Адаптации растений и животных к жизни в горах: Большое значение для жизни организмов в горах имеют степень расчленения, крутизна и экспозиционные различия склонов...
Наброски и зарисовки растений, плодов, цветов: Освоить конструктивное построение структуры дерева через зарисовки отдельных деревьев, группы деревьев...
Топ:
Эволюция кровеносной системы позвоночных животных: Биологическая эволюция – необратимый процесс исторического развития живой природы...
Комплексной системы оценки состояния охраны труда на производственном объекте (КСОТ-П): Цели и задачи Комплексной системы оценки состояния охраны труда и определению факторов рисков по охране труда...
Основы обеспечения единства измерений: Обеспечение единства измерений - деятельность метрологических служб, направленная на достижение...
Интересное:
Отражение на счетах бухгалтерского учета процесса приобретения: Процесс заготовления представляет систему экономических событий, включающих приобретение организацией у поставщиков сырья...
Наиболее распространенные виды рака: Раковая опухоль — это самостоятельное новообразование, которое может возникнуть и от повышенного давления...
Берегоукрепление оползневых склонов: На прибрежных склонах основной причиной развития оползневых процессов является подмыв водами рек естественных склонов...
Дисциплины:
2023-02-03 | 31 |
5.00
из
|
Заказать работу |
|
|
Расчет рекуператора
Исходными данными при проектировании являются:
1) количество нагреваемого воздуха V1, м3/с;
2) количество дымовых газов V2, м3/с;
3)состав дымовых газов;
4) температура дымовых газов на входе в рекуператор;
5) температура на выходе из рекуператора;
6) материал труб.
В задачу расчета входит определение конструктивных параметров и потерь давлений.
1. Определяем секундный объем воздуха, проходящего через рекуператор (м3/с):
(4.1.1)
2. Секундный объем дымовых газов, проходящих через рекуператор:
(4.1.2)
3. Количество теплоты, содержащейся в воздухе после рекуператора (кВт):
, (4.1.3)
где св – удельная теплоемкость воздуха при tв.
4. Тепловые потери в окружающую среду принимаем равными 10 %.Определяем количество теплоты, которое дымовые газы отдают в рекуператоре (кДж):
(4.1.4)
5. Определяем количество теплоты ( , кВт), содержащейся в дымовых газах, входящих в рекуператор. Предварительно определяем удельную теплоемкость ( , кДж/м3∙Cº) дымовых газов:
, (4.1.5)
, (4.1.6)
6. Количество теплоты, содержащейся в дымовых газах, выходящих из рекуператора (кВт):
(4.1.7)
7.Температура дымовых газов, выходящих из рекуператора (Cº):
(4.1.8)
где – удельная теплоемкость дымовых газов, выходящих из рекуператора.
|
8. Принимаем врекуператоре схемупротивотока. Тогда:
(4.1.9)
(4.1.10)
9. Определяем ∆tср (Сº):
. (4.1.11)
10. Принимаем скорость воздуха в рекуператоре (при 0 ºC) равной 5,5 м/с. Общее сечение каналов для прохождения воздуха будет равно (м2):
, (4.1.12)
где Vв – секундный объем воздуха; в – скорость воздуха.
11. Принимаем скорость дымовых газов в рекуператоре равной 2,5 м/с. Общее сечение каналов для прохождений дымовых газов будет следующим:
. (4.1.13)
12. Принимаем, что дымовые газы перемещаются внутри труб, а воздух обтекает трубы снаружи. Принимаем, что трубы для рекуператора имеют наружный диаметр 60 мм и внутренний 53 мм. Поперечное сечение одной трубы:
, (4.1.14)
13. Число труб для прохода дымовых газов:
, (4.1.15)
14. Принимаем, что трубы расположены в шахматном порядке: по направлению движении воздуха n1 рядов, а в поперечном направлении n2 рядов. Общее число труб:
. (4.1.16)
15. Действительная площадь для прохода дымовых газов:
, (4.1.17)
16. Действительная скорость дымовых газов (при 0 ºС):
, (4.1.18)
17. Шаг труб:
S1= 1,5d; (4.1.19)
S2 = 1,3d, (4.1.20)
18. Ширина каналов между трубами для прохода воздуха:
а = S1 – d, (4.1.21)
где d – диаметр трубы.
|
19. Необходимая высота воздушного канала, м:
. (4.1.22)
20. Средняя температура воздуха в рекуператоре, ºС:
. (4.1.23)
21. Скорость воздуха при 150 ºС, м/с:
, (4.1.24)
22. Определяем критерий Рейнольдса. Коэффициент кинематической вязкости (v) определим из прил. 1:
. (4.1.25)
23. Определяем критерий Нуссельта:
Nu = 0,3·Re0,6. (4.1.26)
24. Коэффициент теплообмена конвекцией от пучка труб к воздуху, Вт/(м2 ·ºС):
, (4.1.27)
где – теплопроводность.
25. Средняя температура дымовых газов в рекуператоре, ºС:
. (4.1.28)
26. Скорость дымовых газов при , м/с:
, (4.1.29)
где – скорость дымовых газов при 0 ºС.
27. Определяем критерий Рейнольдса (v – из учебника [1, прил. 3]). Критерий Нуссельта определим по рис. 25 [1]. Величину Nu/Pr0,4 определяем по штриховой линии. Для определения критерии Прандтля надо найти температуропроводность дымовых газов при :
. (4.1.30)
28. Удельная теплоемкость дымовых газов при :
с = сСО2СО2 + с Н2ОН2О + сN2N2 . (4.1.31)
Удельная теплоемкость из прил. 2.
Плотность газа р0 = 1,23 кг/м3.
29. Фактическая плотность газа:
. (4.1.32)
30. Теплопроводность находится по формуле (4.1.30):
31. Критерии Прандтля:
(4.1.33)
32. Критерий Нуссельта:
Nu = 20Pr0,4 . (4.1.34)
33. Коэффициент теплообмена а:
, (4.1.35)
34. Коэффициент теплообмена в рекуператоре, Вт(м2 · ºС):
|
(4.1.36)
35. Необходимая поверхность рекуператора, м:
. (4.1.37)
36. Средний диаметр труб, м:
. (4.1.38)
37. Необходимая длина труб, м:
(4.1.39)
38. По высоте воздушного канала определяем число ходов воздуха:
. (4.1.40)
39. Определяем максимальную температуру, ºС, стенки рекуператора, зная предварительно найденные величины , , , :
. (4.1.41)
По вычислительной температуре определяем допустимость применения металла, из которого изготовлены трубы для рекуператора.
40. Потери давления в рекуператоре на воздушном пути.
На воздушном пути имеются следующие сопротивления: при входе в рекуператор, в рекуператорных трубах, повороты в воздушных коробках, при выходе из рекуператора.
41. Определим сопротивление при входе в рекуператор. Скорость воздуха в подводящем трубопроводе принимаем равной 10 м/с. Отношение сечений подводящего трубопровода F1 и подводящей коробки в наиболее широком сечении ее F2 принимаем равным
угол раскрытия = 45º.
42. По прил. 3 находим , тогда потери давления, Н/м2:
. (4.1.42)
43. Находим сопротивление пучков с шахматным расположением труб. Определяем скорость воздуха в наиболее свободном сечении пучка, м/с:
, (4.1.43)
где Fв = nS1· b, м2.
44. Критерий Рейнольдса определяется по формуле (4.1.25):
,
где d, м, находится по формуле
. (4.1.44)
45. Определим величину коэффициента сопротивления, Н/м2:
(4.1.45)
(4.1.46)
|
46. Определим сопротивление воздушных коробок. По прил. 3 находим коэффициент сопротивления при повороте воздуха в коробке на 90º. Имеются три коробки. В каждой из них направление потока воздуха меняется на 180º.
Общий коэффициент сопротивления:
(4.1.47)
47. Потери давления будут, Н/м2:
(4.1.48)
48. Определим сопротивление при выходе из рекуператора. По прил. 3 определим . Температура воздуха на выходе из рекуператора tв. Принимаем F1/F2 = 0,1; в, = 45°. Тогда
. (4.1.49)
49. Сумма потерь давления на пути воздуха в рекуператоре, Н/м2:
hпот= h1 + h2 + h3 + h4. (4.1.50)
50. Определим потери давления в рекуператоре на пути дымовых газов. Имеются следующие сопротивления: при входе в рекуператор, трение о стенки труб, при выходе из рекуператора.
51. Определим потери давления, Н/м2, при входе дымовых газов в рекуператор. По прил. 3 определим , д, tд, тогда
(4.1.51)
52. Определим потери давления от трения в трубах, Н/м2. Критерий Re берем их п. 22. Коэффициент трения для шероховатости металлической стенки (гл. I, п. 4 [1]):
(4.1.52)
где L, d, , д определены раньше.
53. Определим потери давления при выходе дымовых газов из труб рекуператора, Н/м2. По прил. 1 [1] определим , а также необходимое значение температуры tд:
(4.1.53)
54. Вычислим геометрическое давление. Температура окружающего воздуха принимается равной 0 ºС, средняя температура , высота подъема дымовых газов (длина трубы):
Н = L. (4.1.54)
55. Плотность дымовых газов при (см. п. 25):
. (4.1.55)
56. Вектор геометрического давления совпадает с направлением движения дымовых газов, поэтому в сумму потерь давления, Н/м2 геометрическое давление войдет со знаком минус:
hпот = h1 + h2 + h3 – h4. (4.1.56)
Расчет вагранки
Для анализа влияния отдельных факторов (качества кокса, нагрева дутья, температуры колошниковых газов и т. д.) на удельный расход кокса и себестоимость жидкого чугуна составляют тепловой баланс вагранки.
Для составления теплового баланса предварительно делают материальный баланс. В материальном балансе устанавливают расход всех материалов и их составных частей, подвергающихся в ходе ваграночного процесса различным превращениям, при которых выделяется или поглощается тепло в вагранке, а также количество и состав продуктов горения.
|
Статьи прихода:
1. Шихта. Эту статью принимают равной 100 кг.
2. Кокс. Его расходом задаются при проектировании вагранки.
3. Известняк. Его расход определяют так же, как и расход кокса.
4. Расход воздуха определяют расчетом горения кокса и окисления элементов.
5. Разгар футеровки и пригар литников. Определяются по разности расходной и приходной частей баланса.
Статьи расхода:
1. Выплавленный металл. Для расчета задаемся величиной угара таких элементов, как кремний, марганец, железо, и величиной пригара для углерода и серы.
2. Ваграночные газы.
По расходу кокса и известняка находят количество углерода в кг, перешедшее в ваграночные газы (на 100 кг шихты):
(4.2.1)
где Вк – расход кокса, кг;
qс – содержание углерода в 1 кг кокса, кг;
Виз – расход известняка, кг;
qиз – содержание СО2 в 1 кг известняка, кг;
Мс – атомная масса углерода;
МСО2 – молекулярная масса СО2.
По химическому составу колошниковых газов определяют содержание углерода в 1 м3 колошникового газа в кг/м3:
, (4.2.2)
где СО – содержание окиси углерода в колошниковом газе, %;
СО2 – содержание углекислого газа в колошниковом газе, %;
22,4 – объем 1 кмоля.
Общее количество колошниковых газов на 100 кг шихты в м3:
. (4.2.3)
Для проектируемой вагранки количество ваграночных газов определяют расчетом горения кокса и разложения известняка.
3. Шлак. Для проектируемой вагранки количество шлака находят исходя из окисления элементов, разгара футеровки, количества известняка, золы кокса и др.
На основании данных материального баланса составляем тепловой баланс.
Тепловой баланс вагранки
Приходная часть
1. Теплота сгорания углерода кокса при сгорании в СО2 в кДж.:
Qc = BкqcQ ′c, (4.2.4)
2. Теплота, образовавшаяся с воздухом, в кДж:
Qв= свtвVв, (4.2.5)
где св – удельная теплоемкость воздуха при tв, кДж/(м3·°С);
tв – температура воздуха при ºС;
Vв – объем воздуха, подаваемого в вагранку, м3.
3. Теплота, выделяемая при окислении кремния, кДж:
QSi=29400·qSi, (4.2.6)
где 29400 – коэффициент, показывающий величину теплового эффекта реакции горения кремния;
qSi – количество кремния металла, соединившегося с кислородом, кг.
4. Теплота, выделяемая при окислении марганца, в кДж:
QMn= 6900·qMn, (4.2.7)
где qMn – количество марганца, соединившегося с кислородом, кг.
5. Теплота, выделяемая при окислении железа, в кДж:
QFe=4990·qFe, (4.2.8)
где qFe – количество железа металла, соединившегося с кислородом, кг.
6. Теплота, выделяемая при шлакообразовании, в кДж:
Qшл=258·qшл. (4.2.9)
Расходная часть.
1. Расход теплоты на расплавление и перегрев металла в кДж:
Qм = qм[ст.м tпл + спл + сж.м(tм– tпл)], (4.2.10)
где qм – количество жидкого металла, полученное из 100 кг шихты, кг;
ст.м – удельная теплота металла в твердом состоянии, кДж/(кг·єС);
спл – скрытая теплота плавления металла, кДж/кг; спл = 210 кДж/(кг·ºС);
сж.м – удельная теплоемкость металла в жидком состоянии, кДж/(кг·ºС); для серого чугуна ст.м= 0,75 кДж/(кг·ºС); сж.м = 0,88 кДж/(кг·ºС);
tм – температура металла на желобе вагранки, ºС;
tпл – температура плавления металла, ºС.
2. Расход теплоты на расплавление и перегрев шлака в кДж:
Qшл = qшл(1,13tшл + 272), (4.2.11)
где qшл – количество жидкого шлака, кг;
tшл – температура шлака, ºС.
3. Расход теплоты на разложение известняка в кДж.:
Qиз=1620qиз, (4.2.12)
где qиз – количество известняка, кг.
4. Расход теплоты на испарение влаги в кДж:
Qвл = 2500qвл, (4.2.13)
где qвл – количество влаги, кг.
5. Расход теплоты на разложение влаги в кДж:
Q ′вл=13500qвл. (4.2.14)
6. Физическая теплота ваграночных газов в кДж:
Q ух = c ух t ух V ух, (4.2.15)
где c ух – удельная теплоемкость газов при t ух, кДж/(м3·ºС);
t ух – температура ваграночных газов при их выходе из шихты, ºС;
V ух – объем ваграночных газов, м3.
7. Расход теплоты с охлаждающей водой в кДж:
Qвод = свод(tквод – tнвод)·Vвод, (4.2.16)
где cвод – удельная теплоемкость воды, кДж/(кг3·ºС);
tквод – температура воды после выхода из вагранки, ºС;
tнвод – температура воды перед входом в вагранку, ºС;
Vвод – расход воды, кг.
8. Расход теплоты за счет содержания в ваграночных газах окиси углерода (химическая теплота) в кДж:
, (4.2.17)
где QСО – теплота сгорания окиси углерода, кДж/(м3·ºС);
СО – содержание окиси углерода в ваграночных газах, об. %.
9. Аккумуляция теплоты кладкой и потери тепла через нее определяются по разности приходной и расходной частей баланса.
|
|
Своеобразие русской архитектуры: Основной материал – дерево – быстрота постройки, но недолговечность и необходимость деления...
Особенности сооружения опор в сложных условиях: Сооружение ВЛ в районах с суровыми климатическими и тяжелыми геологическими условиями...
Двойное оплодотворение у цветковых растений: Оплодотворение - это процесс слияния мужской и женской половых клеток с образованием зиготы...
Типы оградительных сооружений в морском порту: По расположению оградительных сооружений в плане различают волноломы, обе оконечности...
© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!