Теплотехнический расчет камерной нагревательной печи
Расчет горения топлива. Определение размеров рабочего пространства печи. Расчет внешнего теплообмена в рабочем пространстве. Расчет времени нагрева заготовок. Уточнение размеров рабочего пространства печи. Тепловой баланс камерной нагревательной печи.
Рубрика | Физика и энергетика |
Вид | курсовая работа |
Язык | русский |
Дата добавления | 06.11.2015 |
Размер файла | 126,0 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Содержание
Введение
Исходные данные
1. Расчет горения топлива
2. Определение размеров рабочего пространства печи
3. Расчет внешнего теплообмена в рабочем пространстве печи
4. Расчет времени нагрева заготовок
5. Уточнение основных размеров рабочего пространства печи
6. Тепловой баланс печи
Заключение
Список использованной литературы
Приложение: Эскиз камерной печи (А3).
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.
Исходные данные
1. Номер варианта: 5.
2. Производительность печи: G=0.6.
3. Размер заготовок: d=60, l=600.
4. Материал: низколегированная сталь.
5. Температура нагрева: .
6. Вид топлива: Березовский природный газ.
, , , ,
7. Температура топлива: .
8. Температура воздуха: .
9. Коэффициент избытка воздуха: .
1. 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
2. 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
3. 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:
4. 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:
5. 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.
6. 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 |
% |
|
1. |
531.5 |
82.45 |
1. |
347.68 |
53.94 |
|
2. |
0.494 |
0.08 |
2. |
251.81 |
39.06 |
|
3. |
53.29 |
8.27 |
3. |
16.07 |
2.49 |
|
4. |
59.33 |
9.20 |
4. |
21.53 |
3.34 |
|
5. |
7.52 |
1.17 |
||||
Всего: |
644.61 |
100 |
Всего: |
644.61 |
100 |
Заключение
В данной курсовой работе был рассчитан процесс горения Березовского природного газа, уточнены размеры печи и составлен тепловой баланс с определением расхода топлива.
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 з=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.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Основы тепловой работы камерной садочной печи для цилиндрических заготовок; характеристика и условия процессов; технологический режим нагрева металла. Расчет параметров внешнего теплообмена, горения топлива, воздушного тракта, к.п.д. и производительности.
курсовая работа [3,9 M], добавлен 07.12.2012Краткое описание секционной печи и ее схема. Расчет теплообмена в рабочем пространстве печи. Тепловой баланс печи по секциям. Расчет горения топлива (состав исходного газа, состав и калориметрическая температура продуктов сгорания). Расчет нагрева труб.
курсовая работа [272,3 K], добавлен 22.01.2013Характеристика секционных печей. Особенности теплопередачи, нагрева металла. Теплообмен в рабочем пространстве печи. Нагрев труб в секции. Расчет горения топлива, тепловой баланс печи. Результаты расчета теплового баланса. Размеры и параметры печи.
курсовая работа [377,3 K], добавлен 07.08.2013Литературный и патентный обзор по теме работы. Расчет полного горения топлива. Расчет нагрева металла в печи и основных размеров печи. Тепловой баланс и выбор горелок. Определение высоты кирпичной трубы. Расчёт сечения борова. Тип и размер футеровки.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 23.05.2010Расчет горения топлива. Объёмы компонентов продуктов сгорания, истинная энтальпия. Время нагрева металла в печи с плоскопламенными горелками. Расчет основных размеров печи. Определение расхода топлива. Выбор горелок для нагрева круглых труб в пакетах.
контрольная работа [364,2 K], добавлен 07.08.2013Конструкции методических печей. Сухая очистка газов. Применение батарейных циклонов. Определение времени нагрева металла в сварочной зоне. Расчет горения топлива. Приход тепла в рабочее пространство печи. Технико-экономические показатели работы печи.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 18.04.2014Описание работы и конструкции печи. Тепловой расчет нагрева металла в индукционной печи. Конструктивный, теплотехнический и электрический расчеты. Определение охлаждения индуктора. Техническая характеристика печи с учетом рассчитанных показателей.
контрольная работа [68,0 K], добавлен 17.07.2010Расчет горения топлива. Определение параметров нагрева металла и теплообмена в печи: в методической, сварочной зоне, время томления металла. Тепловой баланс: расход топлива и тепла, неучтенные потери тепла. Расчет рекуператора для подогрева воздуха.
курсовая работа [338,1 K], добавлен 14.05.2012Состав влажного газа. Определение теоретической и действительной температур горения. Неучтённые потери в рабочем пространстве. Выбор плоскопламенных горелок. Определение основных размеров печи. Зональный тепловой баланс. Расчет высоты дымовой трубы.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 08.06.2014Общая характеристика печи методической толкательной с односторонним нагревом металла, анализ этапов расчета горения топлива. Способы определения размеров рабочего пространства печи. Особенности расчета керамического рекуператора для подогрева воздуха.
курсовая работа [669,6 K], добавлен 21.12.2014