Файл: Задание на выполнение курсовой работы.docx

Угар (потери при окислении) металла в толкательных печах обычно составляет 1,5 2 %. Удаление шлака (окалины) с подины производится периодически вручную через рабочие боковые окна нижней сварочной и томильной зоны.


Удельный расход топлива в толкательной печи при температуре нагрева заготовок 1200 С около 70-80 кг у.т./т металла. Если в печи отсутствуют зоны двухстороннего нагрева (нет глиссажных труб), то расход топлива около 60-70 кг у.т./т металла.

---

2. Расчет горения топлива и определение действительной

температуры горения

Для сухогогазового топлива состава, приведенного в таблице З.2, определим расход воздуха, количество и состав продуктов сгорания и действительную температуру при горении с коэффициентом расхода воздуха

n= 1,02 и при температуре подогрева воздуха t_в = 450 ⁰С (таблица З.2).

Согласно заданию в таблице З.1, влажность топочного газа равна

d_г = 15 г/м³. Содержание водяного пара в газе:
( 1 )

Коэффициент пересчета состава газа с сухого на влажный (рабочий):

( 2 )

( 3 )


Состав влажного газа, %: СО₂^вл = 13,75, СО^вл = 25,53, Н₂= 0,982,

СН₄= 28,48, N₂= 29,46, Н₂О = 1,866.

Расчет низшей теплоты сгорания:

( 4 )


Теоретическое необходимое количество кислорода и воздуха

( 5 )



Теоретический расход воздуха на горение:

L₀ = (1 + k)*(1+0,001244*d_в)*V_O2 = 4,762*1,044*0,56 = 2,83 м³/м³.

Действительный расход сухого воздуха на горение:

L_n= nL₀ = 1,02*2,78 = 2,88 м³/м³. ( 6 )

Расчет количества продуктов горения:

( 7 )



( 8 )



( 9 )



( 10 )

---

( 11 )

Проверка:



Находим процент в дыму:

СО₂ = (V_СО2/V_n )*100 = (0,68/3,88)*100 = 17,53 %;

Н₂О = (V_Н2О/V_n )*100 = (2,05/3,88)*100 = 18,3 %;

N₂= (V_N2/ V_n )*100 = (2,48/3,88)*100 = 63,91 %;

О₂= (V_О2/ V_n )*100 = (0,011/3,88)*100 = 0,28 %;

Плотность продуктов сгорания:

( 12 )


Определяем температуру горения топлива

( 13 )

( 14 )





( 15 )

( 16 )

( 17 )

3. Расчет времени нагрева металла

В соответствии с заданием, таблица З.1, необходимо рассчитать печь с шагающим подом со сводовым отоплением для нагрева слябов из хромоникелевой стали производительностью Р = 40 т/ч.

Ширина слябов b = 1000 мм, толщина δ = 120 мм, длина l = 6000 мм.

Начальная температура металла t_м^нач= 0 ⁰С; конечная t_м^кон= 1180 ⁰С.

Перепад температур по сечению сляба в конце нагрева принимаем равным

Δt_кон = 50 ⁰С.

---

3.1. Предварительное определение размеров печи

При однорядном расположении металла ширина печи составит, [ 2 ]:

В = l + 2*0,20 = 6 + 0,4 = 6,4 м.

В печах с плоско пламенными горелками свод выполняется не профилированным и по всей длине печи можно принять высоту свода

Н = 1,0 м.

Длину печи Lнайдём после расчёта времени нагрева металла.

3.2 Определение времени нагрева металла

Время нагрева металла в печи с плоскопламенными горелками рассчитаем по формуле:

τ = Scρ (t_кон^ср- t_нач^ср)*10³ /q_ср, ( 18 )

где q_ср - средний в пределах зоны результирующий тепловой поток на металл, Вт/м²,

q_ср = (q_нач - q_кон)/ln(q_нач/q_кон), ( 18.1 )

S – расчётная толщина металла, м;

с - средняя винтервале температур t_кон ^ср- t_нач^сртеплоёмкость

металла, кДж/(кг*К);

ρ- плотность металла, кг/м³;

Действительная температура

( 19 )

где - пирометрический коэффициент 0,7 0,75 (выбираем 0,75)



Принимаем, что проектируемая печь имеет три тепловые зоны: методическую, сварочную и томильную и что в конце методической зоны температура поверхности металла равна 600 ⁰С, а в конце сварочной - 1180 ⁰С.

3.2.1Расчёт времени нагрева металла в методической зоне

Температуру газов в зоне теплообмена вначале методической зоны определим по формуле:

t_{ф. нач}^/ = 0,5(t_д +t_нач^пов). ( 20 )

t_{ф. нач}^/ = 0,5(1601 + 0) = 800 ⁰С,

в конце методической зоны:

t_{ф. кон}^/ = 0,5(t_д +t_кон^пов). ( 21 )

t_{ф. кон}^/ = 0,5(1601 + 600) = 1100

---

⁰С.

Парциальные давления СО₂и Н₂О в продуктах сгорания:

р_СО2 = 98,1*0,1752 = 17,12 кН/м², р_Н2О = 98,1*0,1717 = 18,05 кН/м².

Для рассматриваемого случая слой газов в зоне горения и теплообмена можно принять плоскопараллельным бесконечной протяжённости. В этом случае эффективная длина луча определяется по формуле

S_эф = 1,8Н. ( 22 )

Толщину зоны горения принимаем равной Н^/ = 0,1 м.

Толщина зоны теплообмена с учётом толщины металла δ равна:

Н^// = Н - Н^/ - δ = 1 – 0,1 – 0,12 = 0,78 м.

Тогда

S_эф^/= 1,8*0,1 = 0,18 м, S_эф^//= 1,8*0,78 = 1,404 м.

Для зоны горения:

р_СО2S_эф^/= 17,12*0,18 = 3,08 кН/м², р_Н2О S_эф^/ = 18,08*0,18 = 3,25 кН/м².

По графикам на рис 21, 22 и 23 в [ 2 ] при t_д = 1786 ⁰С находим:

ε_СО2= 0,041, ε_Н2О = 0,028, β = 1,14.

Так как найденные значения степени черноты очень малы (из-за малой толщины слоя), принимаем, что ε_ф^/ = 0. Это означает, что теплообмен между зоной горения и поверхностью кладки печи происходит только за счёт конвекции.

Для зоны теплообмена:

р_СО2S_эф^// = 17,12*1,40 = 24,04 кН/м², р_Н2О S_эф^// = 18,05*1,40 = 25,3 кН/м².

По графикам на рис 21, 22 и 23 в [ 2 ] находим в начале методической зоны при t_{ф. нач}^/ = 800⁰С:

ε_СО2= 0,116, ε_Н2О = 0,19, β = 1,12,

ε_фнач^/= 0,116 + 1,12*0,19 = 0,33.

В конце методической зоны приt_{ф. кон}^// = 1100 ⁰С:

ε_СО2= 0,13, ε_Н2О = 0,17, β = 1,12.

ε _{ф кон} ^// = 0,13 + 1,12*0,17 = 0,32.

Тепловой поток излучением на кладку:

( 23 )

где С₀= 5,7 Вт/(м²*К),

ε_ф ^/и Т_ф^/- степень черноты и температура газов в зоне горения.

ε _ф ^// и Т_ф^// - степень черноты и температура газов в зоне теплообмена.

В начале методической зоны

Т_ф^/= t_ф^/+ 273 = t_д + 273 = 1601 + 273 = 1874 К,

Т_ф^// = t_ф^// + 273 = 0,5(t_д +t_нач^пов) + 273 = 800 + 273 = 1073 К,

в конце методической зоны:

Т_ф^/= t_ф^/+ 273 = t_д + 273 = 1601 + 273 = 1874 К,

Т_ф^// = t_ф^// + 273 = 0,5(t_д +t_кон^пов) + 273 = 1100 + 273 = 1373 К.

Тогдапо( 16) тепловой поток излучением в начале методической зоны:

Q_ф^к= 5,7[0* (2059/100)⁴ + 0,33*(1 – 0)(1073/100)⁴] = 24802 Вт/м²

---