Расчет секционной печи для нагрева труб
Краткое 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.
Рубрика | Физика и энергетика |
Вид | курсовая работа |
Язык | русский |
Дата добавления | 22.01.2013 |
Размер файла | 272,3 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/
Исходные данные
1. Тип и название печи Проходная секционная печь для скоростного нагрева труб
2. Размеры труб
2.1 наружный диаметр dтр=50 мм
2.2 толщина стенки Sтр=1мм
2.3 длина l =12 м
3. Марка стали(плотность, кг/м3) малоуглеродистая, 7850 кг/м3
4. Производительность печи P =0,3 т/ч
5. Число ручьев n=1 шт
Разрыв между трубами в печи м 0,5
6. Температура в 1 секции печи tc 0С выбрать
7. Температура трубы 0С
7.1 начальная tмнач =20 0С
7.2 конечная tмкон =600 0С
8. Топливо
Наименование топлива |
Состав сухого топлива в объемных % |
Влажность W г/м3 |
|||||||||
CH4 |
C2H4 |
C2H6 |
C3H8 |
C4H10 |
C5H12 |
CO2 |
N2 |
Всего |
|||
Природный газ Туймазинского мр |
57,50 |
0,00 |
15,00 |
11,00 |
8,00 |
4,00 |
1,50 |
3,00 |
100 |
28 |
|
9. Температура подогрева воздуха tв =3700С
10. Коэффициент расхода воздуха бв =1,08
11. Тип горелок выбрать
12. Размеры рабочего пространства секции
12.1 длина Lc=1,5 м
12.2 диаметр Dc =1,0 м
13. Размеры рабочего пространства тамбура
13.1 длина Lт=0,5 м
13.2 диаметр Dт=0,5 м
14. Размеры проема между секцией и тамбуром
14.1 диаметр Dпр=0,3 м
14.2 толщина lпр = 0,2 м
15. Футеровка секции
15.1 материал шамотно-волокнистые плиты ШВП-350
15.2 толщина Sс=300 мм
16. Футеровка тамбура
16.1 материал муллитокремнеземистый войлок МКВР-200
16.2 толщина Sт=200 мм
1. Краткое описание печи и ее схема
Секционные печи скоростного нагрева применяют для нагрева больших партий однородного сортамента трубной заготовки и труб диаметром до 200 мм и длиной не менее 2,5--3 м. Иногда в этих печах нагревают квадратную заготовку небольших размеров.
Секционные печи состоят из установленных в одну линию отапливаемых камер. (секций) и расположенных между ними неотапливаемых тамбуров, в которых находятся транспортирующие ролики. Ролики косо расположены, что обеспечивает непрерывное вращение заготовки во время нагрева. Заготовки можно перемещать в печи в один, два или три ряда (ручья). Каждая секция имеет самостоятельное," отопление - и дымоотбор; несколько секций объединяют в общую систему регулирования (зону). Длина секции 1,5-- 1,75 м, поперечные размеры на 0,4--0,6 м больше поперечных размеров нагреваемой заготовки; длина неотапливаемого тамбура 0,35 -- 0,5 м.
2. Расчет теплообмена в рабочем пространстве печи
1. Наружная поверхность трубы (на 1 м длины), м2
2. Внутренняя поверхность кладки (на 1м длины), м2
3. Угловой коэффициент излучения кладки на трубу
4. Приведенный коэффициент излучения, Вт/(м2.К4)
5. Приведенный коэффициент излучения с учетом конвекции, Вт/(м2.К4)
3. Расчет нагрева труб
1. Температура кладки, оС
Принимаем температуру кладки:
2. Температура трубы, оС
· Начальная
· Конечная (задаемся)
· Средняя
3. Теплотворность металла при средней температуре, Вт/(м.К)
4. Средняя теплоемкость металла в интервале температур нагрева,
5. Число Старка
<0,15 --- тело тонкое
6. Коэффициент заполнения печи
где: l- длина трубы, t-разрыв между трубами в печи.
7. Масса одного метра трубы, т/м
т/м
8 Продолжительность нагрева трубы в секции, ч
где: n-число ручьев; Lc-длина секции; M- масса 1 м длины заготовки; P- производительность печи; kз- коэффициент заполнения печи.
9. Коэффициент формы
10. Начальный температурный фактор, К-3
К-3
11. Конечный температурный фактор, К-3
К-3
12. Конечная температура трубы, оС
4. Расчет горения топлива (состав исходного газа, состав и калориметрическая температура продуктов горения)
Пересчет сухую массу на влажную, в исходном топливе появляется H2O (сумма каждой составляющей = 100%)
Таблица №1
Наименование топлива |
Состав сухого топлива в объемных, % |
Влажность W г/м3 |
|||||||||
CH4 |
C2H4 |
С2H6 |
C3H8 |
C4H10 |
C5H12 |
CO2 |
N2 |
Всего |
|||
Природный газ Мухановского м/р. |
57,50 |
0,00 |
15,00 |
11,0 |
8,00 |
4,00 |
1,50 |
3,00 |
100 |
28 |
|
Состав влажного топлива в объемных, % |
|||||||||||
Природный газ Мухановского м/р. |
55,57 |
0,00 |
14,5 |
10,6 |
7,73 |
3,87 |
1,45 |
2,9 |
100 |
||
Дано: n=1,08; Tв=370 оС
а). Определим теплоту сгорания природного газа, пользуясь табличными значениями тепловых эффектов горения горючих компонентов топлива.
б). Определение расхода воздуха необходимого для горения количества и состава продуктов сгорания ведется на 100 м3 исходного топлива, а вычисления делаются в табличной форме.
Реакция окисления горючих компонентов топлива:
CH4+2O2=2H2O(пар)
С2H4+3O2=2CO2+2H2O(пар)
C2H6+7/2O2=2CO2+3H2O(пар)
C3H8+5O2=3CO2+4H2O(пар)
C4H10+13/2O2=4CO2+5H2O(пар)
C5H12+8O2=5CO2+6H2O(пар)
Таблица № 2
Топливо |
Воздух, м3 |
Образуется продуктов сгорания, м3 |
||||||||
Состав |
Содержание, м3, % |
O2 |
N2 |
Всего |
CO2 |
H2O |
O2 |
N2 |
Всего |
|
CH4 |
55,57 |
111,14 |
55,57 |
111,14 |
||||||
C2H6 |
14,5 |
50,75 |
29 |
29 |
||||||
C3H8 |
10,6 |
53 |
31,8 |
42,4 |
||||||
C4H10 |
7,73 |
50,245 |
30,92 |
38,65 |
||||||
C5H12 |
3,87 |
30,96 |
19,35 |
23,22 |
||||||
CO2 |
1,45 |
--- |
1,45 |
|||||||
N2 |
2,9 |
--- |
5,07 |
|||||||
H2O |
3,4 |
--- |
3,4 |
|||||||
n=1 |
100 |
296,1 |
1113,9 |
1410 |
168,09 |
247,81 |
1124,2 |
1540 |
||
% |
21 |
79 |
100 |
11 |
16 |
73 |
100 |
|||
n=1,08 |
319,8 |
1203,012 |
1522,8 |
168,09 |
247,81 |
34,86 |
1228,77 |
1663,2 |
||
% |
21 |
79 |
100 |
10,1 |
15 |
2,096 |
73,88 |
100 |
||
в). Находим плотность компонентов газа и продуктов сгорания топлива.
, кг/м3
г). Составим материальный баланс горения.
Поступило:
100 м3 топлива, в том числе:
CH4=> 55,57•0,714=39,68 кг
C2H6=> 14,5•1,339=19,41 кг
C3H8=> 10,6•1,964=20,82 кг
C4H10=> 7,73•2,589=20 кг
C5H12=> 3,87•3,214=12,44 кг
CO2=> 1,45•1,964=2,85 кг
N2=> 2,9•1,25=3,63 кг
H2O=> 3,4•0,804=2,734 кг
Всего топлива: 121,6 кг
Воздуха 1758,46 м3 , в том числе:
О2 => 319,8 • 1,429=457 кг N2=> 1228,77•1,25=1536 кг
Всего воздуха: 1993 кг
Итого: топлив + воздух = 121,6+1993=2114,6 кг
Получено продуктов сгорания 1663,2м3 , в то числе:
CO2=> 168,09•1,964=330,13 кг
H2O=> 247,81•0,804=199,24 кг
О2=> 34,86•1,429=49,81 кг
N2=> 1228,77•1,25=1536 кг
Всего: 2115,18кг
Невязка баланса:
е). Определение колориметрической температуры горения топлива методом последовательных приближений.
где =0 - в таблице энтальпий, энтальпия зависит от T
при температуре Tв=370 оС => Cв=1,318 кДж/(м3К) =>
кДж/м3
кДж/м3
Задаемся Т1=2100 оС
кДж/м3
кДж/м3
кДж/м3
кДж/м3
кДж/м3
Т2=2200 оС
кДж/м3
кДж/м3
кДж/м3
кДж/м3
кДж/м3
5. Тепловой баланс печи
1. Химическое тепло топлива, кВт
2. Физическое тепло воздуха, кВт
3. Средняя теплоемкость металла в секции, кДж/(кг K)
4. Расход тепла на нагреве труб, кВт
5. Температура уходящих продуктов сгорания ,?С
6. Потери тепла с уходящими продуктами сгорания, кВт
7. Температура внутренней поверхности кладки секции, ?C
8. Материал (толщина, мм) кладки секции
Шамотно-волкнистые плиты ШВП-350
9. Удельный тепловой поток через кладку, кВт/м2
10. Поверхность кладки, м2
11. Потери тепла через кладку, кВт
12. Неучтенные потери, кВт
кВт
13. Уравнение теплового баланса
14. Расход газа, м3/ч
15. Тепловая мощность, кВт
кВт
6. Расчет расхода топлива по секции
1. Химическое тепло топлива, кВт
2. Физическое тепло воздуха, кВт
3. Расход тепла на нагреве труб, кВт
4. Потери тепла с уходящими продуктами сгорания, кВт
5. Потери тепла через кладку, кВт
6. Неучтенные потери, кВт
кВт
7. Расход газа, м3/ч
8.Тепловая мощность, кВт
кВт
9. Потребление тепла печью,кВт
10.Удельный расход тепла, кДж/кг
7. Определения основных размеров и параметров печи
1. Количества секций, шт
N=1шт
2.Длина печи, м
3. Общая продолжительность нагрева, ч
4. Скорость перемещения трубы в печи, м/ч
5. Удельное время нагрева, мин/см
8. Расчет горелок
По расчетам горения топлива общий расход газа на печь составляет =0,0006 м3/с; теплота сгорания топлива - Qн = 53,66 МДж/м3; температура подогрева воздуха - tв=370 0С, tг=20 0С, =1,08,=16,09м3.
Принимаем давление газа перед горелкой 5 кПа
Давление воздуха 3 кПа
Нормализованные горелки типа “труба в трубе” вида ДВМ-20. По графику определяем, что при данном давлении пропускная способность горелки для газа с заданной теплотой сгорания составит VВ=0,01 м3/с.
По таблице находим, что полученному значению к соответствует горелка с диаметром носика dн.г.=30, т.е. горелка ДВМ-20. Считая газ холодным, т.е. Тг=Т0=293 К, находим скорость истечения газа из сопла:
Количества воздуха
м3/с
Расчетной расход воздуха
м3/с
Диаметр газового сопла определяется по графику: d2=12мм
Расчетной пропускной способность по газу определяется
м3/с
Скорость истечения газа и воздуха из горелки равен: v=60м/с
Горелка типа «труба в трубе» малой мощности для газов с высокой теплотой сгорания: 1 - газовое сопло; 2 - воздушная коробка
секционный печь труба газ
Литература
1. В.С. Мастрюков. Теория, конструкция и расчёты металлургических печей. М., Металлургия, 1986(1972, 1978)
2. Металлургические печи. Атлас. Учебное пособие для вузов. В.И. Миткалинный, В.А. Кривандин и др. 3-е издание, перераб. и доп. М., Металлургия, 1987г
3. Расчет нагревательных и термических печей. Справочник. Под ред. В.М. Тымчака и В.Л. Гусовского Издательство М., Металлургия, 1987г стр 76-84
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Характеристика 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 07.08.2013Расчет 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 07.08.2013Расчет 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.
курсовая работа [126,0 K], добавлен 06.11.2015Литературный 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 23.05.2010Основы 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 07.12.2012Расчет 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 14.05.2012Описание 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 17.07.2010Конструкции 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 18.04.2014В работе рассчитывается металлургическая печь с двусторонним обогревом, предназначенная для нагрева изделий из углеродистой стали. Определение коэффициетов теплоотдачи продуктов сгорания. Расчет горения топлива, нагрева металла, основных размеров печи.
курсовая работа [278,6 K], добавлен 07.07.2008Состав 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 08.06.2014