Расчет температурных и тепловых режимов, основных размеров, теплового баланса и расхода топлива для трехзонной методической печи с шагающим подом для нагрева под прокатку стальных заготовок

Министерство образования Российской Федерации

Архангельский государственный технический университет

Факультет промышленной энергетики

Кафедра промышленной теплоэнергетики

Курсовая работа

по курсу: ”Энергоиспользование в энергетики и технологии”

Расчет температурных и тепловых режимов, основных размеров, теплового баланса и расхода топлива для трехзонной методической печи с шагающим подом для нагрева под прокатку стальных заготовок.

Пояснительная записка

 0162.2000.КП.00.011.ПЗ

Руководитель работы:

Постановление комиссии от

Признать, что студент выполнил и защитил курсовую работу с оценкой

Председатель комиссии:

Члены комиссии:

Архангельск

2000

Содержание

С.

1.  Расчет горения газообразного топлива                                                           4

2.  Определение размеров рабочего пространства печи                                     7

3.  Расчет передачи теплоты на поверхность нагреваемого  материала           9

4.  Теплофизические свойства нагреваемой стали                                            12

5.  Расчет температурного режима печи                                                             13

6.  Расчет времени пребывания заготовок в методической зоне и ее длины  15

7.  Расчет времени пребывания заготовок в сварочной зоне и ее длины        23

8.  Расчет времени пребывания заготовок в томильной зоне и ее длины       25

9.  Тепловой баланс и расход топлива                                                                29

10. Подбор горелочных устройств                                                                       34                    

Список используемых источников                                                                 36

1. Расчет горения газообразного топлива.

Состав природного газа (газопровод Ср.Азия – Центр) определяется по табл.II [1] и представлен в табл.1.

Таблица 1. Состав природного газа – газопровод Ср.Азия – Центр.

Состав газа по объему, %							Теплота сгорания низшая сухого газа Qсн, ккал/м3	Плотность при 0оС и 760 мм.рт.ст. rсг.тл., кг/м3
СН4	С2Н6	С3Н8	С4Н10	С5Н12 и более тяжелые	N2	СО2
93,8	3,6	0,7	0,2	0,4	0,7	0,6	8970	0,776

Низшая теплота сгорания сухого газообразного топлива определяется по уравнению, кДж/м³,

где   Q_i – теплота сгорания i^го компонента, кДж/м³;

x_i   - содержание в газовой смеси соответствующих компонентов, %.

 МДж/м³ .

Теоретический расход кислорода (м³) на единицу сжигаемого топлива (a=1)

,

Расход воздуха (м³) на единицу сжигаемого топлива при a=1

 м³/м³.

Действительный расход воздуха, м³/м³,

, где   a – коэффициент избытка воздуха, принимаемый равным a=1,1;

L^o – расход воздуха на единицу сжигаемого топлива при a=1, м³/м³.

 м³/м³.

Удельные объемы и состав продуктов сгорания определяются следующим образом:

объем углекислого газа (на 1 м³ газа)

,

 м³/м³, объем водяных паров (на 1 м³ газа)

,

 м³/м³, объем азота

 м³/м³, объем кислорода

 м³/м³.

Суммарный объем трехатомных газов

 м³/м³.

Тогда общее количество продуктов сгорания на 1 м³ газа

 м³/м³.

Определяем процентное содержание каждой составляющей в продуктах сгорания:

углекислый газ

 %,

водяные пары

 %, азот

 %,

кислород

 %, что в сумме составляет

 %.

Теоретическая температура горения определяется по формуле

, где   Q^р_н – теплота сгорания топлива, Q^р_н = 37,34 МДж/м³;

V_ПГ– удельный объем продуктов сгорания, V_ПГ=11,959 м³/м³;

С_ПГ – средняя теплоемкость продуктов сгорания, кДж/(м³к).

Задаемся теоретической температурой горения t'_теор=1900^оС. Определяем среднюю теплоемкость продуктов сгорания в интервале температур от 0 до 1900^оС

где   , … – теплоемкость каждой составляющей в интервале температур от 0 до 1900^оС;  ккал/(м^{3 о}С);  ккал/(м^{3 о}С);  ккал/(м^{3 о}С);  ккал/(м^{3 о}С) по табл.III [1];

СО₂, Н₂О, … – процентное содержание каждой составляющей.

 кДж/(м³к).

Тогда теоретическая температура горения будет

 ^оС.

Разница между t'_теор и t_теор составляет 0,2% (менее 3%), повторный пересчет t_теор не требуется.

Плотность продуктов горения

 кг/м³.

2. Определение размеров рабочего пространства печи.

Схемы поперечного и продольного сечений методической печи представлены на рис.1. Принятые высоты рабочей камеры печи в соответствии с рекомендациями, приведенными на с.9 [2], представлены в табл.2.

Таблица 2. Высоты методической печи.

Н1, м	Н2, м	Н3, м	h1, м	L1/L, %	L2/L, %
1,6	2,8	1,6	0,7	30-40	25-30

Рис.1. Схемы продольного  и поперечного сечений методической печи.

Ширина рабочей камеры печи при условии двухрядного нагрева (Z=2) определяется по формуле

B=Z×l+(Z+1)×b=2×4+(2+1)×0,3=8,9 м, где   l – длина заготовки, l =4 м;

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

Средняя высота рабочего пространства печи для методической зоны

 м.

Средняя высота рабочего пространства печи для сварочной зоны

 м.

Средняя высота рабочего пространства печи для томильной зоны