Расчет горения топлива. Расчет теплообмена в рабочем пространстве печи

Содержание

Введение……………………………………………………………………...3

1 Расчет горения топлива…………………………………………………...4

2 Расчет нагрева металла……………………………………………………8

3 Расчёт теплообмена в рабочем пространстве печи…………………….11

4 Уточнение основных размеров рабочего пространства печи…………16

5 Составление теплового баланса печи и определение расхода топлива……………………………………………………………………………...17

Заключение…………………………………………………………………21

Список использованных источников……………………………………..22

Введение

Печь представляет собой камеру, в которую помещен металл. Камерные печи с постоянной температурой рабочего пространства. Постоянство температуры в рабочем пространстве может наблюдаться в печах непрерывного действия, если выдача металла осуществляется небольшими порциями. На освободившееся место поступает такая же холодная заготовка. При этих условиях термопара или оптический пирометр, помещенные в камеру покажут постоянную температуру промежуточную по отношению к температуре стенок и нагреваемых предметов. Это рабочая температура или работа печи.

В камерных печах нагреваемый материал неподвижен. Поэтому в камерных печах, во всех точках рабочего пространства должны обеспечиваться одинаковые условия передачи тепла нагреваемому материалу. Общая тепловая мощность печи с постоянно меняющейся садкой постоянна. Приступая к расчетам необходимо определить предварительные размеры печи и выбрать ее конструкцию.

1 Расчет горения топлива

1.1  Исходные данные:

Таблица 1 – Состав газа

Газопровод	Состав газа по объему, %
Саратов – Москва	CH4	C2H6	C3H8	C4H10	C5H12	N2	CO2
	84,5	3,8	1,9	0,9	0,3	7,8	0,8

1.2 Теоретически необходимое количество воздуха для горения

                                           (1)

1.3 Объем трехатомных газов

,м³/м³                           (2)

,  м³/м³.

1.4 Теоретический объем азота

,  м³/м³,                                  (3)

где N₂ – азот топлива.

,  м³/м³.

1.5 Объем избыточного воздуха

                          ,  м³/м³,                                                (4)

где  – коэффициент избытка воздуха (;

,  м³/м³.

1.6 Объем водяных паров

,  м³/м³              (5)

, м³/м³.

1.7  Общий объем дымовых газов

             ,  м³/м³ ,                                        (6)

,  м³/м³.

1.8 Парциальные давления компонентов смеси

                                                                                      (7)

1.9 Теплота сгорания топлива

           ,  Кдж/м³ ,                                      (8)

,  Кдж/м³.

1.10 Калометрическая температура горения

      ,⁰С ,                     (9)

при :

1.11 Действительная температура горения

                                                      t= η·t_k ,  ⁰C,                                              (10)

где η – пирометрический коэффициент для камерных печей,η=0,65…0,7;

t= 0,7· 2144= 1500  ⁰C.

В дальнейших расчетах температуру печи принимаем на 100 ⁰С выше конечной температуры нагрева металла:

t_п=950+100=1050⁰С.

Это позволит уменьшить потери тепла с уходящими газами, а при необходимости уменьшить время нагрева.

2 Расчет нагрева металла

2.1 Исходные данные:

Производительность печи – 325 кг/ч,

Марка стали – Н28,

Размеры заготовок – 100х125х175 мм,

Температура посадки – 15 ⁰С,

Температура выдачи – 950 ⁰С,

Температура подогрева воздуха – 330 ⁰С.

2.2 Предварительное определение основных размеров печи

2.2.1 Активная площадь печи

                                            ,м²,                                                   (11)

где  Р_акт – напряженность активного пода (Р_акт= 400-700 кг/м²·ч);

,  м².

2.2.2 Действительная площадь пода

                                                  ,м²,                                               (12)

где m – коэффицент загруженности пода печи (m= 0,4-0,7);

,  м² .

2.2.3 Ширина печи

Шириной пода печи В задаются, исходя из длины нагреваемых заготовок и размещения их на поду печи (рисунок 1). Принимаем укладку заготовок в два ряда с просветом между ними 100мм и расстояние от стен 100мм.

                                                                                                (13)

мм = 0,65  м.

Длина пода печи

                                                     ,м                                                 (14)

,  м.

Рисунок 1 – Определение размеров печи

2.2.4 Высота печи находится по степени развития кладки

                                                                                                      (15)

где W – степень развития кладки, W=3

F_кл – передняя и задняя стенки;

                                   ,   м                                                    (16)

,  м.

3 Расчёт теплообмена в рабочем пространстве печи

3.1 Значение приведённого коэффициента излучения:

    Вт/(м²∙град),           (17)

где  С₀ – коэффициент излучения абсолютно черного тела, его значение =   – 5,67 Вт/(м²град);

ε_m – степень черноты материала, для стали = 0,8;

ε_r – степень черноты продуктов горения;

φ – угловой коэффициент излучения с поверхности кладки на металл  = 1/W=1/3=0,33.

3.2 Суммарная степень черноты продуктов горения