Тепловой и аэродинамический расчёт печи с шагающим подом, со сводовым отоплением

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова»

Кафедра теплотехнических и энергетических систем

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

по дисциплине

Конструкция и тепловая работа промышленных печей

на тему

Тепловой и аэродинамический расчёт печи с шагающим подом, со сводовым отоплением

Магнитогорск, 2013г.



Задание на курсовой проект

Исходные данные:

№ варианта

СОСТАВ СУХОГО ГАЗА, объемные %

Коэф-ент расхода воздуха,a

Температура подогрева воздуха,0С

СО2

СО

Н2

СН4

С2Н6

С3Н8

С4Н10

Н2S

О2

N2

20

0,1

96

2,6

0,8

0

0,8

1,1

350

Марка стали	Размер заготовки, ?xbxl,мм		Р, т/ч	dв, г/м3	dг, г/м3	tме, 0С	Тип печи
Ст40	70х150х4000	1190	30	25	30	10	ШС



Введение

На условия теплообмена в рабочем пространстве методических печей оказывают: профиль печного канала, конструкция пода и транспортирующих устройств, режим нагрева материала.

Профиль печного канала. Современные методические нагревательные печи по конфигурации свода можно подразделить в основном на три типа:

1. Печи, состоящие из конструктивно обособленных последовательно расположенных камер, в которых из-за герметизации печных стенок и соответствующему расположению топливосжигающих устройств создается интенсивная циркуляция газовой среды, что приводит к установлению в объеме каждой камеры практически одинаковой температуры газовой среды и печных стенок.

2. Печи, подразделенные на ряд камер с самостоятельным вводом топлива, в которых режимы движения и горения таковы, что в пределах каждой камеры эффективная температура печной среды изменяется.

3. Печи, не имеющие на всем протяжении или значительных по длине участках каких-либо пережимов свода, отделяющих части печного канала одну от другой, характеризуются непрерывным изменением температуры печной среды.

Конструкция пода и транспортирующих устройств:

1. Сплошной (неканализированный) под с неохлаждаемыми опорами и другими устройствами для транспорта заготовок;

2. Канализированный под с неохлаждаемыми или охлаждаемыми транспортирующими устройствами.

Конструкции без охлаждения влияют по существу только на величину эффективной поверхности нагреваемого материала. Конструкции, включающие охлаждаемые элементы, отнимают тепло от рабочего пространства и нагреваемого материала. Это необходимо учитывать в расчетах теплообмена и теплового баланса.

Режим нагрева материала. При работе печи по трехзонному режиму в первой по ходу металла зоне (зона I или методическая) происходит нагрев металла за счет физического тепла продуктов сгорания. Так как отдача физического тепла вызывает охлаждение газов, то их температура по длине I зоны заметно снижается.

В зоне II ( сварочной) сжигается топливо и на поверхности нагреваемого материала достигается максимальная температура. Выделение тепла при горении в той или иной мере компенсирует отдачу тепла газами, и этим сдерживается снижение их температуры.

Назначением зоны III является выравнивание температуры в объеме нагреваемых заготовок. При движении последних по водоохлаждаемым глиссажным трубам на нижней поверхности заготовок остаются полосы с пониженной температурой. Нахождение заготовок на сплошном поде зоны позволяет выравнивать нагрев нижней поверхности и одновременно уменьшить перепад температуры на толщине заготовок



1. Расчет горения топлива

1.1 Состав влажного газа

При содержание водяных паров в газе.

При H2О=3,01% получим, что

93,11+0,77+0,096+2,6+0,77+3.01=100%

Расход кислорода на горение.

Теоретический расход воздуха.

Где - отношение объемных содержаний и в дутье.

Действительный расход воздуха.

Объемы отдельных составляющих продуктов сгорания.

Общее количество продуктов сгорания (дыма):

Состав продуктов сгорания (дыма):



8,83+17,4+72,06+1,74=100%

Плотность продуктов сгорания:

Теплота сгорания газа.

,

параметр принят из [1] табл.11

1.2 Определение теоретической и действительной температур горения

где qB, qT - физическая теплота подогретых, соответственно,воздуха и топлива.

Данная величина определяется по фактическому расходу La, энтальпии при соответствующей температуре его подогрева iB и влажности dB.

где - доля водяных паров, содержащихся в одном кубическом метре влажного воздуха;

tв - температура подогрева воздуха, 0С.

где dB - влагосодержание сухого воздуха, г/м3.

По it-диаграмме, при i = 3543,95 кДж/м3 находим теоретическую температуру горения .

Содержание свободного воздуха в продуктах горения при a = 1,1 составит

Расчет теоретической температуры горения Тт, зависит от сорта топлива: для 1-й группы топлива, теплота сгорания у которых выше 12500 кДж/м3, включая природный и коксовый газы, а также их смеси с доменным газом

Теоретическая температура горения превосходит максимальную температуру газов в металлургических печах на 10?30%. Поэтому действительная температура может быть получена как произведение Тт и пирометрического коэффициента (?пир)

,

где пир=0,80,85.



2. Расчет нагрева металла

2.1 Ориентировочный размер печи

Принимаем что печь имеет 3 зоны: М, С, Т.

В конце М-

C-

2.2 Время нагрева металла в методической зоне

Температура газов в зоне теплообмена.

В начале методической зоны:

В конце методической зоны:

Парциальные давления и в продуктах сгорания.

Эффективная длина луча

Толщина зоны горения примем

Толщина зоны теплообмена c учетом толщины металла

Эффективная длина луча

Для зоны горения:

Степень черноты газов для зоны горения температуры горения равной 1597,6 и будет одинакова для методической, сварочной и томильной зон.

?=1-e-1.099*0.342*0.18=0.066,

где К - коэффициент ослабления лучей в смеси

Для зоны теплообмена:



Степень черноты газов в зоне теплообмена в начале методической зоны

?=1-e-0.781*0.342*1,5=0.330,

где К - коэффициент ослабления лучей в смеси

Степень черноты газов в зоне теплообмена в конце методической зоны

?=1-e-0.687*0.342*1,5=0.298,

где К - коэффициент ослабления лучей в смеси

Плотность теплового потока излучения на кладку

-в начале методической зоны

-в конце методической зоны

Принимаем коэф. конвективной теплоот. от факела к кладке

Находим плотность конвективного теплового потока

Для этого зададимся значением температуры кладки

В начале методической зоны

Температура кладки

При расчете было принято

Тогда

Величина плотности результирующего потока в мет. в начале методической зоны



Плотность результирующего потока на металл

В конце методической зоны

Уточняем значения :

Плотность конвективного теплового потока от факела к кладке:

Приведенный коэффициент излучения системы в конце методической зоны составит:

Результирующий тепловой поток на металл в конце методической и начале сварочной зоны в этом случае составит

Средняя по длине методической зоны плотность результирующего теплового потока на металл

Теплофизические свойства сталей

1Х18Н9В- хромоникелевая

При

определяем по приложению IХ [2]

Расчетная толщина блюма

коэффициент несимметричности нагрева по таблице 12 [2]

Температура поверхности блюма в конце методической зоны

Находим среднюю температуру металла

-в начале зоны

-в конце зоны

-по длине зоны

При температуре

Находим время нагрева металла в методической зоне

2.3 Время нагрева металла в сварочной зоне

Поскольку конец методической и начало сварочной зоны представляют одно и то же сечение печи, постольку и параметры в этом сечении будут для этих зон одинаковыми.

В начале сварочной зоны

В конце сварочной зоны.

Степень черноты газов в зоне теплообмена в конце сварочной зоны

?=1-e-0.055*0.342*1,5=0.0278

Задаемся значением

Температура кладки

Уточняем значение температуры кладки

По уточненному значению Tк находим

Средняя плотность результирующего потока

Температура поверхности заготовки в конце сварочной зоны достигает:

Находим среднюю температуру металла:

-в начале сварочной зоны

-в конце сварочной зоны

-по длине сварочной зоны

При температуре находим по приложению IХ[2]

Находим время нагрева металла в сварочной зоне



2.4 Время нагрева металла в томильной зоне

Перепад температур по сечению металла в начале томильной зоны

Продолжительность третьей ступени зависит от заданной разности температур

В конце зоны определяется из расчета 250 градусов на метр прогреваемой толщины металла

При средней температуре металла в томильной зоне

Теплоемкость металла при составит

Общее время нагрева металла

=1118+2189+579=3886 с (1,08 ч)



Рисунок 3.1 -Распределение температур по длине печи с шагающим подом.



3. Определение основных размеров печи

Для обеспечения заданной производительности Р=30 т/ч в печи одновременно должно находиться Gm металла.

Масса одного блюма:

Число блюмов, одновременно находящихся в печи:

С учетом зазора (а = 0,1 м) между заготовками длина печи составит:

При ширине печи В=4,5 м площадь пода печи равна F=BxL=4,5x17.9=80.55 м2

Высоту всех зон оставляем прежней H=1,0м

Напряженность активного пода:

Напряженность габаритного пода:

длина методической зоны

длина сварочной зоны

длина томильной зоны



4. Зональный тепловой баланс

При проектировании проходных печей непрерывного действия, работающих по многоступенчатым графикам, возникает необходимость определения соотношения между приходом и расходом теплоты по зонам печи, а также расхода топлива в каждой конкретной ее зоне. Общее увеличение энтальпии металла в печи составит

где - энтальпия металла в конце нагрева, кДж/кг;

- приращение энтальпии металла соответственно в методической, сварочной и томильной зонах, кДж/кг.

В связи с этим тепловой баланс сначала составляют для каждой зоны в отдельности с учетом приращений энтальпии металла в этих зонах . На основе составленных уравнений теплового баланса определяют расход топлива, обеспечивающий покрытие всех затрат теплоты в зонах.

4.1 Томильная зона

Приход тепла

1.Количество химического тепла вносимого в печь.

- теплота сгорания топлива

расход топлива, м3/с

2. Теплота вносимая подогретым воздухом.

фактический расход воздуха.

энтальпия воздуха.

3. Теплота вносимая подогретым топливом.

теплосодержание подогретого топлива.

4. Теплота экзотермических реакций (тепло, выделенное от окисления железа)

5650кДж/кг- реакция окисления металла, протек с положительным тепловым эффектом

производительность печи, кг/c.

угар металла, доли. Для методических печей

Расход тепла.

1.Теплота техно-ого продукта. Полезное тепло, расходуемое на нагрев и плавление материалов.

Р - производительность печи, кг/с;

- угар металла, %;

энтальпия технологического продукта в конце нагрева. (прил IX[2])

энтальпия технологич. продукта в начале нагрева.(прил IX[2])

2. Теплота, уносимая уходящими газами

общее количество продуктов сгорания (дыма)

При

энтальпию продуктов сгорания находим по прил.II,[2]

3. Потери теплоты с технологическими отходами.

В нагревательных печах с окислительной атмосферой в окалину переходит от 0,8 до 2% металла. Масса окалины стали (если считать ее низшим окислом железа) в 1,38 раз превосходит массу угара металла, средняя теплоемкость окалины составляет 0,8 кДж/кг*К.

- теплоёмкость окалины.

- температура окалины, которую можно принять равной максимальной температуре поверхности металла.

количество Fe3O4(кг), получающегося от окисления 1 кг Fe.

4. Потери теплоты в окружающую среду.

Потери теплоты теплопроводностью через кладку, излучением через окна и щели, потери теплоты с выбивающимися газами, на нагрев подсасываемого из окружающий среды в рабочее пространство печи холодно го воздуха. Сюда же должны быть включены затраты теплоты на нагрев тары, используемой иногда для размещения обрабатываемых в печи изделий, на нагрев элементов загрузочного и разгрузочного оборудования и т. п.

Потери тепла теплопроводностью через кладку.

- температура газов в печи, °С;

- температура внутренней поверхности кладки, °С;

- температура воздуха, °С;

- сумма тепловых сопротивлений слоев кладки, (м2·К)/Вт;

Si - толщина соответствующего слоя, м;

?i - коэффициент теплопроводности слоя, Вт/(м*К);

?г - коэффициент теплоотдачи от газов к внутренней поверхности кладки, Вт/м2·К;

?в - коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности кладки в окружающую среду, Вт/(м2*К);

Fнар - наружная поверхность кладки, м2.

По практическим данным ?в ? 20 Вт/(м2*К) и в пределах сезонного и суточного изменения температуры воздуха в производственных помещениях изменяется незначительно. Тогда величину теплового сопротивления 1/?в можно принять равной 0,05…0,06 (м2*К)/Вт.

Стены:

Температуру внутренней поверхности стен принимаем равной средней температуре газов:

Боковые стены состоят из двух слоёв: внутреннего- шамотный кирпич толщиной 0,345м и наружного- диатомит толщиной 0,115м

Коэффициент теплопроводности внутреннего слоя

Коэффициент теплопроводности наружного слоя

При стационарном режиме



Тогда:

С учетом толщины футеровки площадь поверхности стен равна:

Торцевой:

Общая площадь:

Потери тепла через стены печи:

Свод:

Площадь свода с учетом толщины стен:



Толщина свода

Стены состоят из слоя шамота, диатомита:

Средняя температура шамотного слоя:

tш =0.5(1026+250)=760.5

При этой температуре, согласно приложению XI,[2] теплопроводность шамота равна

Под

Под состоит из высокоглиноземистого кирпича:

И слоя диатомита толщиной:

Площадь пода равна площади свода

Аналогично вышеприведенному расчету для боковых стен находим

Тогда:

Теперь, согласно приложению XI, находим

Потери тепла через под печи:

Общие потери тепла теплопроводностью через свод, стены и под Томильной Зоны:

4.2 Потери тепла через открытые окна излучением

В общем случае отверстия в футеровке могут быть открыты (долю времени нахождения отверстий открытыми обозначают) и закрыты экранами или заслонками. Потери теплоты находят раздельно для открытого и закрытого состояния и складывают.

Лучистый поток теплоты (кВт) через открытое отверстие обычно подсчитывается по закону Стефана-Больцмана.

- коэффициент диафрагмирования, представлен на рис. 1.1;

- живое сечение окна, м2; =0,49

nок - количество окон печи одинакового размера;

- доля времени, когда окно открыто, ;Принимаем окна загрузки и выгрузки открыты все время,

- температуры соответственно печи и цеха, где "печь" и "цех" (окружающая среда) считаются абсолютно черными телами.

Рисунок 5.1- Коэффициент диафрагмирования: 1 - узкие щели; 2 - прямоугольники: а : b=0,2; 3 - то же: а : b=0,5; 4 - квадратное отверстие: а : b=1; 5 - круглое отверстие

Учитывая, l/а=0,66 и l/b=1, коэффициент диафрагмирования составит

Потери тепла через окна выгрузки:

Суммарные потери через окна излучением:

Таким образом потери тепла в окружающую среду составят:



Неучтённые потери в рабочем пространстве

При проектировании печи ряд мелких потерь теплоты (тепловые потоки “короткого замыкания” через металлические штыри для электрических нагревателей, потери с измерительными приборами, с фильтрацией газов через пористые огнеупоры и т.п.) часто не подсчитывается. Эти потери называют неучтёнными.

Уравнение теплового баланса Томильной зоны:

Расход топлива для Томильной зоны.

Сварочная зона.

Приход тепла.

Количество химического тепла вносимого в печь.

- теплота сгорания топлива

часовой расход топлива, м3/с

Теплота вносимая подогретым воздухом.

фактический расход воздуха.

энтальпия воздуха.

Теплота вносимая продуктами горения из томильной зоны.

Теплота вносимая подогретым топливом

теплосодержание подогретого топлива.

Теплота экзотермических реакций (тепло, выделенное от окисления железа)

5650кДж/кг- реакция окисления металла, протек с положительным тепловым эффектом

производительность печи, кг/c.

угар металла, доли. Для методических печей

Расход тепла.

Теплота технологического продукта.

Р - производительность печи, кг/с;

- угар металла, %;

энтальпия технологического продукта в конце нагрева. (прил IX[2])

энтальпия технологич. продукта в начале нагрева.(прил IX[2])

Теплота, уносимая уходящими газами

Температура уходящих газов из сварочной зоны

общее количество продуктов сгорания (дыма)

энтальпию продуктов сгорания находим по прил.II,[2]

Потери теплоты с технологическими отходами.

В нагревательных печах с окислительной атмосферой в окалину переходит от 0,8 до 2% металла. Масса окалины стали (если считать ее низшим окислом железа) в 1,38 раз превосходит массу угара металла, средняя теплоемкость окалины составляет 0,8 кДж/кг*К.

- теплоёмкость окалины.

- температура окалины, которую можно принять равной максимальной температуре поверхности металла.

- количество Fe3O4(кг), получающегося от окисления 1 кг Fe.



5. Потери теплоты в окружающую среду

5.1 Потери тепла теплопроводностью через кладку

Стены:

Температуру внутренней поверхности стен принимаем равной средней температуре газов:

Боковые стены состоят из двух слоёв: внутреннего- шамотный кирпич толщиной 0,345м и наружного- диатомит толщиной 0,115м

Коэффициент теплопроводности внутреннего слоя

Коэффициент теплопроводности наружного слоя

При стационарном режиме:

Тогда:

С учетом толщины футеровки площадь поверхности стен равна:

Боковых:

Потери тепла через стены печи:

Свод:

Площадь свода с учетом толщины стен:

Толщина свода

Стены состоят из слоя шамота, диатомита:

Средняя температура шамотного слоя:

При этой температуре, согласно приложению XI,[2] теплопроводность шамота равна

Под:

Под состоит из высокоглиноземистого кирпича:

И слоя диатомита толщиной:

Площадь пода равна площади свода

Аналогично вышеприведенному расчету для боковых стен находим

Тогда:

Теперь, согласно приложению XI, находим

Потери тепла через под печи:

Общие потери тепла теплопроводностью через свод и стены Сварочной зоны:



Таким образом потери тепла в окружающую среду составят:

Неучтённые потери в рабочем пространстве:

Уравнение теплового баланса Сварочной зоны:

Расход топлива для Сварочной зоны.

5.2 Методическая зона

Приход тепла.

1. Количество химического тепла вносимого в печь.

- теплота сгорания топлива

часовой расход топлива, м3/с

2.Теплота вносимая подогретым воздухом.



фактический расход воздуха.

энтальпия воздуха.

3.Теплота вносимая продуктами горения из сварочной зоны.

4.Теплота вносимая подогретым топливом.

теплосодержание подогретого топлива.

Расход тепла.

1. Теплота техно-ого продукта. Полезное тепло, расходуемое на нагрев и плавление материалов.

Р - производительность печи, кг/с;

- угар металла, %;

энтальпия технологического продукта в конце нагрева. (прил IX[2])

энтальпия технологич. продукта в начале нагрева.(прил IX[2])

2. Теплота, уносимая уходящими газами

Температура уходящих газов из сварочной зоны

общее количество продуктов сгорания (дыма)

энтальпию продуктов сгорания находим по прил.II,[2]

Потери теплоты в окружающую среду.

Потери тепла теплопроводностью через кладку.

Стены:

Температуру внутренней поверхности стен принимаем равной средней температуре газов:

Боковые стены состоят из двух слоёв: внутреннего- шамотный кирпич толщиной 0,345м и наружного- диатомит толщиной 0,115м

Коэффициент теплопроводности внутреннего слоя

Коэффициент теплопроводности наружного слоя

При стационарном режиме:

Тогда:

С учетом толщины футеровки площадь поверхности стен равна:

Боковых:

Потери тепла через стены печи:

Свод:

Площадь свода с учетом толщины стен:

Толщина свода: (5.100)

Стены состоят из слоя шамота, диатомита:

Средняя температура шамотного слоя:



При этой температуре, согласно приложению XI,[2] теплопроводность шамота равна

Под:

Под состоит из высокоглиноземистого кирпича:

И слоя диатомита толщиной:

Площадь пода равна площади свода

Аналогично вышеприведенному расчету для боковых стен находим

Тогда:

Теперь, согласно приложению XI, находим

Потери тепла через под печи:



Общие потери тепла теплопроводностью через свод и стены Методической зоны:

Потери тепла через открытые окна излучением

Потери тепла через окна загрузки:

Таким образом потери тепла в окружающую среду составят:

Неучтённые потери в рабочем пространстве:

Уравнение теплового баланса Методической зоны:

Расход топлива для Методической зоны.

Общий расход топлива:



Распределение топлива по зонам печи производится следующим образом:

;;

Удельный расход тепла на нагрев 1кг металла:

В приход теплоты сварочной зоны следует включать теплоту, внесенную с продуктами горения топлива из томильной зоны, а в приход теплоты методической зоны - теплоту продуктов горения, поступающих из сварочной зоны. Однако в приход теплоты рабочего пространства печи эта статья не входит.

Невязка теплового баланса:

Таблица 5.1-Тепловой баланс нагревательной печи со сводовым отоплением

Статьи теплового баланса	Для зоны	Для печи
	томильной	сварочной	методической	кВт	%
Химическая теплота горения топлива	2022,95	14666,38	4298,77	20988,1	84,282
Теплота, вносимая подогретым воздухом	300,76	2180,5	639,12	3120,38	12,53
Теплота, вносимая подогретым топливом	1,37	9,92	2,9	14,19	0,057
Теплота, вносимая продуктами горения	--	1428,96	9076,07	--
Теплота экзотермических реакций	272,9	506,8	--	779,7	3,131
ПРИХОД ТЕПЛОТЫ	2597,98	18792,56	14016,87	24902,37	100
Теплота технологического продукта	131,4	5179,69	5294,6	10605,69	48,205
Теплота, уносимая уходящими газами	1428,96	9076,07	8070	8070	38,158
Потери теплоты в окружающую среду	303,76	699,3	345,06	1348,12	8,8732
Потери теплоты с технологическими отходами	190,4	150,2	0	340,6	3,4839
Потери теплоты от механической неполноты сгорания	0	0	0
Неучтенные потери	39,48	90,9	44,86	175,24	1,2792
РАСХОД ТЕПЛОТЫ	2255,68	16360	14012,87	23450,64	100



6. Выбор плоскопламенных горелок

Институтом "Теплопроект" разработано семь типоразмеров плоскопламенных горелок , пропускная способность которых по природному газу 5-160 м3/ч. . Горелки геометрически подобны друг другу, и соотношение расходов воздуха и газа в них неизменно. Обозначение горелок состоит из буквенного индекса и порядкового номера типоразмера (например, ГПП-3).

Для осуществления равномерного нагрева свода принимаем шахматное расположение горелок на своде печи с шагом по длине и ширине печи S=2м, тогда число рядов горелок по длине печи:

Из них по длине М/З- 11.2/2=5 рядов;

С/З- 18,1/2=9 рядов;

Т/З- 4,19/2=2 ряда.

По ширине печи размещается:

Так как принято шахматное расположение горелок, то по длине печи будут чередоваться ряды с 2 и 1 горелками в поперечном направлении:

В М/З- 10 горелок; в С/З- 20 горелок; в Т/З- 5 горелок.

Расход природного газа на одну горелку равен:

В Методической зоне:

В Сварочной зоне:



В Томильной зоне:

По рисунку 39 [2] при среднем давлении 18.7 кПа, выбираем:

в М/З- ГППС-6; в С/З- ГППС- 6; в Т/З- ГППС-6;

Выбираем горелки типоразмера- ГПП-6: номинальная производительность по газу 80 м3/ч, диаметр сопла d=105, диаметр газовой трубы dп=60, диаметр отверстий газосоплового насадка dг=4,4,диаметр тангенциального ввода воздуха в горелку Dо=112.



7. Аэродинамический расчет

Рисунок 7.1 Схема отвода дымовых газов из печи с шагающим подом со сводовым отоплением

Количество продуктов горения:

Плотность дымовых газов:

Температура дыма в конце печи:

Температура в вертикальных газоходах:

Падение температуры дыма в рекуператоре:

Размеры рабочего пространства в конце печи:

1,23х4,5

Основные закономерности движения газов описываются уравнением неразрывности и уравнениями движения.

Частным случаем применения этих уравнений является уравнение Бернулли. Уравнение описывает энергетическое состояние установившегося потока несжимаемого газа.

- геометрическое давление, Па;

- пьезометрическое давление, Па;

- динамическое (скоростное) давление, Па;

- потерянное давление, связанное с потерей энергии на сопротивлениях тракта.

Скорость движения дымовых газов в конце печи с учетом уменьшения сечения рабочего пространства за счет нагревающихся заготовок толщиной 0,1м.

Скорость движения в вертикальных газоходах принимаем равной 2,5м/с, тогда их сечение:

Сечение каждого канала:

Размеры вертикальных газоходов принимаем следующими:

Приведенный диаметр равен:



Потери давления на трение:

теплопроводность кирпичных каналов.

Потери давления при повороте на 90?:

При сужении канала:

Потери давления на преодоление геометрического напора:

Суммарные потери давления в вертикальных газоходах:

Потери напора при движении дымовых газов от вертикальных каналов до рекуператора

Скорость движения принимаем 2,5 м/с

Сечение борова:

Ширину борова сохраняем равной длине вертикальных газоходов (b=1,5 м)

В этом случае высота борова равна 1,78 м

Приведенный диаметр борова:

Принимаем падение температуры дыма 5,5 С на 1 м длины борова. При длине борова от вертикальных каналов до рекуператора 6 м падение температуры дыма 33 К. Температура дыма перед рекуператором 1108-33=1075 К.

Средняя температура дыма в борове:

Потери давления на трение:

Суммарные потери давления на участке от вертикальных каналов до рекуператора: Потери давления в рекуператоре:

Потери энергии на участке от рекуператора до шибера. Принимаем падение температуры дыма на этом отрезке 4,5 С на 1 м длины борова (длина борова 10 м). Тогда средняя температура дыма на этом участке (773+728)/2=750,5 К. Потери на трение:

Общие потери энергии при движении продуктов горения от рабочего пространства до шибера:



8. Расчет высоты дымовой трубы

Количество продуктов горения, проходящих через трубу, составляет 6,69 м3/с.

Площадь сечения устья трубы, при скорости дыма 3 м/с , следовательно диаметр устья равен

Диаметр основания трубы

Скорость движения дымовых газов в основании трубы

Действительное разрежение, создаваемое трубой, должно быть на 20-40% больше потерь давления при движении дымовых газов, т.е:

Принимаем высоту трубы

Падение температуры для кирпичной трубы принимаем 1 С на 1 м высоты:

Тогда температура газов в устье трубы:

Средняя температура газов:

Находим средний диаметр и среднюю площадь сечения трубы:

Средняя скорость движения дымовых газов в трубе:

Высота трубы:

газ зональный тепловой баланс



Приложение

it - диаграмма для природного, коксового газов и их смеси с доменным газом при Q > 12 МДж/м3: 1-6 - VL соответственно 0; 20; 40; 60; 80; 100 (чистый воздух), %



Список использованных источников

1. Зобенин Б.Ф. и др.Теплотехнические расчеты металлургических печей.

2. Мастрюков Г.С. Теория, конструкции и расчеты металлургических печей. Т. 2 М.: Металлургия, 1986.

3. Сеничкин Б.К., Матвеева Г.Н. Тепловые расчеты нагревательных печей. Ч. 2: Учеб. пособие. Магнитогорск: МГТУ им. Г.И. Носова, 2004. 77 с.

Размещено на Allbest.ur