Эмиссия газов от очистных сооружений канализации: В последние годы внимание мирового сообщества сосредоточено на экологических проблемах...
Индивидуальные и групповые автопоилки: для животных. Схемы и конструкции...
Топ:
Проблема типологии научных революций: Глобальные научные революции и типы научной рациональности...
Определение места расположения распределительного центра: Фирма реализует продукцию на рынках сбыта и имеет постоянных поставщиков в разных регионах. Увеличение объема продаж...
Отражение на счетах бухгалтерского учета процесса приобретения: Процесс заготовления представляет систему экономических событий, включающих приобретение организацией у поставщиков сырья...
Интересное:
Инженерная защита территорий, зданий и сооружений от опасных геологических процессов: Изучение оползневых явлений, оценка устойчивости склонов и проектирование противооползневых сооружений — актуальнейшие задачи, стоящие перед отечественными...
Финансовый рынок и его значение в управлении денежными потоками на современном этапе: любому предприятию для расширения производства и увеличения прибыли нужны...
Аура как энергетическое поле: многослойную ауру человека можно представить себе подобным...
Дисциплины:
2021-04-18 | 110 |
5.00
из
|
Заказать работу |
|
|
Реферат
Записка к курсовой работе содержит: 52 страницы, 3 рисунка.
Объект исследования: план отделения методических печей Рельсобалочный СТАН-900.
Цель работы: спроектировать план отделения методических печей СТАН-900 и выбрать необходимое основное и вспомогательное оборудование, рассчитать и скомпоновать печи в цехе.
В данной работе был выполнен расчет нагрева металла в методической четырехзонной печи; выбор и расчет горения топлива, режима нагрева и горелочных устройств; также рассчитан тепловой баланс печи, рекуператор, дымовой тракт и дымовая труба; спроектировано отделение методических печей в цехе.
МЕТОДИЧЕСКАЯ ПЕЧЬ, НАГРЕВ, РЕКУПЕРАТОР, БЛЮМ, ТЕПЛОВОЙ БАЛЛАНС, ГОРЕЛКА, ФУТЕРОВКА, ДЫМОВОЙ ТРАКТ, ДЫМОВАЯ ТРУБА.
СОДЕРЖАНИЕ
Введение 4
1. Проектирование теплового агрегата 5
2. Выбор режима нагрева металла 7
3. Расчет горения топлива 9
4. Расчет параметров внешнего теплообмена 14
5. Расчет нагрева металла 19
6. Тепловой баланс 28
7. Выбор и расчет топливосжигающих устройств 40
8. Выбор и расчет рекуператора 41
|
9. Выбор схемы и расчет дымового тракта 47
10. Расчет количества агрегатов и их компоновка в отделении 51
Перечень ссылок 52
Введение
Нагревательные толкательные печи характеризуются противоточным движением нагреваемого металла и продуктов сгорания, а так же наличием в начале печи (со стороны посада металла) развитой не отапливаемой методической зоны, вследствие чего их часто называют методическими печами.
Методические печи по числу зон нагрева могут быть двух-, трёх - и многозонными с односторонним и двусторонним нагревом металла. При трёхзонном режиме нагрева имеются три теплотехнические зоны, по ходу металла: методическая, в которой повышается температура, сварочная с высокой постоянной температурой и томильная с постоянной температурой, близкой к заданной конечной температуре поверхности металла. Металл толщиной до 100 мм нагревают с одной стороны в печах без нижнего нагрева, а толщиной больше 100 мм - с двух сторон (с нижним нагревом).
Большое значение для работы методических печей имеет способ выдачи металла из печи. Различают торцевую и боковую выдачу металла. При торцевой выдаче необходим толкатель, который и выполняет роль выталкивателя.
Конструкцию методических печей выбирают в зависимости от типа стана и вида топлива. Тип стана определяет производительность печей толщину применяемой заготовки, температуру нагрева металла и его сортамент. От вида используемого топлива зависит конструкция горелочных устройств и применение рекуператоров.
Расчет горения топлива
Вид топлива: коксодоменная смесь.
Составы сухого газа
Название | Коксовый газ | Доменный газ |
Состав, % | ||
|
Окислитель: воздух (21% О2; 79% N2);
Влагосодержание воздуха d в =10 г/м3;
Коэффициент расхода воздуха α=1,05;
Влагосодержание топлива:
коксового газа г/м3,
доменного газа г/м3.
Температура подогрева воздуха tв=400°С;
Пирометрический коэффициент ηпир=0,75;
Теплота сгорания смеси Мдж/м3
3.1.Рассчитаем состав влажного газообразного топлива:
(3.1)
Коксовый газ, % Доменный газ, %
3.2. Рассчитаем теплоту сгорания коксового и доменного газа, МДж/м3:
= 0,01(12,640 СО + 10,800 Н2 + 35,820 СН4 + 59,100 С2Н4 + 63,750 С2Н6 + 91,260 С3Н8 +
+ 118,700 С4Н10 + 146,100 С5Н12 + 23,700 Н2S) (3.2)
3.3. Определим долю каждого газа в смеси:
(3.3)
(3.4)
- доля коксового газа в смеси;
(1-0,4)=0,6 – доля доменного газа в смеси.
3.4. Определим состав смеси, %
, (3.5)
где Хк.г - компонент коксового газа в %;
Хд.г - аналогичный компонент доменного газа в %.
Для проверки пересчитаем теплоту сгорания смеси:
3.5. Определим объёмный теоретический и действительный расход сухого воздуха, необходимого для сжигания 1м3 газообразного топлива:
(3.6)
, (3.7)
.
3.6 Рассчитаем действительный расход влажного воздуха:
(3.8)
3.7.Рассчитаем выход дымовых газов:
(3.9)
|
(3.10)
(3.11)
(3.12)
(3.13)
(3.14)
3.8. Состав дымовых газов, %:
(3.15)
3.9. Рассчитаем калориметрическую температуру горения
Энтальпия продуктов сгорания:
, ( 3.16 )
где h в - энтальпия воздуха, кДж/м3
V д.г - выход дымовых газов, м3/м3;
Зададим , тогда энтальпия продуктов горения равна
Зададим , тогда
Калориметрическая температура горения:
(3.17)
3.10. Действительная температура горения:
(3.18)
Действительная температура горения больше максимальной температуры в печи, значит она сможет обеспечить необходимую температуру в печи.
Расчет нагрева металла
Методика расчета приведена в [1] и включает в себя следующие пункты:
- принимаем удельное время нагрева z;
- находим общее время нагрева слябов в печи τобщ и время нагрева слябов в каждой зоне τзон, которое рассчитывается по отношению длины зоны к общей длине печи;
- для каждой зоны принимаем температуру поверхности сляба;
- находим критерий F0 и Bi, с помощью которых определяем θ, а затем расчетную температуру поверхности сляба;
- сравниваем расчетную и принимаемую температуру, разница между ними не должна быть больше 20 оС, если разница выше изменяем температуру печи или предполагаемую температуру поверхности металла;
- аналогично рассчитываем температуру центра.
Общее продолжительность нагрева (приS=320мм):
(5.1)
Относительные длины зон:
|
методическая зона – 22%;
1-я сварочная – 24%;
2-я сварочная – 30%;
томильная зона – 24%.
Исходя из относительных размеров зон, продолжительность нагрева на расчетных участках составит:
участок I:
участок II:
участок III:
участок IV:
I расчетный участок.
Расчетная схема нагрева металла – двухсторонний нагрев при линейном изменении температуры окружающей среды и равномерном начальном распределении температур.
Задаемся конечной температурой поверхности металла на первом участке tм.пов1=520°С.
Число Фурье
(5.3)
Коэффициент теплоотдачи излучением:
(5.4)
в начале участка
в конце участка
средний
Число Био
(5.5)
Функции для вычисления температуры поверхности металла определяем при Fo1=1,14 и Bi1=0,71 по номограммам – [1]:
Конечная температура поверхности металла:
что не совпадает с предварительно заданной.
I расчетный участок.
Задаемся конечной температурой поверхности металла на первом участке tм.пов1=600°С.
Число Фурье
Коэффициент теплоотдачи излучением:
в начале участка
в конце участка
средний
Число Био
Функции для вычисления температуры поверхности металла определяем при Fo1=1,11 и Bi1=0,76 по номограммам – [1]:
Конечная температура поверхности металла:
что практически совпадает с предварительно заданной.
Функции для вычисления температуры середины металла определяем при F01=1,11 и Bi1=0,76 [1]:
Конечная температура середины металла:
.
Определим допустимую разницу температур для центра и поверхности
,
где к - коэффициент, учитывающий форму тела: пластина к =1,05;
σ max - максимально допустимое напряжение (предел прочности или временное сопротивление разрыву): для ст.65Г σ max= 441,3МН/м2;
β - коэффициент линейного расширения, который выбирается по справочным данным для различных марок стали: для ст.65Г β =14,1∙10-6 1/0С;
Е - модуль упругости, который выбирается по справочным данным: для ст.65Г Е =170·109 Н/м2.
Разница температур удовлетворяет допустимому значению.
II расчетный участок.
Расчетная схема нагрева металла – двухсторонний нагрев при постоянной температуре окружающей среды и параболическом начальном распределении температур.
|
Задаемся конечной температурой поверхности металла на втором участке tм.пов2=1000°С и продолжительностью нагрева τ2=1,104ч.
Число Фурье
Коэффициент теплоотдачи излучением:
в начале участка
в конце участка
средний
Число Био
Функции для вычисления температуры поверхности металла определяем при Fo2=1,05 и Bi2=2,2 по номограммам -
Конечная температура поверхности металла:
что практически совпадает с предварительно заданной температурой.
Функции для вычисления температуры середины металла определяем при F03=1,05 и Bi3=2,2 -
Конечная температура середины металла:
.
IV расчетный участок.
Расчетная схема нагрева металла – односторонний нагрев при постоянной температуре окружающей среды и параболическом начальном распределении температур.
Задаемся конечной температурой поверхности металла на первом участке
tм.пов4= tм.ср.4=1180°С и продолжительностью нагрева τ4 = 1,104ч.
При средней температуре поверхности металла определяем коэффициент теплопроводности металла λ4=33,8 Вт/м·К и коэффициент температуропроводности металла а4 =0,02 м2/ч.
Число Био
Функции для вычисления температуры поверхности металла определяем при Fo4=0,2 и Bi4=3,96 по номограммам -
Конечная температура поверхности металла:
, что практически совпадает с предварительно заданной.
Функции для вычисления температуры середины металла определяем при F04=0,2 и Bi4=3,96-
Конечная температура середины металла:
.
Следует также проверить температуру нижней поверхности металла, которая после одностороннего нагрева может оказаться ниже температуры середины металла.
Функции для вычисления температуры нижней поверхности металла определяем при F04=0,2 и Bi4=3,96 -
Конечная температура нижней поверхности металла:
Следовательно, самая низкая температура в середине металла и максимальный конечный перепад температур в металле:
Тепловой баланс
I. Приход тепла
1. Химическое тепло топлива:
(6.1)
2. Физическое тепло воздуха:
(6.2)
где Св=1,329 при tв=4000С,
3.Тепло экзотермической реакции окисления железа:
(6.3)
Р = 46,3 т/ч
II. Расход тепла
4. Тепло, затраченное на нагрев металла:
(6.4)
где средняя теплоемкость металла при tм.ср4=1171 0С
средняя теплоемкость металла при tн=20 0С
5. Тепло, уносимое уходящими продуктами сгорания
(6.5)
6. Потери тепла теплопроводностью через кладку
На первом расчетном участке
Потери через верхнюю часть боковых стен. Кладка верхней части боковых стен: шамот кл.А δ=230мм, шамот кл.Б δ=230мм и плиты МКРП δ=50мм. Задаемся температурой наружной поверхности кладки - tнар1=100 0С. Температура в месте соприкосновения слоев шамота кл.А и шамота кл.Б tш-ш=7200С, в месте соприкосновения слоев шамота кл.Б и плит МКРП tш-пл=450 0С.
Средняя температура шамота кл.А:
t ш1 =0,5(1020+720)=870 0С, (6.6)
Коэффициент теплопроводности:
λш1=0,88+0,00023·870=1,08 Вт/мК, (6.7)
Средняя температура шамота кл.Б:
t ш2 =0,5(720+450)=585 0С, (6.8)
Коэффициент теплопроводности:
λш2=0,84+0,00058·585=1,18 Вт/мК, (6.9)
Средняя температура между слоями шамота кл.Б и плитами МКРП:
t ш2-пл =0,5(450+100)=2750С,
Коэффициент теплопроводности:
λш2-пл=0,14 Вт/мК,
Коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности кладки в окружающую среду:
αнар1=7+0,05·tнар1=7+0,05·100=12 Вт/м2К. (6.10)
Удельный тепловой поток через кладку верхней части боковой стенки:
(6.11)
Проверяем температуру на границе слоев шамота кл.А и шамота кл.Б:
, (6.12)
Проверяем температуру на границе слоев шамота кл.Б и плит МКРП:
, (6.13)
Проверяем температуру наружной поверхности кладки:
.
Выбор и расчет рекуператора
Принимаем для подогрева воздуха горения стандартные секции металлического трубчатого петлевого рекуператора и перекрестно – противоточное движение воздуха и продуктов сгорания.
Исходные данные для расчета:
Количество подогреваемого воздуха:
; (8.1)
Начальная температура воздуха: ;
Температура подогрева воздуха: ;
Количество продуктов сгорания:
; (8.2)
Начальная температура продуктов сгорания: ;
Принимаем коэффициент полезного действия
Предварительно принимаем температуру продуктов сгорания на выходе из рекуператора .
Рассчитаем величину m:
Где средняя теплоемкость воздуха = 1,3289 при температуре воздуха , а среднюю теплоемкость продуктов сгорания определяем по составу продуктов сгорания:
На входе в рекуператор при и
, (8.3)
На выходе из рекуператора при и
.
По приведенной в приложении методике расчета средней теплоемкости для интервала температур:
. (8.4)
Относительная температура подогрева воздуха:
. (8.5)
Относительная поверхность нагрева рекуператора: .
Температура продуктов сгорания на выходе из рекуператора:
, (8.6)
Что близко к предварительно принятой.
Температура стенки труб рекуператора:
На входе продуктов сгорания:
, принимаем .
На выходе продуктов сгорания:
, принимаем .
Задаемся скоростями, приведенными к 0ºС воздуха , продуктов сгорания .
Действительные скорости:
Воздуха на входе:
. (8.7)
Воздуха на выходе:
.
Продуктов сгорания на входе:
.
Продуктов сгорания на выходе:
.
Критерий Рейнольдса: .
Для воздуха на входе в рекуператор:
. (8.8)
Для воздуха на выходе в рекуператор:
.
Здесь - внутренний диаметр труб рекуператора.
Следовательно, режим движения воздуха турбулентный.
Определяем коэффициент теплоотдачи конвекцией от стенки труб к воздуху по формуле:
(8.9)
на входе в рекуператор - ;
на выходе из рекуператора - .
Коэффициент теплоотдачи конвекцией к воздуху, отнесенный к наружной поверхности труб:
На входе:
.
На выходе:
.
Коэффициент теплоотдачи конвекцией от продуктов сгорания к трубам рекуператора определяем рис 2.4 и содержании H 2 O =18,2% на входе продуктов сгорания , на выходе - .
Далее рассчитываем коэффициент теплоотдачи излучением от продуктов сгорания к трубам рекуператора.
Эффективная длина пути луча:
. (8.10)
По горению топлива в продуктах сгорания при - .
Степень черноты газов:
- на входе в рекуператор при t’д=820 0С
- на выходе из рекуператора при t’’д=668 0С
Степень черноты продуктов сгорания:
- на входе в рекуператор
(8.11)
- на выходе из рекуператора
Эффективная степень черноты стенки труб рекуператора:
, (8.12)
Коэффициент теплоотдачи от продуктов сгорания к трубам рекуператора:
- на входе
(8.13)
Вт/м2К
- на выходе
Вт/м2К
Суммарный коэффициент теплоотдачи от продуктов сгорания к трубам рекуператора:
(8.14)
- на входе α’ д=60,3+28,4=88,7 Вт/м2К,
- на выходе α’’ д=51+15,8=66,8 Вт/м2К.
Коэффициент теплоотдачи от продуктов сгорания к воздуху:
На входе продуктов сгорания:
На выходе продуктов сгорания:
Средний по рекуператору коэффициент теплоотдачи от продуктов сгорания к воздуху:
Поверхность нагрева рекуператора:
Выбираем секцию СР-250 с поверхностью теплообмена и устанавливаем 4 секции по ходу продуктов сгорания.
Скорость воздуха:
(8.15)
Скорость продуктов сгорания:
Проходное сечение для продуктов сгорания принимаем из табл. 6.1 и добавляем зазор между трубчаткой рекуператора и кладкой канала 200мм.
(8.16)
Скорости близки к принятым.
Температура стенки трубы рекуператора:
На входе продуктов сгорания:
(8.17)
На выходе продуктов сгорания:
Температуры близки к принятым.
Температура стенки трубы рекуператора на входе продуктов сгорания с учетом излучения предрекуператорного пространства:
t’’ст= t’ст+100=603+100=703.
Выбираем материал для труб рекуператора на входе продуктов сгорания сталь 12Х17, с .
Расчет дымовой трубы
Исходные данные:
Vд.г.=29847,7м3/ч, ωд.г.=2,4м/с, ∆ртракт=303,6Па, Тг1=791К, Тв=293К.
Площадь сечения устья трубы:
Fу.тр.=Vд.г./ωд.г.=29847,7/3600·2,4=3,45м2, (9.9)
Диаметр устья трубы:
. (9.10)
Диаметр основания трубы находим из соотношения:
d1=1,5·d2=1,5·2,1=3,15м. (9.11)
Скорость движения газов у основания трубы:
. (9.12)
Действительное разряжение трубы может быть на 20-40% больше потерь давления при движении дымовых газов, т.е. ∆рдейст=1,5Σ∆рпот.
∆рдейст=1,5·303,6=455,4 Па. (9.13)
Для определения температуры газа в устье трубы ориентировочно принимаем высоту трубы Н’=80м. падение температуры при кирпичной стене принимаем равным 1,5К на 1м высоты трубы:
∆Т=1,5·80=120К.
Тогда температура газов в устье трубы равна:
Тг2=791-120=671К.
Средняя температура газа:
. (9.14)
Средний диаметр трубы:
. (9.15)
Тогда . (9.16)
Средняя скорость движения дымовых газов в трубе:
. (9.17)
Коэффициент трения λ для кирпичных труб принимаем 0,05.
Расчетная высота трубы:
(9.18)
Окончательно принимаем высоту дымовой трубы 66м.
Перечень ссылок
1. Е.И.Казанцев Промышленные печи. – М.: Металлургия, 1975 – 368с
2. Расчет нагревательных и термических печей: Справ.изд. под ред. Тымчака В.М. и Гусовского В.Л.: Металлургия, 1983.-485с.
3. Гусовский В.Л., Лившиц А.Е. Методика расчета нагревательных и термических печей: Учебно-справочое издание - М.: «Теплотехник», 2004.-400с.
4. Гусовский В.Л., Ладыгичев М.Г., Усачев А.Б. Современные нагревательные термические печи (конструкции и технические характеристики). Справочник / Под. ред. А.Б.Усачева.-М: «Теплотехник», 2007-656с.
5. Кривандин В.А., Егоров А.В. Тепловая работа и конструкции печей черной металлургии: Учебник для вузов – М.: Металлургия, 1989. 462 с.
6. Шаламов ю.н., Проектирование и эксплуатация высокотемпературных теплотехнологических агрегатов и систем (учебное пособие)., Мариуполь: ПГТУ, 2010г.
Реферат
Записка к курсовой работе содержит: 52 страницы, 3 рисунка.
Объект исследования: план отделения методических печей Рельсобалочный СТАН-900.
Цель работы: спроектировать план отделения методических печей СТАН-900 и выбрать необходимое основное и вспомогательное оборудование, рассчитать и скомпоновать печи в цехе.
В данной работе был выполнен расчет нагрева металла в методической четырехзонной печи; выбор и расчет горения топлива, режима нагрева и горелочных устройств; также рассчитан тепловой баланс печи, рекуператор, дымовой тракт и дымовая труба; спроектировано отделение методических печей в цехе.
МЕТОДИЧЕСКАЯ ПЕЧЬ, НАГРЕВ, РЕКУПЕРАТОР, БЛЮМ, ТЕПЛОВОЙ БАЛЛАНС, ГОРЕЛКА, ФУТЕРОВКА, ДЫМОВОЙ ТРАКТ, ДЫМОВАЯ ТРУБА.
СОДЕРЖАНИЕ
Введение 4
1. Проектирование теплового агрегата 5
2. Выбор режима нагрева металла 7
3. Расчет горения топлива 9
4. Расчет параметров внешнего теплообмена 14
5. Расчет нагрева металла 19
6. Тепловой баланс
|
|
Археология об основании Рима: Новые раскопки проясняют и такой острый дискуссионный вопрос, как дата самого возникновения Рима...
Автоматическое растормаживание колес: Тормозные устройства колес предназначены для уменьшения длины пробега и улучшения маневрирования ВС при...
Семя – орган полового размножения и расселения растений: наружи у семян имеется плотный покров – кожура...
Состав сооружений: решетки и песколовки: Решетки – это первое устройство в схеме очистных сооружений. Они представляют...
© 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!