Расчет горения газообразного топлива. Расчет передачи теплоты на поверхность нагреваемого материала

Страницы работы

28 страниц (Word-файл)

Содержание работы

Оглавление

стр.

1. Расчет горения газообразного топлива

4

2. Определение размеров рабочего пространства.

6

3. Расчет передачи теплоты на поверхность нагреваемого материала.

8

4. Теплофизические свойства нагреваемой стали.

10

5. Расчет температурного режима печи.

11

6. Расчет времени пребывания заготовок в методической зоне и ее длины.

13

7. Расчет времени пребывания заготовок в сварочной зоне и ее длины.

19

8. Расчет времени пребывания заготовок в томильной зоне и ее длины.

21

9. Составление теплового баланса и установление расхода топлива.

23

10. Подбор горелочных устройств.

28

Список используемой литературы.

30


1.  Расчет горения газообразного топлива.

Состав природного газа

CH4=85,9%

C2H6=6,1%

C3H8=1,5%

C4H10=0,8%

N2=5%

CO2=0,1%

Принимаем влажность W=20г/м3

1.1  Пересчет сухого газа на влажный

CH4=84,3%

C2H6=6%

C3H8=1,5%

C4H10=0,8%

N2=4,9%

CO2=0,1%

H2O=1,9%

1.2 Теплота сгорания газа.

QРН=358*CH4+636*C2H6+913*C3H8+1185*C4H10=

=358*84,3+636*6+913*1,5+1185*0,8= 36313 кДж/м3

1.3 Расход кислорода на горение, м3/ м3,

LО2=0,01(S(m+0,25n))*CmHn=0,01*((1+0,25*4)*84,3+(2+0,25*6)*6+

+(3+0,25*8)*1,5+(4+0,25*10)*0,8=2,023 м33

где CmHn- процентное содержание данного углеводорода в топливе, %;

m-количество атомов углерода в молекуле углерода, шт.

n- количество атомов водорода в молекуле углерода, шт.

1.4 Теоретический расход воздуха, м33,

LBO=(1+k)*LО2=(1+3,76)* 2,023=9,6295 м33

где k- коэффициент, учитывающий процентное содержание кислорода и азота в воздухе, k=3,76

1.5 Действительный расход воздуха, м3/ м3,

LB=a*LBO=1,1*9,6295=10,592 м3/ м3, где a- коэффициент избытка воздуха; принимаем a=1,1.

1.6 Удельный объем СО2

V CO2=0,01(СО2+Sm*CmHn)=0,01(0,1+84,3+2*6+3*1,5+4*0,8)=1,057 м33

1.7 Удельный объем H2O

VH2O=0,01(H2O+S0,5*n*CmHn)=0,01(1,9+0,5*4*84,3+0,5*6*6+

+0,5*8*1,5+0,5*10*0,8)=1,985 м33

1.8 Удельный объем N2 и О2

VN2=0,01N2+a*k*LО2=0,01*4,9+1,1*3,76*2,023=8,4161 м33

VО2=(a-1)*0,21*LB =(1,1-1)*0,21*10,592=0,2224 м33

1.9 Объем продуктов горения

Vпг=VCO2+VH2O+VN2+VО2=1,057+1,985+8,4161+0,2224=11,681 м33

1.10 Определение продуктов сгорания каждой составляющей

СО2=VCO2/ Vпг*100%=1,057/11,681*100=9,0492%

H2O=VH2O/ Vпг*100%=1,057/1,985*100=16,994%

N2=VN2/ Vпг*100%=8,4161/1,985*100=72,052%

О2=VN2/ Vпг*100%=0,2224/1,985*100=1,9044%

1.11 Плотность продуктов сгорания

rпг=0,01/22,4*(44СО2+18H2O+28N2+32O2)=

=0,01/22,4*(44*9,0492+18*16,994+28*72,052+32*1,9044)=1,2422 кг/м3.

1.12 Расчет теоретической температуры горения топлива

Задаемся температурой горения 1900 оС. При температуре 1900 оС находим теплоемкости составляющих уходящих газов

CСО2 = 2,4074 кДж/(м3*К)

CH2O= 1,9423 кДж/(м3*К)

CN2= 1,4758 кДж/(м3*К)

CO2= 1,5617 кДж/(м3*К)

Теплоемкость продуктов горения (при 1900 оС)

Спг=0,01(CСО2СО2+CH2OH2O+CN2N2+CO2O2)=0,01(2,4074*9,0492+

+1,9423*16,994+1,4758*72,052+1,5617*1,9044)=1,641 кДж/(м3*К)

1.13 Теоретическая температура горения.

tтеор= QРН/( Спг* Vпгa)=36313/(1,641*11,681)=1894,4 оС

Расхождение d= 0,2935 < 3%


2.  Определение размеров рабочего пространства.

Принимаем двухрядный нагрев заготовки в рабочем пространстве печи: Z=2;

2.1 Ширина рабочей камеры

B=Z*l+(Z+1)* bз=2*4+(2+1)*0,3=8,9

где  l=4м – длинна заготовки;

bз = 0,3м – зазор между заготовкой и кладкой;

2.2 Высоту рабочей камеры печи принимаем в соответствии с данными, указанными на рис 1.

Рис.1. Конструктивная схема продольного сечения трехзонной

 методической печи с двухсторонним прогревом.

Принимаем H1=1,6; h1=0,8; H2=2,8 ;H3=1,6

2.3 Средняя высота рабочего пространства печи для методической зоны:

Hмет=(h1+ H1)/2=(0,8+1,6)/2=1,2м сварочной зоны Hсв=(h1+ H2)/2=(0,8+2,8)/2=1,8м томильной зоны Hтом=(h1+ H3)/2=(0,8+1,6)/2=1,2м

2.4 Принимаем расстояние между осями заготовок с=150мм. Тогда поверхность нагрева металла в методической зоне:

Fм.мет=2*Lмет *l*b/с =2*Lмет*4*0,15/0,15=8*Lмет м2

где b=0,15м- ширина заготовки;

Lмет= длинна методической зоны, м;

Поверхность нагрева металла в сварочной зоне:

Fм.св=2*Lсв*l*b/с =2* Lсв *4*0,15/0,15=8*Lсв м2

Поверхность нагрева металла в томильной зоне:

Fм.т.=Lт*l*b/с =2* Lт *4*0,15/0,15=8* Lт м2

Поверхность кладки в методической зоне:

Fкл.мет=(2*Hмет+B)*Lмет=(2*1,2+8,9)* Lмет= 11,3*Lмет м2

в сварочной зоне:

Fкл.св=(2*Hсв+B)*Lсв=(2*1,8+8,9)* Lсв= 12,5*Lсв м2

в томильной зоне:

Fкл.т.=(2*Hт.+B)*Lт.=(2*1,2+8,9)* Lт = 11,3*Lт м2

2.5 Объём рабочего пространства, заполненного газом;

Похожие материалы

Информация о работе