89

Методическая трехзонная толкательная печь и ее характеристики

Курсовая

Производство и промышленные технологии

Печь для нагрева металла. Топливо – коксо-доменная смесь с теплотой сгорания 9100 кДж/м3. Температура нагрева металла 1215ºС. Конечное значение коэффициента теплоотдачи излучением. Свободная высота рабочего пространства над металлом по практическим данным.

Русский

2012-11-14

439 KB

115 чел.

Содержание.

Введение

Задание

1. Расчет горения топлива

2. Расчет нагрева металла

3. Тепловой баланс печи

4. Выбор горелочных устройств

5. Расчет керамического рекуператора

6. Расчет газового, воздушного и дымового трактов печи

Литература

Приложение


Введение.

Методическая трехзонная толкательная печь предназначена для нагрева прямоугольной заготовки перед дальнейшей прокаткой до температуры прокатки. В таких печах лежащие на поду и соприкасающиеся друг с другом заготовки перемещаются при помощи специального механизма - толкателя, толкатель, задавая очередную заготовку в печь, перемещает все заготовки и выталкивает ближайшую заготовку к окну выдачи. Заготовка проходит в печи три зоны: методическую – в этой зоне металл постепенно подогревается до поступления в зону высоких температур, сварочную – зона высоких температур для нагрева поверхности металла, томильную – зона выдержки, служит для выравнивания температуры по сечению металла.

Задание.

Печь для нагрева металла. Топливо – коксо-доменная смесь с теплотой сгорания 9100 кДж/м3 . Температура нагрева металла 1215ºС.

Доменный газ:

Коксовый газ:

Н2=3.3

Н2=50,8

СО=27.4

СО=5,4

СН4=0.9

СН4=26,5

СО2=10.0

С2 Н4=1,7

N2=58.4

СО2=2,3

N2=12,3

О2=1,0


1. Расчет горения топлива. [1]

Для доменного газа:

Примем содержание влаги W=30 г/м3.

Н2О=.

Состав компонентов влажного газа,%

Н2=;

СО=27,4*0,964=26,4;

СН4=0,9*0,964=0,9;

СО2=10*0,964=9,6;

N2=58,4*0,964=56,3.

Для коксового газа:

Примем содержание влаги W=40 г/м3.

Н2О=.

Н2=;

СО=5,4*0,953=5,1;

СН4=26,5*0,653=25,3;

С2 Н4=1,7*0,953=1,6;

СО2=2,3*0,953=2,2;

N2=12,3*0,953=11,7;

О2=1*0,953=1.

Расчет горения топлива:

Qдом=126,45*26,4+107,6*3,2+358*0,9=3338,28+344,32+322,2=4004,8 кДж/м3 .

Qкокс=126,45*5,1+107,6*48,4+358*25,3+590,37*1,6=644,9+5207,8+9057,4+

+944,6=15854,7 кДж/м3 .

Найдем состав смешанного газа:

Доля доменного газа:

.

Для коксового газа:

.

Определим состав смеси:

СО2см= СО2дом  *+ СО2кокс *(1-)=9,6*0,57+2,2*0,43=5,472+0,946=6,4%;

Н2=3,2*0,57+48,4*0,43=1,824+20,812=22,6%;

СО=26,4*0,57+5,1*0,43=15,048+2,193=17,2%;

СН4=0,9*0,57+25,3*0,43=0,513+10,879=11,4%;

С2 Н4=1,6*0,43=0,7%;

N2=56,3*0,57+11,7*0,43=32,1+5,03=37,1%;

О2=1*0,43=0,43%;

Н2О=3,6*0,57+4,7*0,43=2,052+2,021=4,1%.

Для проверки точности определим теплоту сгорания смешанного газа.

=126,45*17,2+107,6*22,6+358*11,4+590,37*0,7=2174,94+2431,76+4081,2+

+413,259=9101,2 кДж/м3 .

Разность между расчетной и заданной теплотой сгорания не превышает ±0,5%.

Табличным способом рассчитываем удельное теоретическое количество воздуха и продуктов горения.

Таблица 1.

Участвуют в горении

Образуется при горении газообразных продуктов

Топливо

Воздух

Составляю

щие

Содержание,%

Кол-во, м3

Реакция горения

О2, м3

N2, м3

Всего, м3

СО2, м3

Н2О, м3

N2, м3

Всего, м3

СО2

6,4

6,4

-

-

44,37*3,76=166,83

44,37+166,83=211,2

6,4

-

-

6,4

СО

17,2

17,2

СО+0,5О2=СО2

8,6

17,2

-

-

17,2

СН4

11,4

11,4

СН4+2О2=СО2+2Н2О

22,8

11,4

22,8

-

34,2

С2 Н4

0,7

0,7

С2Н4+3О2=2СО2+2Н2О

2,1

1,4

1,4

-

2,8

Н2

22,6

22,6

Н2+0,5О2=Н2О

11,3

-

22,6

-

22,6

N2

37,1

37,1

-

-

-

-

37,1+

166,83

203,93

Н2О

4,1

4,1

-

-

-

4,1

-

4,1

О2

0,43

0,43

-

-0,43

Всего

100

100

-

44,

37

166,83

211,2

36,4

50,9

203,93

291,23

На 1 м3 газа

0,44

1,67

2,11

0,36

0,51

2,04

2,91

Используя данные табл. 1 получаем:

Коэффициент расхода воздуха: a=1,15.

Рассчитываем удельное количество воздуха:

Vв= Vв0+(a-1)* Vв0=2.11+(1.15-1)*2.11=2.11+0.32=2.43 м3/ м3.

Удельное количество продуктов горения:

Vп= Vп0+(a-1)* Vв0=2,91+0,15*2,11=3,23 м3/ м3.

Удельное количество азота:

Vn= Vn0+(a-1)* Vnв0=2,04+0,15*1,67=2,29 м3/ м3.

Удельное количество кислорода:

Vо= (a-1)* Vов0=(1,15-1)*0,44=0,07 м3/ м3.

Удельное количество других компонентов продуктов горения:

VСО2=0,36 м3/ м3;

VН2О=0,51 м3/ м3;

Vп= VСО2+ VН2О+ Vn+ Vо=3,23 м3/ м3.

Определяем химический состав продуктов горения:

СО2==11%;

Н2О==15,8%;

N2==71%;

О2==2,2%.

Плотность газов и продуктов горения.

Плотность смешанного газа:

ρг=(МСО2*СО2+ МСО* СО+ МСН4* СН4+ МС2 Н4* С2 Н4+ МН2* Н2+ МN2* N2+ МО2* *О2+ МН2О* Н2О)*=(44*6,4+28*17,2+16*11,4+28*0,7+2*22,6+28*37,1+

+32*0,43+18*4,1)*10-2/22,4=(281,6+481,6+182,4+19,6+45,2+1038,8+13,76+73,8)*

*10-2/22,4=2136,76*10-2/22,4=0,954 кг/ м3.

Плотность продуктов горения:

ρп=(МСО2*СО2+ МN2* N2+ МО2* О2+ МН2О* Н2О)*=(44*11+18*15,8+28*71+

+32*2,2)* 10-2/22,4=(484+284,4+1988+70,4)* 10-2/22,4=2826,8* 10-2/22,4=

=1,262 кг/ м3.

Точность расчета проверяем составлением материального баланса горения на 1 м3 газа.

Поступило:  Газа ρг* Vг=0,954*1,0=0,954 кг.

Воздуха ρв* Vв=1,293*2,43=3,142кг.

Всего = 4,096 кг.

Получено продуктов горения:

ρп* Vп=1,262*3,23=4,076 кг.

Разность значений меньше 0,5%, пересчета не требуется.

Энтальпия продуктов горения:

iп==9101,2/3,23=2818 кДж/м3 .

tk'=1700ºC.

iп'=(iСО2*СО2+ iN2* N2+ iО2* О2+ iН2О* Н2О)*10-2=(4087,1*11+3203,1*15,8+2486,3*

*71+2632,1*2,2)* 10-2=(44958,1+50609+176527,3+5790,62)* 10-2=2779кДж/м3 .

т. к. iп'< iп, то действительная калориметрическая температура горения больше 1700 ºС. Повторно принимаем tk''=1800 ºС.

iп''=(4360,7*11+3429,9*15,8+2646,7*71+2800,1*2,2)* 10-2=(47967,7+54192,42+

+187915,7+6160,22)* 10-2=2962 кДж/м3 .

имеем iп'< iп< iп'', => tk'< tk< tk''.

интерполяцией:

tk= tk''+( tk''- tk')=1700+*(1800-1700)=1721ºС.

=(tм+∆t)/η==1315/0,7=1879ºС.

Так как tk< , то необходим подогрев воздуха.

Энтальпию продуктов горения при =1879 ºС находим экстраполяцией.

= iп''+*( iп''- iп')=2962+*(2962-2779)=3107 кДж/м3 .

Определим минимально необходимую температуру подогрева воздуха.

=384,5кДж/м3 .

*(tв''-tв')=200+(300-200)=292ºС.

Следовательно, для получения температуры печи 1315ºС, температура подогрева воздуха должна быть не ниже 292ºС.

2. Расчет подогрева металла. [2]

Размер сляба: 240х1120х9000,

производительность: 115т в час,

состав стали 2сп: С=0,09%, Si=0.12%, Mn=0.3%,

В=1,12м, δ=0,24м, l=9м.

Теплопроводность углеродистой стали 2сп при 0ºС.

λ=70-10,1*С-16,8* Mn-33,8* Si=70-10,1*0,09-16,8*0,3-33,8*0,12=70-0,909-5,04-

-4,056=60Вт/(м*к).

Метод нагрева в печи принимаем двусторонним.

Коэффициент несимметричности нагрева μ принимаем 0,55.

Прогреваемая толщина изделия.

S= μ* δ=0.55*0.24=0.132м.

Разность между максимальной рабочей температурой газов печи принимается

t=100.

Максимальная рабочая температура газов печи.

tп =1215+100=1315 ºС.

Первая ступень нагрева – методическая зона.

а) Температура металла.

начальная: поверхности tпм=0 ºС.

середина tсм=0 ºС.

Конечная температура середины заготовки по условиям нагрева при достижении пластичности металла принимается tск=600 ºС. Разность температур между поверхностью и серединой заготовки для методической зоны прокатной печи может приниматься (800-700)S, где S – прогреваемая толщина в м.

tм=800*0,132=105,6 ºС.

Конечная температура поверхности заготовки может быть принята tпк=700 ºС.

б) Физические свойства металла.

λ=60Вт/(м*к)

Средняя температура металла по массе и времени.

tср==325 ºС.

Средняя теплопроводность металла в процессе нагрева данной ступени. λt=β* λ0;

λ325= β* λ0; βпри 200 ºС=0,95; βпри 400 ºС=0,85;

Определяем β для 325 ºС.

β= β1-( β1- β2)/ (t1- t2)*( t- t1)==0,95-0,0625=0,89.

λ325=0,89*60=53,4Вт/(м*к).

Теплопроводность при конечной t.

λ700= β0* λ0; β; β.

Определяем β для 700 ºС;

β==0,715.

λ700=0,715*60=42,9 Вт/(м*к).

Начальное теплосодержание металла iнач=0.

Конечная средняя по массе температура металла:

 tср=(600+700)/2=650 ºС.

Конечное теплосодержание металла при 650 ºС принимается по приложению 3 с применением интерполяции:

 i650==417,5-39=378,5 кДж/кг.

Средняя теплоемкость металла от начальной t=0 ºС до конечной t=650 ºС:

С==0,582 кДж/(м*к).

Средний коэффициент теплопроводности металла:

αср= λ325/(С*ρ)==11,8*10-6 м2/с.

в) Температура газов (печи).

Начальная t- tпн  принимается 1000 ºС.

Конечная tпк  принимается 1315 ºС.

Разность средних tпечи (газов) и металла:

(tп- tм ср)= =793 ºС.

Усредненная t поверхности металла в методической зоне:

 tм ср==350 ºС.

г) Коэффициенты теплоотдачи:

Состав продуктов горения: СО2=11%; Н2О=15,8%; N2=71%; О2=2,2%.

Ширина пода печи: В=l+2в=9+2*0,2=9,4м.

Высота свободного пространства над металлом: Н0=1,0м.

Эффективная длинна луча:

Sэф=1,8* Н0*В/(В+ Н0)==1,63м.

Парциальное давление излучающих газов.

Р СО2=11 кПа, Р Н2О=15,8 кПа.

Произведение Р* Sэф излучающих газов:

Р СО2* Sэф=11*1,63=17,93 кПа*м;

Р Н2О *Sэф=15,8*1,63=25,75 кПа*м.

Для t печи (газов) 1157,5 по графикам приложения 4, степени черноты:

ε СО2=0,11; ε Н2О=0,15, а поправка для ε Н2О=1,08;

ε г=0,11+0,15*1,08=0,272.

Степень черноты металла принимается ε м=0,8.

Степень развития кладки:

1/φкм==1,21.

Приведенный суммарный коэффициент излучения от газов и кладки к металлу.

СΣ= Сгкм=

=5,7*0,8*1,938/3,52=8,84/3,52=2,51 кДж/(м2*к).

Начальное значение коэффициента теплоотдачи излучением:

аизл=2,51=65,8 Вт/(м2*к).

Конечное значение коэффициента теплоотдачи излучением:

аизл=2,51=223 Вт/(м2*к).

Среднее значение коэффициента теплоотдачи излучением:

аизл==121 Вт/(м2*к).

Коэффициент теплоотдачи конвекцией принимается:

акон=12 Вт/(м2*к).

Начальное значение суммарного коэффициента теплоотдачи:

аΣ,н=65,8+0,1*65,8=72,4 Вт/(м2*к).

Среднее значение суммарного коэффициента теплоотдачи:

аΣ,с=121+12=133 Вт/(м2*к).

Конечное значение суммарного коэффициента теплоотдачи:

аΣ,к=223+12=235 Вт/(м2*к).

д) Критерий БИО.

Начальное значение: Вin==0,16.

Конечное значение: Вiк==0,72.

Среднее значение: Вiср==0,33.

е) Температурный критерий для середины заготовки.

Θс==0,48.

ж) Температура поверхности заготовки к концу первой ступени нагрева:

По графикам Будрина (середина пластины):

Для : Вi=0,33; Q=0,48; критерий Фурье : F0=2.7.

При значениях Вi=0,33; F0=2.7 по графику Будрина для поверхности пластины Θп=0,43. Откуда Qп=.

tмк=1157.5-1157,5*0,43=660 ºС.

Ранее была принята tмк=700 ºС. Расхождение между принятым и полученным значением составляет 40 ºС, и оно не может отразится на результатах подсчета.

з) Продолжительность нагрева металла в методической зоне.

При значении F0=2.7.  F0=; 2,7=; =1,11ч.

Вторая ступень нагрева – сварочная зона.

а) Температура металла.

Начальное: tсн=600 ºС; tпн=660 ºС.

Конечная температура поверхности задана tмк=1215 ºС.

Конечной температурой середины металла предварительно задаемся tск=1165 ºС.

б) Физические свойства металла.

Средняя температура металла по массе и времени:

 tср= ºС.

Средняя теплопроводность металла:

 λ910=0,68* λ0=0,68*60=40,8 Вт/(м2*к).

Начальная средняя по массе температура металла:

 tср==630 ºС.

Начальное теплосодержание металла при 630 ºС.

 i630=420-=364 кДж/кг.

Конечная средняя по массе температура металла:

tср==1190 ºС.

Конечное теплосодержание металла:

 i1190=845-=838 кДж/кг.

Средняя теплоемкость металла от начальной t=630 ºС до конечной t=1190 ºС.

=0,85 кДж/(кг*к).

Средний коэффициент теплопроводности металла:

аср= м2/с.

в) Температура газов (печи).

Температура является постоянной: tпост=1315 ºС.

г) Коэффициент теплоотдачи.

СО2=11%; Н2О=15,8%; В=9,4м; Н0=1,0м.

Sэф==1,6м.

Произведение Sэф*ρ для излучающих газов:

СО2-11*1,6=17,6 кПа*м,

Н2О-15,8*1,6=25,3 кПа*м.

Для t газов (печи) - 1315 ºС по графикам приложений:

А ε СО2=0,095; ε Н2О=0,135; поправка для ε Н2О=1,08.

ε г=0,095+0,135+1,08=0,24.

1/φкм==1,21.

Приведенный коэффициент излучения по формуле:

СΣгкм==2,3Вт/(м2*к).

Начальное значение коэффициента теплоотдачи излучением:

аизл=2,3=197 Вт/(м2*к).

Конечное значение коэффициента теплоотдачи излучением:

аизл=2,3=335 Вт/(м2*к).

Среднее значение коэффициента теплоотдачи излучением:

 аизл==257 Вт/(м2*к).

акон=12 Вт/(м2*к).

аΣ=12 Вт/(м2*к).

д) Критерий БИО.

Вiср==0,87.

е) Температурный критерий для поверхности заготовки.

Θп==0,153.

ж) Продолжительность нагрева металла.

Для Вi=0,87 и Θ=0,153 F0=2.5.  

F0=2,5=; =1,97ч.

з) Температура середины заготовки.

Вi=0,87; F0=2,5; по графику Qс=0,21.

Qс==0,21.

Откуда tск=1165 ºС.

Разници между принятым и полученным значением tск нет. Разность температуры между поверхностью заготовки полученная расчетом: ∆ tм=1215-

-1165=50 ºС.

При нагреве заготовок для ковки и прокатки допускаемы перепад температуры по толщине заготовки можно принимать в предела (250…300)S1, где S1- расчетная прогреваемая толщина заготовок.

tм=(250…300)*0,132=33…40ºС. В среднем 35ºС. Для снижения полученного перепада температуры от 50ºС до 35ºС необходима третья ступень нагрева – ступень выравнивания – томильная зона.

Третья ступень нагрева – томильная зона.

а) Температура металла.

Начальные: tмн=1215 ºС; tсн=1165 ºС.

Конечные: tмк=1215 ºС; tск=1180 ºС.

б) Физические свойства металла.

Средняя температура металла по массе и времени:

 tср= ºС.

Средняя теплопроводность металла:

λ1194=0,73*60=43,8 Вт/(м2*к).

Начальная средняя по массе температура металла:

 tср==1190 ºС.

Конечная средняя по массе температура металла:

tср==1198 ºС.

Полученные температуры настолько мало отличаются друг от друга, что теплоемкость от 1190 ºС до 1198 ºС можно принять равной теплоемкости от 0 ºС до 1190 ºС.

Теплосодержание металла при 1190 ºС.

 i1190=848-=841 кДж/кг.

Средняя теплоемкость металла от 0 ºС до 1190 ºС.

=0,707 кДж/(кг*к).

Средний коэффициент теплопроводности металла:

аср= м2/с.

в) Продолжительность выдержки металла в томильной зоне.

Степень выравнивания температуры: ∆ tмк/ ∆ tмнвпр=35/50=0,7.

По графику несимметричности нагрева μ=0,55 находим F0= аср*τ/S2=0.45.

отсюда =0,27ч.

Общее время нагрева: Σ t= t1+ t2+ t3=1,11+1,97+0,27=3,35ч.

Окончательный выбор рабочего пространства печи.

Ширина заготовки в=1,12м.

Геометрическая толщина заготовки δ=024м.

Длинна заготовки l=9м.

Печь однорядная, производительность Р=115т/час.

Общее время нагрева при холодном посаде Σ t=3,35ч.

Ширина пода: В=9,4м.

Свободная высота рабочего пространства над металлом по практическим данным принята:

Для методической зоны – средняя Н0=1,0м,

Для сварочной - Н0=1,7м.

Расчетная длинна активного пода:

L=22,7м.

Масса заготовки: М=1,12*0,24*9*7,85=19т.

Возможное искривление заготовки принимается 0,1% от их длинны т.е. 0,1*9000/100=9мм на каждую заготовку.

Длинна активного пода принимается:

L акт= L=23м.

Площадь активного пода: Sакт=23*9=207 м2.

Напряжение активного пода: Р/ Sакт=115/207=0,56т/( м2*ч).

Скорость нагрева: v=0,56/0,47=1,19мм/мин.

Толщина торцевой стороны со стороны загрузки принимается 0,6м.

Проталкиваемая длинна пода при торцевой загрузке:

L акт+0,6= L стр=23+0,6=23,6м; L стр/δ=23,6/0,24=98,3<200=> под может быть горизонтальным.

По расчету времени нагрева металла получилось:

Для методической зоны: τ1=1,11ч,

Для сварочной зоны: τ2=1,97ч,

Для томильной зоны: τ3=0,27ч,

Σ τ=3,35ч.

Определение активной длинны пода по зонам:

Методическая зона – 23*1,11/3,35=7,6м.

Сварочная зона – 23*1,97/3,35=13,5м принимаем 7,8м.

Томильная зона – 23*0,27/3,35=1,9м принимаем 7,6м.

ΣL=23м.

3. Тепловой баланс печи. [3]

Производительность печи: G=115т/ч.

Температура металла: в начале нагрева t'=0 ºС, в конце нагрева t''=1215 ºС.

Теплота сгорания топлива: Qнр=9100 кДж/м3.

Состав продуктов горения: СО2=11%; Н2О=15,8%; N2=71%; О2=2,2%.

Основные внутренние размеры рабочей камеры:

Ширина пода В=9,4м, длинна методической зоны L м=7,6, сварочной L св=7,8 м и томильной L т=7,6 м; высота свода над подом в начале методической зоны Нм=1,24м, на границе со сварочной Нмс=1,740м, сварочной зоны Нс= Нмс=1,740м и томильной зоны Нт=1,240м.

Энтальпии металла в начале нагрева i'=0, в конце нагрева i''=841 кДж/кг. Температура газов: в томильной зоне t'т≥1000 ºС у окна выдачи до t''т=1315 ºС на границе со сварочной зоной, в сварочной - t'св=1315 ºС, методической от t'мс=1315ºС на границе со сварочной  до tу=1000 ºС на выходе из печи.

Vв=2,43м3/ м3; Vп=3,23 м3/ м3; t подогрева воздуха tв=400 ºС.

Приход тепла:

Химическое тепло топлива.

Qх= Qнр*В=9100*В=9100ВкВт.

Физическое тепло воздуха.

Qфв=iв* Vв*В=532,08*2,43*В=1293ВкВт.

Тепло экзотермических реакций: при а=1*10-2, Qэ=5650*G*а=5650*=1805кВт.

Общий приход тепла.

Qх+ Qфв+ Qэ=9100В+1293В+1805=10393В+1805кВт.

Расход тепла:

Расход тепла на нагрев металла.

Qм=G(1-а)( i''- i')==26596кВт.

Потери тепла с окалиной.

Q0Gмс(t''- t')==536кВт.

Потери тепла с уходящими газами при tу=1000 ºС.

Qуф= iу* Vп*В=1538*3,23*В=4968ВкВт.

Энтальпия уходящих газов при 1000 ºС.

iу=(2226,8*11+1713,3*15,8+1393,9*71+1480,1*2,2)*10-2=1538 кДж/м3.

Потери тепла через кладку.

Стены: Плотность теплового потока – q= Вт/м3.

Расчет g ведем методом последовательного приближения.

Первое приближение: Предварительно находим тепловое сопротивление кладки при t=0 ºС.

Тепловое сопротивление слоя:

R1= S1/ λ1=0,348/0,88=0,35(м2*к)/Вт.

R2= S2/ λ2=0,116/0,1=1,16 (м2*к)/Вт.

Примем коэффициент теплоотдачи равным: α0=15 Вт/(м2*к).

Внешнее тепловое сопротивление: Rв=1/ α0=1/15=0,067 (м2*к)/Вт.

Общее тепловое сопротивление: R0= R1+R2+R3=0,395+1,16+0,067=1,622 (м2*к)/Вт.

Плотность теплового потока: при tк=1315 ºС и tв=20 ºС.

q===798 Вт/м2.

Второе приближение: Находим t на границах слоев кладки.

t1= tк-q R1=1315-798*0.395=1315-315=1000 ºС.

 tн= t1-q R2=1000-798*1.16=1000-926=74 ºС.

Средняя температура слоя: =1157 ºС.

=537ºС.

Теплопроводность слоя:

λ1=0,88+0,00023*=0,88+0,00023*1157=1,146Вт/(м*к).

λ2=0,1+0,00023*=0,1+0,00023*537=0,224 Вт/(м*к).

Тепловое сопротивление слоя:

R1= S1/ λ1=0,348/1,146=0,304 (м2*к)/Вт.

R2= S2/ λ2=0,116/0,224=0,518 (м2*к)/Вт.

Коэффициент теплоотдачи:

α0=8,1+0,058 tн=8,1+0,058*74=12,4 Вт/(м2*к).

Внешнее тепловое сопротивление:

Rн=1/ α0=1/12,4=0,081 (м2*к)/Вт.

Общее тепловое сопротивление:

R0= R1+R2+Rн=0,304+0,518+0,081=0,903 (м2*к)/Вт.

Плотность теплового потока:

q'===1434 Вт/м2.

Третье приближение:

t1= tк-q' R1=1315-1434*0.304=1315-436=879 ºС.

 tн= t1-q' R2=879-1434*0,518=879-743=136 ºС.

Средняя температура слоя: =1097 ºС.

=507ºС.

Теплопроводность слоя:

λ1=0,88+0,00023*=0,88+0,00023*1097=1,13Вт/(м*к).

λ2=0,1+0,00023*=0,1+0,00023*507=0,216 Вт/(м*к).

Тепловое сопротивление слоя:

R1= S1/ λ1=0,348/1,13=0,308 (м2*к)/Вт.

R2= S2/ λ2=0,116/0,216=0,54 (м2*к)/Вт.

Коэффициент теплоотдачи:

α0=8,1+0,058 tн=8,1+0,058*136=16 Вт/(м2*к).

Внешнее тепловое сопротивление:

Rн=1/ α0=1/16=0,063 (м2*к)/Вт.

Общее тепловое сопротивление:

R0= R1+R2+Rн=0,308+0,54+0,063=0,911 (м2*к)/Вт.

Плотность теплового потока:

q''===1422 Вт/м2.

Так как разность q'' и q' менее 5% пересчета не требуется. Плотность теплового потока через кладку стен примем равной q= q''=1422 Вт/м2.

Свод: R=S/λ=0.3/1.75=0,171 (м2*к)/Вт.

α0=15 Вт/(м2*к), Rв=1/ α0=1/15=0,067(м2*к)/Вт.

R0= R+Rв=0,171+0,067=0,238 (м2*к)/Вт. q===5441 Вт/м2.

Второе приближение: tн= tк-q R=1315-5441*0,171=1315-930=385 ºС.

=850ºС. λ=1,75+0,00086t=1.75+0,00086*850=2,481 Вт/(м*к).

R= S/ λ=0,3/2,481=0,121 (м2*к)/Вт. α0=8,1+0,058 tн=8,1+0,058*385=30,4 Вт/(м2*к).

Rн=1/ α0=1/30,4=0,033(м2*к)/Вт. R0=0,121+0,033=0,154 (м2*к)/Вт.

q'==8409 Вт/м2.

Третье приближение:

tн= t-q' R=1315-8409*0,121=1315-1017=298ºС.

=807ºС. λ=1,75+0,00086*807=2,44 Вт/(м*к).

R= S/ λ=0,3/2,44=0,123 (м2*к)/Вт.

α0=8,1+0,058 *298=25,4 Вт/(м2*к). Rн=1/ α0=1/25,4=0,039 (м2*к)/ Вт.

R0= R+Rн=0,123+0,039=0,162(м2*к)/ Вт.

q''==7994 Вт/м2.

Плотность теплового потока принимаем равной q= q''=7994 Вт/м2.

Под: qп=0,75 qст=0,75*1422=1066 Вт/м2.

Расчетная поверхность пода и свода:

Fп= Fсв=(В+Sст)*(L+ Sст)=(9.4+0.464)*(23+0.464)=9.864*23.464=231.4м2.

Расчетная поверхность стен:

Fст=4(Lм+ Sст/2)*(+ Sсв/2)+4 Lсв(+Sсв/2)+2(Lт+ Sст/2)*(+ Sсв/2)+3*

*(В+Sст)( (+ Sсв/2)=4(7,6+0,464/2)(1,24+0,3/2)+4*7,8(1,74+0,3/2)+2(7,6+

+0,464/2)(1,24+0,3/2)+3(9,4+0,464)(1,1+0,3/2)=31,28*1,39+59+15,7*1,39+29,6*1,25=43,5+59+21,8+37=161,3м2.

Потери тепла через кладку печи в целом:

Qк=(qст*Fст+ qсв*Fсв+ qп*Fп)*10-3=(1422*161,3+7994*231,4+1066*231,4)*10-3=

=(229368,6+184981,6+246672,4)* *10-3=2326кВт.

Потери тепла излучением:

Площадь открытия окна посада и выдачи; F=B*h=9,4*0,15=1,41м2.

Потери тепла через окно посада; Q'л=10-3Со(Т/100)4*F*Ф*φ=10-3*5,7*(1273/100)4*

*1,41*0,48*1=101,3кВт.

Потери через окно выдачи; Q''л=10-3*5,7*(1538/100)4*1,41*0,48*1=216кВт.

Общие потери тепла излучением: Qл=Q'л+Q''л=101,3+216=317,3кВт.

Потери тепла с охлаждающей водой:

Продольные трубы;

Максимальное расстояние между продольными трубами. lм=5=5=2.45м.

С учетом запаса прочности, расстояние между трубами принимаем на 20…30% меньше максимального; lпр=0,72* lм=1,76м.

Диаметр подовых труб 133х22мм.

Количество продольных труб; nпр= nп* lз/ lпр=9,0/1,76=5,1мм. Принимаем  nпр=5мм.

Свешивание заготовки; ∆ lз==0,98м < lм/2.

Общая длина продольных труб; Lпр=( Lм+ Lсв) nпр=(7,6+7,8)*5=77м.

Поверхность нагрева продольных труб; Fпр=π*d*Lпр=3,14*0,133*77=32,2м2.

Плотность теплового потока принимаем равной; qпр=100 кВт/м2.

Потери тепла с охлаждающей водой в продольные трубы; Qпр= qпр* Fпр=100*32,2=

=3220кВт.

Поперечные трубы: Расстояние между поперечными трубами принимаем равным 2,32м.

Количество сдвоенных поперечных труб; nпп==5,5шт.

Принимаем nпп=6,0шт.

Длину одной сдвоенной поперечной трубы принимаем равной ширине пода В=9,4м.

Общая длинна поперечных труб; Lпп=2 nпп*В=2*6*9,4=112,8м.

Поверхность нагрева поперечных труб; Fпп=π*d* Lпп=3,14*0,133*112,8=47,1м2.

Плотность теплового потока принимаем равным; qпп=160кВт/м2.

Потери тепла с охлаждающей водой поперечных труб:

Qпп= qпп* Fпп=160*47,1=7536кВт.

Общие потери с охлаждающей водой подовых труб; Q'в= Qпр+ Qпп=3220+7536=

=10756кВт.

Потери тепла с охлаждающей водой всех водоохлаждаемых элементов печи без теплоизоляции подовых труб; Q=(1,1…1,2) Q'в=1,15*10756=12370кВт.

Количество охлаждающей воды при допустимом ее нагреве ∆tв=10…15 ºС.

При отсутствии теплоизоляции подовых труб; М=Q/(Cв+∆tв)=12370/62,8=197кг/сек или 709,2т/ч.

Из-за ненадежности конструкции теплоизоляции труб тепловую мощность и расход воды при проектировании печи определяем из условия работы подовых труб без теплоизоляции.

Неучтенные потери тепла без теплоизоляции подовых труб:

Q=0.1(Qк+ Qл+Q)=0,1(2326+317,3+12370)=15013*0,1=1501кВт.

Общий расход тепла без теплоизоляции труб; Qм+Qо+Q+Qк+Qл+Q+Q=

=26596+536+4969В+2326+317+12370+1501=4968Вδ+43646кВт.

Приравнивая расход тепла приходу, получаем уравнение теплового баланса.

Для тру без теплоизоляции; 10393Вδ+1805=4968Вδ+43646

Вδ==7,71м3/с или 27756 м3/ч.

Результаты расчета теплового баланса предоставлены в табл.2.

Тепловой баланс печи.                                                                    Таблица 2.

(подовые трубы без теплоизоляции)

Статья

Приход тепла

Статья

Расход тепла

кВт

%

кВт

%

Химическое тепло топлива, Qх

70161

85,63

Расход тепла на нагревание металла, Qм

26596

32,45

Потери тепла с окалиной, Qо

536

0,65

Физическое тепло воздуха, Q

9969

12,17

Потери тепла с уходящими газами, Q

38303

46,74

Потери тепла через кладку, Qк

2326

2,84

Тепло экзотермичес

ких реакции, Qэ

1805

2,2

Потери тепла излучением, Qл

317

0,38

Потери тепла с охлаждающей водой, Q

12370

15,09

Неучтенные потери тепла, Q

1501

1,83

Всего

81935

100

81949

100

Определим другие показатели работы печи для условий без теплоизоляции подовых труб:

КПД печи: ηкпд= =36,1%.

Удельный расход тепла; q==2196кДж/кг.

Расход воздуха; Vв =vвδ=2,43*27756=67447м3/ч или 18,7м3/с.

Расход продуктов горения; Vп =vпδ=3,23*27756=89652 м3/ч или 25 м3/с.

4. Выбор горелочных устройств. [4]

Q=9100кДж/м3, ρго=1,0кг/м3, tв=400 ºС, vв=2,43 м3/ м3, при α=1,15;

Расход топлива на печь – 7,71 м3/с.

Принимаем следующее распределение топлива по зонам печи: томильная - 20%, верхняя сварочная зона - 35%, нижняя сварочная зона - 45%.

Соответственно расход газа по зонам составляет: томильная – 1,5 м3/с, верхняя сварочная – 2,7 м3/с, нижняя сварочная – 3,5 м3/с.

Количество горелок: n=B/Sг=9400/900=10,44; Принимаем n=11.

Пропускная способность одной горелки: Vго=B/n;

Где В- расход газа на зону отопления печи,

В томильной зоне – 0,14 м3/с, верхней сварочной – 0,24 м3/с, нижней сварочной – 0,32 м3/с.

Давление газа перед горелкой принимаем равной 4кПа, воздуха 0,5кПа.

Выбор и расчет горелок нижней сварочной зоны:

Расход воздуха на горелку; Vво= vв* Vго=2,43*0,32=0,78 м3/с.

Расчетный расход воздуха при подогреве tв=400 ºС; V= Vвоt=0,78*1,52=

=1,18 м3/с.

По графику пропускной способности 1,18 м3/с и давлению воздуха перед горелкой ρв=0,5кПа соответствует горелка ДНБ – 275.

Диаметр газового сопла определяем по графику.

Расчетный расход газа; V= Vго* Кt* Кρ=0,32*1*1=0,32 м3/с.

Для V=0,32 м3/с и ρг=4кПа диаметр газового сопла: dг=75мм.

Проверяем скорости в характерных сечениях выбранной горелки.

По графику находим скорости газа ω=70м/с и воздуха ω=23м/с на выходе из горелки при t=20 ºС.

Действительные скорости:

Газа - ω* Кt=70*1,0=70м/с;

Воздуха - ω* Кt=23*1,52=35м/с.

ωг/ ωв=70/35=2 – в допустимом пределе.

Скорость газовоздушной смеси на выходе из носка горелки; ωо==18,6м/с.

В подводящем газопроводе диаметром 150мм скорость газа: V= ω*f; отсюда ω=V/f=0,32/0,018=17,8м/с.

В воздухопроводе диаметром 350мм скорость воздуха будет; ω=V/f=0,78/0,096=8,1м/с.

ДНБ 275/75: dг=75мм, dнг=275мм, D2=350мм, D5=150мм, L1=1333мм.

5. Расчет керамического рекуператора. [5]

  1.  Количество продуктов сгорания на входе в рекуператор: V'пс=25 м3/с.
  2.  Количество нагретого воздуха на выходе из рекуператора: V''в=18,7 м3/с.
  3.  Доля воздуха n перетекающая через неплотности стыковочных соединений из воздушного тракта рекуператора в тракт продуктов сгорания (n=0,2).
  4.  Температура продуктов сгорания при входе в рекуператор: t'пс=1000 ºС.
  5.  Температура нагрева воздуха t''в=400 ºС. Начальная температура воздуха t'в=20 ºС.
  6.  Скорость движения продуктов сгорания в рекуператоре при нормальных условиях; ωпс,о=2м/с.
  7.  Скорость движения воздуха в рекуператоре при нормальных условиях ωв,о=2м/с.
  8.  Содержание газов; СО2, Н2О, N2, О2, (объемные проценты) в продуктах сгорания при входе в рекуператор: СО2=11%, Н2О=15,8%, N2=71%, О2=2,2%.
  9.  Принятая схема движения теплоносителей: перекрестно – прямоточная.

Определение температуры продуктов сгорания при выходе из рекуператора:

Температура уходящих из рекуператора продуктов сгорания t''пс определяется из уравнения теплового баланса, которое, с учетом утечек воздуха, принимает вид;

Q=h*v'пспс*(t'пс-t''пс)=V''впс*(t''в-t'в)+h* V''в*( Спс*t''пс- Ссв*t'в).

Пренебрегая теплом, вносимым холодным воздухом, получаем:

.

h=0,9 – коэффициент учета теплопотерь из рекуператора в окружающую среду.

Спс=0,01(%СО2СО2+% Н2О*С Н2О+% N2N2+% О2 О2).

С СО2=2,21кДж/(м3*к); С Н2О=1,71 кДж/(м3*к); С N2=1,39 кДж/(м3*к); С О2=1,45 кДж/(м3*к); СВ=1,33 кДж/(м3*к);

Спс=0,01(11*2,21+15,8*1,71+71*1,39+2,2*1,45)=0,01(24,31+27,02+98,69+3,19)=

=1,53 кДж/(м3*к).

t''пс==610 ºС.

Вычисление коэффициента теплоотдачи αпс.

αпс= α+α;

α- коэффициент теплоотдачи конвекцией, находим используя предоставленные графические зависимости α=f(tпс, ωпс) предварительно вычисляя значение Re.

; ω=ω0(1+t/273) – скорость газа при действительных условиях.

t=0.5(t'+t'')=0,5(1000+610)=805 ºС.

ν=132*10-62/с); ω=2*(1+805/273)=7,9м/с.

Re==6822.

α=14Вт/(м2*к).

Определение α:

t'пс=1000 ºС; t'ст=0,5(t'пс+ t'в)=0,5(1000+20)=510 ºС.

t''пс=610 ºС; t''ст=0,5(t''пс+ t''в)=0,5(610+400)=505 ºС.

εэф – эффективная степень черноты стенок труб рекуператора.

εэф=( εст +1)/2; εст=0,8 (для шамотных огнеупоров).

εэф=(0,8+1)/2=0,9.

С 0=5,76Вт/(м24) – коэффициент излучения.

lэф =0,95 dв=0.95*0.114=0.11м.

РСО2* lэф =11*0,11=1,21кПа*м.

РН2О* lэф =15,8*0,11=1,74кПа*м.

εСО2, εН20, β – определяем по графикам.

εСО2=0,048; εН20=0,028; β=1,18 при t'пс=1000 ºС.

εСО2=0,058; εН20=0,048; β=1,18 при t''пс=610 ºС.

=0,9*(0,048+1,18*0,028)*5,76*

*=0,42*46=19,3 Вт/(м2*к).

==0,6*23=

=13,8Вт/(м2*к).

=16,5Вт/(м2*к).

αпс= α + α=15+16.5=31,5 Вт/(м2*к).

Вычисление коэффициента теплоотдачи αв.

Воспользуемся графической зависимостью αв=fв,о, tв).

tв=0,5(t'в+ t''в)=0,5(20+400)=210 ºС.

αв=30,5 Вт/(м2*к).

Определение коэффициента теплопередачи.

αпс=31,5 Вт/(м2*к); αв=30,5 Вт/(м2*к); δ=0,013м – толщина стенки трубы.

λст=0,7+0,00064 Вт/(м*к).

tст=0,5(t'ст=+t''ст)=0,5(510+505)=507 ºС.

λст=0,7+0,00064*507=1,024 Вт/(м*к).

К==1/0,078=12,8 Вт/(м2*к).

Определение требуемой поверхности теплообмена.

Θ=( t''в- t'в)/( t'пс-t'в)=(400-20)/(1000-20)=0,39 ºС – относительная температура воздуха.

.

tв=0,5(t'в+t''в)=(20+400)/2=210 ºС., тогда С в1,31.

m=0,9*=1,07.

По графику находим E=f(m,Θ); E=0.8.

С учетом утечек воздуха определяем поверхность теплообмена:

F==1837м3.

Определение размеров рекуператора.

Суммарная площадь проходного сечения труб (для прохода продуктов горения).

fпс=d*v'пс/ ωпс,0=1,2*25/2=15м2.

Площадь наладки рекуператора в горизонтальной плоскости.

fн= fпс/ Sпс=15/0.231=65м2; Sпс=0,231м2.

Принимаем ширину наладки равной ширине печи В=9,4м.

Число рядов труб в направлении перпендикулярном движению воздуха.

М1=2*В/S1=2*9,4/0,305=62.

S1=0,305м – шаг размещения труб по ширине рекуператора.

Высота наладки рекуператора.

H==3.32м.

Площадь проходного сечения для движения воздуха:

fв==22,44/2=11,22м2.

Площадь проходного сечения для движения воздуха по высоте одного ряда труб:

fв1=0,059*М1/2-0,033=0,059*62/2-0,033=1,8м2.

Количество рядов труб по высоте одного горизонтального прохода.

n=fв/fв1=11,22/1,8=6.

Число горизонтальных проходов (по пути движения воздуха).

N==1.3; N=1.

h=0,42м – высота трубного элемента с учетом межфланцевого торцевого зазора.

Окончательные размеры рекуператора.

Число рядов труб по ширине рекуператора:

М1==64.

Число рядов труб по высоте рекуператора:

М2=N*n+1=1*6+1=7.

Ширина наладки рекуператора:

В=S1*(М1/2-1)+0,213=0,305*(64/2-1)+0,213=9,6≈9,4м.

Число рядов труб по длине рекуператора:

М3==46.

S2=0.304 – шаг размещения труб по длине рекуператора.

Длина насадки рекуператора:

L=0,213+S2*(0.5М3-1)=0,213+0,304*(0,5*46-1)=6,9м.

Высота насадки рекуператора:

H=(N*n+1)*0,42+0,196=(1*6+1)*0,42+0,196=3,14м.

Действительная поверхность теплообмена:

F=L*B*H*8,5=6,9*9,4*3,14*8,5=1731м2.

Расхождение между полученным значением F и ранее найденным не превышает ±10% поэтому пересчета не требуется.

Расчет аэродинамического сопротивления трубчатого керамического рекуператора.

Составляем схему движения теплоносителей и выбираем коэффициенты сопротивления.

Значения коэффициентов местных сопротивлений ζ;

вход в горизонтальные проходы  - ζ1=0,5;

выход из горизонтальных проходов – ζ2=0,3;

поворот на 90 º на выходе из последнего горизонтального прохода – ζ4=1,2;

вход в систему параллельных труб (при движении газа внутри труб) – ζ5=0,6;

выход из системы параллельных труб – ζ6=0,6;

коэффициенты сопротивления при движении в межтрубном пространстве рекуператора, ζ7=k/*(S2/S1*np*a+в).

k - коэффициент, учитывающий турбулентность движения газа. Его значение принимаем в зависимости от значения числа Re: Re=6822; k=1,3.

np1-1=62-1=61 – число междурядных проходов по длине горизонтальных каналов.

а, в – постоянные коэффициенты, зависящие от значения S2 и диаметра труб. Для трубчатого керамического рекуператора; а=0,1 и в=2.

ζ7=10,5.

Расчет аэродинамического сопротивления воздушного тракта.

∆Ртр+∆Рмес+∆Ргеом=[λт*L*Nэ1*N2*N3*(N-1)+ ζ47]*ω2в1о/2*ρв1о*(1+

+β*(t'в+ t''в)/2)-H*gво-).

т. к. воздух в моем случае движется по горизонтали, то можно не учитывать последнее слагаемое.

λт=0,05 – для каналов из огнеупоров;

L=6,9м – длинна рекуператора;

N=1; dэ=0,226м; ωво=2м/с; ρв1о=1,29кг/м3; β=1/273.

∆Ртрмес=[0,05*6,9*1/0,226+0,5*1+0,3*1+1,2+10,5]*22/2*1,29*(1+1/273*

*(20+400)/2)=36,2*1,77=64,1 Па.

Расчет аэродинамического сопротивления тракта продуктов сгорания.

∆Ртр+∆Рмес+∆Ргеом=[λт*Hэ56]*ω2пс1о/2*ρпс1о*(1+β*(t'пс+ t''пс)/2)-H*gв1о-

-).

H=3.14; dэ=0,114м; ωпс1о=2м/с; g=9,8м/с2; ρв1о=1,29кг/м3; β=1/273; ρпс1о=1,262кг/м3.

∆Ргеом  принимаем со знаком + в связи с организацией движения продуктов сгорания сверху вниз.

∆Ртр+∆Рмес+∆Ргеом=+

+=6,25*3,95+29,8=54,5Па.

6. Расчет газового, воздушного и дымового трактов печи. [6]

Расчет дымового тракта.

Исходные значения; V''п= V'п+n* Vв=25+0,2*18,7=28,7м3/с.

V'п=25м3/с; t'п=1000ºС; t''п=600ºС; ρпс=1,262кг/м3.

  1.  Вертикальный участок:

в=В=9,4м; а=2,9м; h=5,5м.

ωо1=1,25* V'п/f=1,25*25/27,3=1,14м/с.

f=а*в=2,9*9,4=27,3м2.

  1.  Горизонтальный участок:

f=1,25* V''п/ ωо=1,25*28,7/3=12 м2.=> fδ=12 м2.

По таблице: В=3,016м; Н=4,296м борова.

Принимаем дымовой боров с лучковым сводом и несущей конструкцией из красного глиняного кирпича с шамотной огнеупорной футеровкой при нагрузках на пол цеха в районе боровов 5т/ м2.

ωо2=1,25* V''п/ fδ=1,25/*28,7/12=3м/с.

Примем длину второго участка l=50м.

t'''п – температура дыма перед трубой.

t'''п= t''п –(2*l)= 600-(2*50)=500 ºС.

В соответствии с площадью проходного сечения борова и температурой выбираем щибер с водоохлаждаемой рамой и неохлаждаемой заслонкой для температуры в борове ≤700 ºС.

Аэродинамический расчет дымового тракта.

ρразр=1,5(∑∆ρтр+∑∆ρм.с±ρгеомрек).

∆ρтр=.

  1.  Вертикальный участок.

λ=0,05; l=H=5,5м; d1=4f/П==4,4м; ωо1=1,14м/с; β=1/273;

=1000ºС; ρ0=1,262кг/м3.

∆ρтр1=0,05*5,5/4,4*1,142/2*1,262*(1+1/273*1000)=0,24Па.

  1.  Горизонтальный участок:

d2=3,3м.

=(t''п+t'''п)/2=(600+500)/2=550ºС.

∆ρтр2=0,05*50/3,3*33/2*1,262*(1+1/273*550)=17,2Па.

∑∆ρтр=∆ρтр1+∆ρтр2=0,24+17,2=17,44Па.

∆ρм.с=∑ζi2о/2*ρ0(1+βti)

  1.  Вертикальный участок:

∆ρм.с1=( ζ1+ ζ2) ω2о/2 *ρ0(1+β)=(138+1,4)*1,142/2*1,262(1+1/273*1000)=10,72Па.

ζ1=1,38 – поворот на 90º со ступенчатым выходным сечением;

ζ2=1,4 - поворот на 90º прямоугольного сечения со ступенчатым выходным сечением;

ζ3=0,3 – резкое изменение сечения;

ζ4=1,5 – дроссельный клапан в прямом сечении открыт на 75%;

ζ5=0,6 – задвижка в прямоугольном канале открыта на 75%;

ζ6= 1 – выход в дымовую трубу.

  1.  ∆ρм.с2=( ζ3456) *ω2о/2 *ρ0(1+β)=3,4*32/2*1,262(1+1/273*550)=58,2Па.

∆ρм.с=10,72+57,2=68,95Па.

∆ρгеом=g*H*(ρв1о0*1/(1+ β))==55,1Па.

∆ρр.пс=54,5Па.

ρразр=1,5*(17,44+68,92+55,1+54,5)=294Па.

Расчет дымовой трубы.

Диаметр устья: dу=; Впс=28,7м 3/с; ωо2=3м/с.

dу=3,9м.

диаметр основания: dо=1,5dу=1,5*3,9=5,85м.

скорость продуктов сгорания у основания: ωо1=1,25*=1,3м/с.

Ориентировочная высота дымовой трубы:

Н'т==35,7м.

Температура продуктов сгорания в устье трубы:

t2= t1-∆t* Н'т=500-2*35.7=429ºС.

=0,5(t1+t2)=0,5(500+429)=465ºС.

Требуемая высота дымовой трубы:

Нт==

==

=38,4м.

Рассчитанная высота трубы удовлетворяет санитарным требованиям.

Разработка схемы газо и воздухопроводов.

Газопровод: диаметр трубы на участке 1 принимаем равным диаметру газового патрубка горелки d1=150мм; l1=4000мм. Диаметр трубы на участке 2: 1,25Vоf;

ωо=10м/с; V=3,5м 3/с – для нижней сварочной зоны.

f=1,25Vо=1,25*3,5/10=0,44м2; fd22/4.

d2==0,75м=750мм.

Принимаем d2=800мм, l2=9400мм.

диаметр трубы на участке 3: d3= 800мм; l3=12000мм.

диаметр трубы на участке 4: f=1,25*7,71/10=0,96м2.

d4==1,1м=1100мм. Принимаем стандартное d4=1100мм, l4=15400мм.

Для отключения газа от горелки и настройки ее на определенный расход газа на первом участке установим задвижку клиновую двухдисковую с неподвижным шпинделем: 30447бк (ТУ-26-07-1150-77). На третьем участке размещаем дроссельный клапан ДП-800 для плавного регулирования расхода газа и измерительную диафрагму ДБ-800 – диафрагма бескамерная с отбором давления через отдельные отверстия.

На четвертом участке: для прекращения подачи газа на печь устанавливаем; задвижку клиновую двухдисковую с выдвижным шпинделем (ГОСТ-12673-71) с электроприводом 30492бк, дроссельный клапан ДГ-1050, измерительную диафрагму  ДБ-1100. Для обеспечения безопасной эксплуатации система газопроводов содержит также продувочные свечи.

Воздухопровод: на первом участке D1=350мм, L1=5000мм; на втором участке: расход воздуха на нижнюю сварочную зону 4,68 м 3/с; f=1,25*4,68/10=0,585м2;

D2=0,86м=860мм.

Принимаем D=1000мм, L2=9400мм;

на третьем участке: D=1000мм, L3=12000мм;

на четвертом участке: f=1,25*18,7/10=2,34м2.

D4=1730мм, Принимаем D4=1800мм, L4=15400мм.

На участке 1 ставим отсечной дроссельный клапан ДП-350. На участке 3 ставим регулировочный клапан и диафрагму ДБ-1000. На четвертом участке размещаем рекуператор и вентилятор.


Литература.

  1.  Соломенцев С.Л. «Методические указания по курсовому проектированию металлургических печей. Расчет горения топлива». Липецк: ЛПИ, 1980.
  2.  Лукоянов Б.И. «Учебное пособие для расчета металлургических печей». Воронеж: 1976.
  3.  Соломенцев С.Л. «Методические указания по курсовому проектированию металлургических печей. Тепловой баланс металлургической печи». Липецк: ЛПИ, 1981.
  4.  Щапов Г.А. Карамышева Е.П. «Методические указания по курсовому проектированию металлургических печей. Выбор устройств для сжигания топлива в печах. Горелки типа труба в трубе». Липецк: ЛПИ.
  5.  Наумкин В.А. «Методические указания по курсовому и дипломному проектированию металлургических печей. Выбор конструкции и расчет керамических рекуператоров». Липецк: ЛПИ,1983.
  6.  Наумкин В.А. Учебное пособие. «Расчет газового, воздушного и дымового трактов нагревательных печей». Воронеж: 1989.


Приложение.

Характеристика печи.

Наименование

Размеры

По расчету

Назначение печи

---

Нагрев слябов перед прокаткой

Тип печи

---

Методическая трехзонная с двухсторонним нагревом металла с торцевой посадкой и выдачею.

Режим работы

---

Непрерывный в 3 смены.

Качество нагреваемого металла

---

Углеродистые низколегированные и качественные стали.

Размеры слябов

толщина

мм

240

ширина

мм

1120

длинна

мм

9000

Температура посадки металла

ºС

холодный

Температура нагрева металла

ºС

до 1215

Температура в печи у окна посада

ºС

1000

Температура в сварочной зоне

ºС

1315

Температура в томильной зоне

ºС

1265

Производительность печи

т/час

115

Напряжение активного пода

кг/м2 час

560

Активная площадь пода

м2

207

Топливо – коксодоменная смесь

кДж/м3

9100

Максимальный расход газа напечь

м3/час

89652

Температура нагрева воздуха

ºС

до 400

Тип воздушного рекуператора

---

керамический с проходом дыма по вертикальным каналам воздуха по горизонтальным

Объем насадки воздушного рекуператора

м3

1731

Температура продуктов горения

за рекуператором

ºС

600

перед дымовой трубой

ºС

500

Количество продуктов горения за рекуператором

м3

28,7

Разрежение перед дымовой трубой

Па

294

Расход воздуха

м3/час

67447

Потери тепла через неизолированные подовые трубы

кВт

10756


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

67647. Русский язык. 7 класс. (Ответы с комментариями к итоговым контрольным работам) 17.77 MB
  Итоговая контрольная работа проводиться в письменной форме чтобы приобрести устойчивый навык, постарайтесь выполнить как можно больше вариантов контрольной работы из вышеназванного сборника и проверить себя по данному пособию-репетитору
67648. ГДЗ Русский язык. 10-11кл 871.88 KB
  Русский язык в современном мире. Стили и типы речи. Понятие о норме литературного языка. Типы норм. Слово и его лексическое значение. Многозначные слова и их употребление. Заимствование стилистически ограниченной лексики. Орфоэпические нормы русского языка. Принципы русской орфографии.
67649. ГДЗ по алгебре за 7 класс. Домашняя работа по алгебре за 7 класс 1.37 MB
  Домашняя работа по алгебре за 7 класс к учебнику «Алгебра: Учеб. для 7 кл. общеобразоват. учреждений / Ю.Н. Макарычев, Н.Г. Миндюк, К.И. Нешков, С.Б. Суворова; Под ред. С.А. Теляковского — 12-е изд. — М.: Просвещение, 2003 г.»
67650. ГЗД. Алгебра и начала математического анализа10 класс 12.35 KB
  Домашняя работа по алгебре и началам математического анализа за 10 класс. Пособие адресовано родителям, а в случае необходимости помочь детям в выполнении домашней работы по алгебре и началам математического анализа. Преобразование тригонометрических выражений. Тригонометрические уравнения.