Расчет горения топлива. Расчет теплообмена в рабочем пространстве печи, страница 2

                                                                (18)

где  β – поправка к степени черноты водяного пара=1,13,

=0,06,

=0,07;

3.3 Усредненная температура газов

                                                                               (19)

где Т_к – калорометричкская температура горения,

Т_ух – температура,уходящих газов из печи;

3.4 Эффективная толщина излучения слоя

                                                                                         (20)

3.5 Приведение лучистого теплового потока к конвективному

                                                                          (21)

Поскольку величина α сильно зависит от температуры газов и материала с целью повышения точности расчета весь период нагрева разбивают на несколько интервалов по температуре поверхности материала. Для каждого интервала находят среднее значение коэффициента теплоотдачи, по которым можно определить время нагрева для каждого интервала, а также общее время нагрева.

Усредняем полученные величины α по формулам:

                                        (22)

3.6 Время нагрева тонких заготовок

                                                        (23)

где  ρ – плотность заготовки, кг/м³;

S – половина толщины изделия (S=0,05), м;

С – теплоемкость заготовки, Вт∙ч/(кг·град);

k₁ – коэффициент формы;

, – температура металла в начале и конце нагрева;

m – поправка на массивность.

                                                                            (24)

где k₁ – коэффициент массы или формы (k₁=1);

k₂ – коэффициент усреднения теплового потока (k₂=2);

k₃ – коэффициент усреднения температуры в теле (k₃=3);

λ – коэффициент теплоотдачи.

λ₁=15,75 Вт/м·°С

λ₂=20.4 Вт/м·°С

λ₃=24,9 Вт/м·°С

Общее время нагрева

                                 ,                                               (25)

К полученному расчету времени нагрева вводиться поправка на массивность и на расположение заготовок.

                               ,                         (26)

                                 ,                                                        (27)

где К_р –поправка на расположение заготовок (К_р=2,2);

 ,

4 Уточнение основных размеров рабочего пространства печи

4.1 Определение  количество заготовок, находящихся одновременно в печи

                                            ,   шт.,                                              (28)

где G – производительность печи, кг/с,

τ – суммарное время нагрева, с ;

q – вес одной заготовки, кг;

Зная количество заготовок определим активную площадь пода

, где Р_акт.= 17·20 = 300 кг/м²ч.

Так как найденное значение активного пода не отличается от первоначального мене чем 15%, то принятые размеры пода не уточняют.

Высота стен печи до 1 метра, температура до 1200°, то толщину принимаем 120 мм из шамота класса В.

5 Составление теплового баланса печи и определение расхода топлива

5.1 Вычисление приходных статей

Химическая энергия топлива

                                     ,                                           (29)

где В – расход топлива, нм³/сек.

.

Физическое тепло воздуха

                                                                        (30)

Тепло экзотермических реакций

                                               (31)

Принимаем для камерных печей угар металла =1,5%

5.2 Вычисление расходных статей

На нагрев металла

                              (32)

где   и  - конечное и начальное теплосодержание металла, определяемое температурой и теплоемкостью;

при С_м^к=0,166 Вт·ч/кг·°С,

С_м^н=0,139 Вт·ч/кг·°С,

Тепло, уносимое продуктами горения

                                                                 (33)

где  V_г  и С_г – объем дымовых газов, образующихся при горении единицы топлива и средняя теплоемкость этих газов;

при t_ух=1050⁰С,

С_г=1,32КДж/м³·°С.

Потери тепла теплопроводностью через кладку

                                 ,  кВт,                                    (34)

при : 1/α_в=0,06;

S₁ = 120 мм;

S₂ = 250 мм;

F_кл=4,41 м²;

t_вн^кл=t_п= 1050⁰С,

t_в= 70⁰С.

λ₁=0,3 Вт/м·°С

λ₂= 0,11 Вт/м·°С

,

Потери тепла излучения через открытое окно и щели

                         ,                                    (35)

где   Т_п – температура газов печи, К;

F – поверхность открытого окна, м²;

Ф – коэффициент диафрагмирования;

Ψ – доля времени, в течении которого окно открыто.

Неучтенные потери

                                   , Вт                                     (36)

Находим расход топлива

                                                                       (37)

Уравнение теплового баланса

                                                                                    (38)

                                                      (39)

                                  (40)

Заключение

В ходе курсовой работы рассчитали теплоту сгорания топлива, теплообмен в рабочем пространстве печи, определили основные расчеты печи, составили тепловой баланс печи и определили расход топлива.

Список использованных источников

1.  Кривандин В.А., Белоусов В.В. Теплотехника металлургического производства. – Москва: «МИСИС», 2002 г. – 607 стр.;

2.  Лариков Н.Н. Общая теплотехника. – Москва: «Издательство по строительству», 1966 г. –445 стр.