Расчёт и конструирование нагревательной печи листового проката под штамповку, страница 3

tп,oC	t,c	L,м
10	0,0	0,0
200	73,5	1,7
400	189,9	4,5
600	398,5	9,5
800	789,9	18,8

6. Составление теплового баланса и установление расхода топлива

Поскольку печь непрерывного действия, тепловой баланс составляется на один час ее работы.

6.1  Приходные статьи теплового баланса.

Теплота выделяемая при сжигании топлива

Q_топл=·В, где В- расход топлива в единицу времени, м³/ч.

Q_топл=34939·В кДж/ч

6.2  Расходные статьи теплового баланса

6.2.1  Теплота расходуемая на нагрев металла

Q_м=G·c_м·(t_м.кон.-t_м.нач)=20000·0,541·(800-10)=8547800 кДж/ч;

6.2.2  Потери теплоты с уходящими газами

Выписываем из [2] теплоемкости составляющих уходящего газа при t_ух=870 ^оС:

С_СО=2,22 кДж/(м^{3 о}С)                       С_НО=1,72 кДж/(м^{3 о}С)

С_О=1,45 кДж/(м^{3 о}С)                        С_N=1,39 кДж/(м^{3 о}С)

Теплоемкость уходящих газов:

C_ух=0,01·(С_СО·CO₂+С_НО·H₂O+С_N·N₂+С_О·O₂)=0,01·(2,22·8,92+1,72·17,17+1,39·72,17+1,74·1,45)=1,577 кДж/м^оС.

Q_ух= C_ух·t_ух ·V_ух ·B=1,577·870·11,222·В=15396·В кДж/ч.

6.2.3  Расчет теплоты теряемой через кладку

Q_кл=Q_св+Q_ст.

Используя уравнения:      ;

;

.

Находим t_ст2 и t₀.

Теплоотдача воздуха a=15 Вт/м²·К;

температура воздуха t_в=20 ^оС;

толщину шамота принимаем: d_ш=0,35 м толщину диатомита принимаем: d_д=0,115 м;

теплопроводность шамота, Вт/м^оС:

l_ш=0,7+3,8·10^-4t_ш.ср

Теплопроводность диатомита, Вт/м^оС:

l_д=0,12+1,5·10^-4·t_ср.д..

Из уравнений находим:

для свода:   t_ст2 =140,7 ^оС;

для стен:     t_ст2 =67 ^оС;

t₀=607 ^оС.

Находим площади стен и свода:

F_ст=2·H·L+2·H·B=2·1,5·18+2·1,5·3,6=64,8 м²;

F_св=B·L=3,6·18=63,2 м².

Потери теплоты через стены:

Q_ст= кДж/ч.         ?

Потери через свод:

Q_св.= кДж/ч                       ?

Q_кл=178301+487747=666048 кДж/ч.

6.2.4  Потери теплоты через открытые окна

, где     С_о =5,67 коэффициент излучения абсолютно черного тела;

F_окна=(B-2·0,1)·0,1=(3,6-2·0,1)·0,1=0,34 м²;

7897 кДж/ч.

6.2.5  Потери теплоты из-за охлаждения роликов:

Q_рол=F_рол·q_пов,

где   q_пов – допускаемые потери на 1м², q_пов = 16 кВт/м² = 57600 кДж/(м²·ч);

F_рол – суммарная площадь всех роликов, м².

, где     n – число роликов, n=16 шт;

d_рол – диаметр ролика, м, d_рол=0,22 м

B_рол – длина ролика, м, B_рол=3,5 м.

F_рол=16·3,14·0,22·3,5=38,68м².

Q_рол=38,68·57600=2228244 кДж/ч.

6.2.6  Неучтенные потери

Q_неуч.=0,1·Q_топл=0,1·34939·В=3494·В кДж/ч

6.2.7  Составляем уравнение теплового баланса:

Q_топл=Q_м+Q_кл+Q_ух+Q_окна+Q_рол+ Q_неучт

34939·B=8547800+666048 +15396·B+7897+2228244+3494·B

Откуда:

В=713 м³/ч

Таблица 3. Сводная таблица теплового баланса

Приход теплоты			Расход теплоты
Статья	кДж/ч	%	Статья	кДж/ч	%
Qт	24927494	100	Qм	8547800	34,29
			Qух.г	10984755	44,07
			Qкл	666048	2,67
			Qокна	7897	0,03
			Qнеучт.	2492749	10,0
			Qрол	2228244	8,94
Итого:	24927494		Итого:	24927494	100,00

Коэффициент использования топлива:

h_топ=·100%= =34,29 %

Удельный расход топлива:

b== м³/кг

7. Подбор горелочных устройств

Теоретический расход топлива:

B_т=713м³/ч

Максимальный расход топлива:

В_т=k·В*_т, где k- коэффициент, учитывающий неравномерность подачи топлива и возможность форсированной работы установки; k=1,2

В^max _т= 1,2·713=855,6 м³/ч

Общий расход воздуха:

V_в=L_в· В^max _т=10,22·855,6=8744,2 м³/ч

Принимаем: инжекционные горелки В75. 70 горелок с расчетным расходом 12 м³/ч.

70·12=840 м³/ч.

1.  Список использованных источников

1.  Казанцев Е.И. Промышленные печи. - М.: Металлургия, 1979- 365 с.

2.  Пуговкин А.У. Расчет и конструирование нагревательных устройств металлургического производства. – Л.: ЛПИ, 1979- 55 с.

3.  Мастрюков Б.С. Теория конструкций и расчета методических печей. – М.: Металлургия, 1987- 272 с.