- •1.Исходные данные
- •2.Расчет горения топлива
- •3.Определение времени нагрева металла
- •4.Предварительное определение основных размеров печи
- •5.Определение эффективной толщины газового слоя
- •6.Определение времени нагрева заготовок в методической зоне
- •7.Определение времени нагрева в I сварочной зоне
- •8.Определение времени нагрева заготовок во 2 сварочной зоне
- •9.Определение времени нагрева заготовки в томильной зоне
- •10.Определение основных размеров печи
- •11.Тепловой баланс печи
- •12.Подбор горелок
- •13. Расчёт рекуператора.
- •14. Определение потерь напора дымовых газов в дымовом тракте методической печи.
МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Нижегородский государственный архитектурно – строительный университет»
(ННГАСУ)
Факультет инженерно-экологических систем и сооружений
Кафедра теплогазоснабжения
Расчетно – графическая работа
на тему: "Расчет промышленной печи"
Выполнил:
студент 4 курса гр. ТЭ-01 Медведева Е.И.
Руководитель: Пузиков Н.Т.
Нижний Новгород
2013г.
Содержание
1.Исходные данные.....................................................................................................3
2.Расчет горения топлива............................................................................................4
3.Определение времени нагрева металла..................................................................5
4.Предварительное определение основных размеров печи....................................5
5.Определение эффективной толщины газового слоя.............................................6
6.Определение времени нагрева заготовок в методической зоне..........................6
7.Определение времени нагрева заготовок в 1 сварочной зоне.............................9
8.Определение времени нагрева заготовок во 2 сварочной зоне..........................10
9.Определение времени нагрева заготовок в томильной зоне..............................11
10.Определение основных размеров печи..............................................................12
11.Тепловой баланс печи..........................................................................................12
12.Подбор горелок.....................................................................................................15
13.Расчет рекуператора…………………………………………………………….16
14.Определение потерь напора дымовых газов в дымовом тракте методической печи………………………………………………………………………………….21
Список литературы....................................................................................................26
1.Исходные данные
Рассчитать четырех зонную металлическую печь производительностью P = 135 т/ч с нижним обогревом, предназначенную для нагрева слябов заданного сечения до конечной температуры. Топливо - природный газ. Воздух подогревается в керамическом блочном рекуператоре до 450 °С:
-материал сляба - сталь 08;
-размеры заготовок L × B × h = 3500 × 600 × 300;
-конечная температура нагрева заготовки - 1180;
Состав природного газа, %
Метан |
Этан |
Пропан |
Бутан |
Пентан |
Углек. газ |
Азот |
CH4 |
C2H6 |
C3H8 |
C4H10 |
C5H12 |
CO2 |
N2 |
80,8 |
8,8 |
3,9 |
1,8 |
0,4 |
0,8 |
3,5 |
2.Расчет горения топлива
1. Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания:
V0 = 0,0476∙ (2∙ CH4+3,5∙ C2H6+5∙ C3H8+6.5∙ C4H10+8∙ C5H12); м3/ м3
V0 = 0,0476∙ (2∙ 80,8+3,5∙ 8,8+5∙ 3,9+6,5∙ 1,8+8∙ 0,4) = 10,796 м3/ м3
2. Объём трёхатомных газов:
VCO2= 0,01 (СО2 +∑ m CmHn); м3/ м3
VCO2= 0,01 (0,8+80,8+2∙8,8+3∙3,9+4∙1,8+5∙0,4) = 1,201 м3/ м3
3. Теоретический объем азота в продуктах сгорания при сжигании газа:
VN2=0,79∙V0 + 0.01∙N2; м3/ м3
VN2=0,79 ∙ 10,796 + 0,01 ∙ 3,5 = 8,56 м3/ м3
4. Теоретический объём водяных паров при сжигании газа:
V0H20 = 0,01 ∙(2∙CH4+3∙ C2H6+4∙ C3H8+5 ∙ C4H10+6∙ C5H12); м3/ м3
V0H20 = 0,01 ∙(2∙80,8+3∙ 8,8+4∙ 3,9+5 ∙ 1,8+6∙ 0,4) = 2,15 м3/ м3
5. Избыточный объём воздуха:
Vизб = (α-1) ∙ V0; м3/ м3
Vизб = (1,1-1) ∙ 10,796 = 1,08 м3/ м3
6. Избыточный объем водяных паров
VH2Oизб = 0,016 ∙ (α-1) ∙ V0; м3/ м3
VH2Oизб = 0,016 ∙ (1,1-1) ∙ 10,796 = 0,017 м3/ м3
6. Объём сухих продуктов сгорания:
Vсг = VCO2+VN2+Vизб; м3/ м3
Vсг = 1,201+8,56+1,08 = 10,84 м3/ м3
7. Суммарный объем продуктов сгорания:
∑Vг = Vсг+V0H20+VH20изб; м3/ м3
∑Vг = 10,84+2,15+0,017 = 13,01 м3/ м3
8. Объем водяных паров в дымовых газах:
∑VH20 = V0H20+VH20изб; м3/ м3
∑VH20 = 2,15+0,017 = 2,167 м3/ м3
9. Парциальное давление водяных паров, углекислотного газа:
PH20 =∑VH20/∑Vг =2,167/13,01 = 0,167 кПа;
PСО2 = VCO2/∑Vг = 1,201/13,01 = 0,09 кПа
Низшая теплота сгорания:
QH = 358∙CH4+638∙C2H6+913∙C3H8+1190∙C4H10+1465∙C5H12; кДж/м3
где CH4, C2H6, C3H8, C4H10, C5H12 - содержание в природном газе метана, этана, пропана, бутана, пентана в % по объему;
358, 638, 913, 1190, 1465 - низшая теплота сгорания метана, этана, пропана, бутана, пентана на 1% горючего компонента, содержащегося в природном газе.
QH = 358∙80,8+638∙8,8+913∙3,9+1190∙1,8+1465∙0,4 = 40829,5 кДж/м3
3.Определение времени нагрева металла
Принимаем температуру уходящих газов 950°С. Температура в томильной зоне на 50°С выше температуры нагрева металла.
Так как основным назначением методической зоны является медленный нагрев металла до состояния пластичности, температура центра металла при переходе из методической зоны в сварочную должна быть около 500°С.
Разность температур между поверхностью и серединой заготовки для методической зоны прокатных печей могут быть:
∆t = 700∙S, °С
S = 0,5∙δ = 0,5∙0,3 = 0,15 м
где δ - меньший размер сляба, м.
∆t = 700∙0,15 = 105°С
Таким образом, температура поверхности сляба в конце методической зоны около 600°С.