Файл: Несенчук, А. П. Тепловые расчеты пламенных печей для нагрева и термообработки металла учеб. пособие.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 21.10.2024
Просмотров: 89
Скачиваний: 0
|
Т а б л . 4. 2. |
Средняя |
объемная |
изобарная |
теплоемкость |
|
||
|
|
|
с р к к а л / н м 3 • ° С |
|
|
|
||
Темпера- |
|
|
|
н. |
|
|
|
|
тура, |
О: |
N. |
Воздух |
СО |
со. |
н,о |
H.S |
|
° С |
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
0,3119 |
0,3102 |
0,3098 |
0,3049 |
0,3103 |
0,3821 |
0,3569 |
0,36 |
100 |
0,3147 |
0,3106 |
0,3106 |
0,3083 |
0,3109 |
0,4061 |
0,3595 |
0,366 |
200 |
0,3189 |
0,3114 |
0,3122 |
0,3098 |
0,3122 |
0,4269 |
0,3636 |
0,373 |
300 |
0,3239 |
0,3131 |
0,3146 |
0,3103 |
0,3145 |
0,4449 |
0,3684 |
0,381 |
400 |
0,329 |
0,3154 |
0,3174 |
0,311 |
0,3174 |
0,4609 |
0,3739 |
0,39 |
500 |
0,3339 |
0,3182 |
0,3207 |
0,3117 |
0,3207 |
0,475 |
0,3797 |
0,399 |
600 |
0,3384 |
0,3213 |
0,324 |
0,3124 |
0,3242 |
0,4875 |
0,3857 |
0,408 |
700 |
0,3426 |
0,3245 |
0,3274 |
0,3134 |
0,3277 |
0,4988 |
0,392 |
0,417 |
800 |
0,3463 |
0,3276 |
0,3306 |
0,3145 |
0,3311 |
0,509 |
0,3984 |
0,426 |
900 |
0,3498 |
0,3307 |
0,3338 |
0,3159 |
0,3343 |
0,5181 |
0,405 |
0,434 |
1000 |
0,3529 |
0,3337 |
0,3367 |
0,3174 |
0,3374 |
0,5263 |
0,4115 |
0,442 |
1100 |
0,3557 |
0,3365 |
0,3395 |
0,3191 |
0,3403 |
0,5338 |
0,418 |
0,45 |
1200 |
0,3584 |
0,3392 |
0,3422 |
0,3208 |
0,343 |
0,5407 |
0,4244 |
0,456 |
1300 |
0,3608 |
0,3417 |
0,3447 |
0,3227 |
0,3455 |
0,5469 |
0,4306 |
— |
1400 |
0,3631 |
0,3441 |
0,347 |
0,3246 |
0,3479 |
0,5526 |
0,4366 |
— |
1600 |
0,3673 |
0,3484 |
— |
0,3285 |
0,3522 |
0,5626 |
0,4481 |
— |
1800 |
0,7712 |
0,3522 |
— |
0,3324 |
0,3559 |
0,5712 |
0,4589 |
— |
2000 |
0,3748 |
0,3556 |
— |
0,3362 |
0,3592 |
0,5785 |
0,4688 |
— |
2200 |
0,3784 |
0,3587 |
— |
0,3398 |
0,3621 |
0,5848 |
0,4779 |
— |
2400 |
0,3813 |
0,3613 |
— |
0,3433 |
0,3647 |
0,5902 |
0,4864 |
— |
Отыскав вышеуказанным способом калориметрическую темпе ратуру, приближенно определим действительную температуру про дуктов сгорания в рабочем объеме печи. Действительная температу ра в t-й зоне печи находится из выражения [10]
/гі= г] І 0С (°К), |
(4.2) |
где % — пирометрический коэффициент, учитывающий потери тепла
(табл. 4.3).
Ниже рассмотрим методику определения действительной тем пературы дымовых газов ігі в рабочем пространстве г-й зоны или в объеме камерной печи (іг). Берем наиболее сложный и достаточно часто встречающийся в практике случай, когда воздух и топливо подогреваются соответственно до температур ів" и /т".
40
Т а б л . 4 . 3 . Пирометрический коэффициент [9J
Тип печи |
|
г.п |
Камерные: |
|
|
периодического действия большой емкости с плотной садкой |
0 00 |
1 |
|
о со |
||
то же, но с редкой садкой |
0,75 -0,85 |
|
Методические рекуперативные |
0,7 -0 ,7 5 |
|
Проходные термические |
0,75-0,82 |
|
Кузнечные щелевые |
0 ,6 6 -0 ,7 |
|
Применительно к типу нагревательного устройства и виду топ лива используем одну из приведенных на рис. 4.1—4.10 і—^-диа грамм. Принимая максимально возможную температуру подогрева
Рис. 4.1. Диаграмма і—tm для |
Рис. |
4.2. |
Диаграмма |
і—tm |
доменного газа |
для |
коксодоменного |
газа |
|
(Q„p = 977 ккал/нм2). |
(Q„i’ = |
2400 ккал/нм3). |
||
Рис. 4.3. Диаграмма і— для водяного газа (антрацит марки АК) с теплотворной способностью
Q„p = 2435 ккал/нм3.
воздуха, находим теоретическую температуру tm (при данном коэф фициенте избытка воздуха а). Затем из табл. 4.3 выбираем пиро метрический коэффициент т)п- Произведение tm и т)п дает нам зна чение Ігг-
41
При этом если окажется, что соотношение tri ^ t nMi-\-At удовле творяется, то ограничиваемся лишь подогревом воздуха. В отдель ных случаях (температура подогрева воздуха порядка 600—700° С) целесообразно несколько снизить температуру подогрева воздуха и ввести подогрев топлива до 150—250° С.
Рис. 4.4. Диаграмма і—tm для коксодоменного газа (<2ир= 3000 ккал/нм3).
При сжигании низкокалорийного топлива расчет несколько усложняется. В этом случае температуру подогрева воздуха tB" и топлива t-т" находят по уравнению, записанному для і-й зоны,
2 <Зі= (? нр+(2в"+<2т,/, |
(4.3) |
где 2 Qi — общее количество тепла, вносимого в рассматриваемую зону (камеру) печи:
4 |
1 |
(4 4) |
2 Q i= |
Ѵі ср/ tri-----ккал/нм3 (кдж/нм3). |
|
і= і |
'Пп |
|
В этом уравнении температура газов tr{ неизвестна. Однако если принять в качестве расчетного оптимальное ее значение
то теплосодержание продуктов сгорания находится из соотношения, содержащего в качестве неизвестной лишь 2 Q<:
4 |
1 |
(4.5) |
2 Q i= |
Ѵі Ср/(tui+ A t)-----ккал/нм3 (кдж/нм3), |
|
і= і |
Tl[l |
|
где Ср/ — объемная изобарная теплоемкость компонентов дымовых
газов при заданной температуре /м*+Д/, ккал/нм3-0С I (кдж/нм3-0К) ■
42
Приняв в качестве исходной температуру подогрева топлива 150—300° С, находим количество тепла, поступающего в зону печи с топливом. Затем из уравнения (4.3) определяем температуру, до которой требуется подогреть воздух. Может оказаться, что расчет ная температура подогрева воздуха будет выше максимально до-
Рпс. 4.5. Диаграмма |
i—tm |
Рис. 4.6. Диаграмма і—t m для при- |
для коксовального |
газа |
родно-коксовального газа |
(Qhp = 4080 ккал/hm3). |
(Qhp = 72I0 ккал/нм3). |
|
пустимой. В этом случае придется несколько снизить оптимальную избыточную температуру газов At.
Ниже рассмотрим численные примеры.
4.2.1. Определить действительную температуру продуктов сгорания Uі в св рочной зоне методической нагревательной печи. Температура заготовок, нагревае-
Рнс. 4.7. Диаграмма і—tm |
Рис. 4.8. Диаграмма і—tm |
для природного газа |
для мазута 80 (распылива- |
(Qup = 8350 ккал/нм3). |
нне воздушное) с теплотвор |
|
ной способностью |
|
Qhp = 9470 ккал/кг. |
мых под прокатку, должна составить |
1210° С. В качестве топлива принимается |
доменный газ с теплотворной способностью Qup= 977 ккал/нм3.
Так как в данном случае топливо низкокалорийное, то предполагается на гревать воздух и топливо. Температуры подогрева вначале принимаем ориентиро вочно. Задаемся значениями /В'' = 600°С и /Т"=400°С . Коэффициент избытка воздуха а составляет 1,05.
Для сварочной зоны как оптимальное выбираем значение Ді=100°С (§ 2.2).
43
Такую задачу решаем исходя из условия, что действительная температура продуктов сгорания должна быть такой:
tv z = t* ,+ A t= 1210+100= 1310° С (Г,-2= 1583° К).
Количество тепла, поступающего в сварочную зону, найдем из выражения (4.3). Чтобы рассчитать количество тепла, поступающего с топливом, записываем его состав:
Кео., = 0,102; Усо =0,301; Ун. = 0,022; Ук , = 0,551; Уи.о =0,023 нм3/нм3.
Рис. 4.9. Диаграмма і—tm для |
Рис. 4.10. Диаграмма і—Іт для |
нефтяного газа |
нефтяного газа |
(Q „p= 12210 ккал/нм3). |
(Q.ip= 15250 ккал/нм3). |
Средние объемные теплоемкости указанных составляющих (в пределах температур от 0 до 400° С) находим из табл. 4.2:
с^'СО, =0,4609;’ |
с' /со =0,3174; с /N. =0,3154; |
с /И. = 0,311; |
|
с'/II,о =0,3729 ккал/нм3 ° С. |
|
Физическое тепло доменного газа, поступающего в печь, |
||
Q T" = ( У с О , Ср'с о + |
УсО ср 'со + ^ N 2 Cp 'n + У н , с р 'и |
+ У и 20 СР д 0 )іт" = |
=(0,102 • 0,4609+0,301 • 0,3174+0,551 • 0,3154+0,022 ■0,311+0,023 • 0,3729) 400=
=135 ккал/нм3 (565 кдж/нм3).
Физическое тепло воздуха
Ов" = Ѵо' |
Ср' //'=0,82-0,324-600= 159 ккал/нм3 (665 кдж/нм3). |
ф = і ,05 |
D |
Общее количество тепла, вносимого в зону,
J £ Q cb= 977+135+159=1271 ккал/нм3 (5320 кдж/нм3) .
Действительную температуру дымовых газов в сварочной зоне можем найти, используя выражение
2 J Q c a = J J Vi C p ' t T2 |
11.1 |
i= 1 |
44