепловая диаграммы нагрева металла.

На температурной диаграмме указывается изменение за время нагрева температуры газа, печи, поверхности и середины (центра) заготовки. На тепловой диаграмме дается изменение удельного теплового потока на поверхности заготовки во времени.

Рекомендуется последовательность расчета нагрева металла приведена ниже.

Первый интервал (t = 20 – 1000 ℃)

Тепловой поток в начале интервала

Тепловой поток в конце интервала

Средний тепловой поток в интервале

Ориентировочное значение разности температур между поверхностью и центром заготовки в конце интервала

Ориентировочное значение температуры центра заготовки в конце интервала

Уточнение значений:

Коэффициента теплопроводности металла

Разности температур по сечению заготовки

температуры центра заготовки

средней температуры металла по массе в интервале

Коэффициент

Приращение энтальпии заготовки за интервал

Время нагрева первого интервала

Температура газа в начале интервала

Температура газа в конце интервала

Приведем порядок расчета начального участка нагрева.

Инерционное время
Коэффициент
Коэффициент теплоотдачи в начале интервала
Число Био
Число Фурье

Относительная разность температур поверхности и центра цилиндрической заготовки в конце начального участка нагрева может быть определена при Fo=0,125 из приложения 3.

Температура поверхности заготовки

Температура центра заготовки в конце начального участка нагрева

Разность температур между поверхностью и центром заготовки

.

Расчет 2-го интервала проводится аналогично, но расчета начального участка нагрева для него выполнять не нужно, так как при τ >

наступает область регулярного режима нагрева.

Здесь приняты обозначения: R – радиус заготовки, м;

– коэффициент формы тела (для цилиндра

);

– коэффициент усреднения теплового потока по толщине тела;

– коэффициент усреднения температуры по толщине заготовки;

– температура печи, поверхности заготовки в начале и конце первого интервала, K;

– температура печи, поверхности заготовки в конце первого интервала, центра в конце первого интервала, средняя температура по сечению заготовки в конце первого интервала, средняя температура по сечению заготовки в начале первого интервала, поверхности в начале первого интервала, ℃;