- •Введение
- •Лекция №1 Получение тепловой энергии путем сжатия топлива
- •1.1. Топливо, его виды, основные характеристики.
- •1.1.1. Характеристики состава топлива.
- •1.1.2. Теплота сгорания топлива.
- •1.2. Горение топлива.
- •2.2 Состав и объем продуктов горения.
- •Температура горения топлива.
- •3.2 Теплопередача конвекцией.
- •3.3 Теплопередача излучением.
- •Лекция №4 Особенности теплового излучения газов
- •4.1 Суммарная теплоотдача от продуктов горения и кладки печи к нагреваемому металлу.
- •Лекция №5 Теплопередача теплопроводностью
- •3.6.1 Дифференциальное уравнение теплопередачи теплопроводностью.
- •3.6.2 Теплопередача теплопроводностью при стационарном тепловом состоянии.
- •3.6.3 Теплопередача от одной газовой среды к другой через многослойную плоскую стенку.
- •Вопросы для самоподготовки:
- •Лекция №6 нагрев металла
- •6.1. Определение интервала ковочных температур
- •Допустимый интервал ковочных температур
- •Технологически необходимый интервал температур
- •6.2. Химические процессы, происходящие при нагреве металла Окалинообразование
- •Обезуглероживание стали
- •6.3. Перегрев и пережог стали
- •Лекция №7 Температурные напряжения при нагреве
- •Определение времени нагрева заготовок.
- •7.2. Разделение заготовок на категории “тонких” и “массивных” при определении времени нагрева.
- •7.3. Определение времени нагрева “тонких” заготовок.
- •7.4. Определение времени нагрева решением уравнения теплопередачи теплопроводностью.
- •График Будрина д.В для центра цилиндра.
- •Теплоизоляционные материалы
- •Общестроительные материалы.
- •8.2. Классификация печей
- •8.3. Основные виды печей и их характеристика Камерные печи
- •Методические печи
- •8.4. Элементы конструкции, узлы и агрегаты печи Фундаменты и каркасы
- •Футеровка печи
- •Устройства для сжигания топлива
- •Устройство для удаления продуктов горения
- •Устройства для подогрева воздуха и газа
- •Лекция №9 Средства механизации работы печей
- •9.1. Контроль и автоматическое регулирование теплового режима печей
- •9.2. Автоматическая система регулирования (аср)
- •Лекция №10 Тепловой баланс и характеристики тепловой работы пламенной печи
- •10.1. Уравнение теплового баланса
- •10.2. Правила пуска и техника безопасности при работе пламенных печей.
- •11.2. Косвенный нагрев металлических заготовок Электрические печи сопротивления
- •Нагрев в расплавленных слоях (соляные ванны)
- •Нагрев в электролите
- •11.2. Установки прямого электронагрева. Электроконтактные нагревательные установки
- •11.3. Расчет установки электроконтактного нагрева.
- •Лекция №12 Индукционные нагревательные устройства
- •12.1. Электрические схемы индукционных установок
- •12.2. Индукционный нагреватель.
- •12.3. Методика расчета индукционной нагревательной установки.
- •12.4. Техника безопасности при обслуживании электрических нагревательных устройств.
- •Вопросы для самоподготовки:
- •Заключение
- •Библиографический список
- •Оглавление
- •394026 Воронеж, Московский просп., 14
2.2 Состав и объем продуктов горения.
По содержанию газообразных составляющих топлива и воздуха можно представить состав продуктов горения.
(9)
Последняя составляющая – вследствие того, что коэффициент расхода воздуха более 1.
1.3.2.1 Образование .
(10)
Образование
Из реакции следует, что 1 образует 1
Тогда .
Образование
.
Из реакции следует, что 1 образует m
Тогда .
- из топлива, то есть .
Откуда .
Образование
образует , следовательно:
образует , следовательно:
образует , следовательно
: вся влага топлива переходит в продукты горения, следовательно:
: вся влага воздуха переходит в продукты горения, следовательно:
Таким образом:
Образование
.
Следовательно
Объем
Объем
.
Пример №6. Определить состав и объем продуктов горения природного газа состава ; ; ; . Влажность воздуха 11г/м3, влажность газа 8г/м3, коэффициент расхода воздуха . Влажный состав – пересчет в примере 5.
; ; ; .
Процентное содержание составляющих продуктов горения:
Итого 100%.
Температура горения топлива.
Температура горения топлива это температура внутри факела пламени.
Может быть измерена с помощью пирометра, или рассчитана исходя из количества тепла, выделившегося при горении топлива – калориметрическая температура.
Она не учитывает теплообмен факела с окружающей средой и считается, что вся тепловая энергия идет на нагрев продуктов горения. Вводится понятие энтальпия – теплосодержание 1 м3 продуктов горения - .
. (11)
Тепловой баланс:
. (12)
, (13)
где - теплоемкость продуктов горения;
- калориметрическая температура горения;
- теплоемкость топлива;
- температура топлива;
- теплоемкость топлива;
- температура воздуха;
- низшая теплота сгорания топлива.
Но теплоемкость зависит от температуры, поэтому расчет ведется путем последовательного приближения.
Задается , по справочнику определить продуктов горения и рассчитать , сравнить и .
Если больше , то принять температуру на 100ос меньше: и определить при этой температуре. Определить при этих условиях.
Если меньше , то - больше , то
Пример №7. Определить калориметрическую температуру горения природного газа, сухой состав которого, а также влажность газа и воздуха указаны в примере №6, коэффициент расхода воздуха 1.05. Дополнительные условия: газ и воздух перед сжиганием газа подогреты до температуры 100ос.
Теплотворная способность газа
(14)
; ;
q – тепловой эффект реакции окисления газа, выбирается из справочника.
Энтальпия продуктов горения
(15)
По справочнику при температуре 100ос определяются теплоемкости газов.
; ; ; ;
Тогда:
Теплоемкость воздуха при температуре 100ос составит 1.302 кДж/м3
Тогда
. (16)
Задаемся ориентировочно С . При этой температуре ; ; ;
Определяем .
Сравниваем с . меньше , следовательно, надо принять за . .
Вопросы для самоподготовки:
1. Как определить количество воздуха, необходимого для полного сгорания топлива?
2. Как определить состав и объем продуктов горения?
3. Как определить температуру горения топлива?
Лекция №3
ТЕПЛОПЕРЕДАЧА В РАБОЧЕМ ПРОСТРАНСТВЕ ПЕЧИ
3.1 Основные понятия и определения теории теплопередач.
Тепловое состояние любого объема: твердого тела, системы тел, газа или жидкости в некотором объеме характеризуется распределением температур – температурным полем.
Температурное поле может быть равномерным, если
, (17)
где - температура;
- координаты точки,
Или неравномерным, если указанные условия не выполняются. Может быть стационарным, если
(18)
Или переменным, если
, (19)
где - время.
В неравномерном температурном поле всегда могут быть точки с одинаковой температурой. Геометрическое место точек с одинаковой температурой есть изотермическая поверхность. Направление наибольшего изменения температуры в каждой точке изотермической поверхности есть нормаль к ней. Изменение температуры в направлении нормали к изотермической поверхности – температурный градиент:
, (20)
где n – направление нормали и изотермической поверхности.
В неравномерно нагретом теле происходит перенос тепловой энергии из области с более высокой температурой в область с более низкой температурой.
Количество переносного тепла в единицу времени есть тепловой поток Q, .
Тепловой поток, проходящий через единицу площади изотермической поверхности, есть удельный тепловой поток
, , (20)
где - площадь изотермической поверхности.
Установлено (Фурье), удельный тепловой поток есть функция температурного градиента
, (21)
где - коэффициент пропорциональности, именуемый коэффициентом теплопроводности материала.
(22)
Для изменения теплового состояния одинаковых по массе , но различных по природе тел затрачивается различное количество тепловой энергии. Количество тепловой энергии, необходимое для нагрева тела характеризуется его теплоемкостью
, , (23)
где - количество тепловой энергии.
Обычно теплоемкость относится к единице массы или молекулярной массе
, , (24)
где - удельная теплоемкость
или ,
где - молекулярная масса;
- молекулярная теплоемкость.
Удельная теплоемкость газов может быть определена при постоянном объеме - . Интенсивность изменения температуры при переносе тепла характеризуется коэффициентом температуропроводности -
, , (25)
где - плотность.