Расчет основных показателей нагревательной печи

Автор: Пользователь скрыл имя, 13 Декабря 2012 в 16:26, курсовая работа

Краткое описание

Пламенные печи, применяемые в кузнечных цехах для нагрева металла под ковку-штамповку, различаются по конструкции и по размерам. По конструктивным признакам различают пламенные печи периодического действия: щелевые немеханизированные; камерные со стационарным подом и заслонкой; камерные с выдвижным подом; печи непрерывного действия: методические; с вращающимся подом; щелевые механизированные.
Выбор типа печи зависит в основном от характера производства и размеров нагреваемых заготовок.

Скачать в ZIP (118.77 Кб) Сколько стоит заказать работу?
Файлы: 1 файл

курс.мой.doc

— 402.00 Кб (Скачать)

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

 

Введение

 

Пламенные печи, применяемые в кузнечных  цехах для нагрева металла  под ковку-штамповку, различаются  по конструкции и по размерам. По конструктивным признакам различают  пламенные печи периодического действия: щелевые немеханизированные; камерные со стационарным подом и заслонкой; камерные с выдвижным подом; печи непрерывного действия: методические; с вращающимся подом; щелевые механизированные.

Выбор типа печи зависит в основном от характера производства и размеров нагреваемых заготовок. В единичном и мелкосерийном производствах печи должны обладать некоторой универсальностью в отношении размеров нагреваемых изделий и производительности. Этим требованиям соответствуют камерные печи.

В зависимости от применяемого топлива камерные нагревательные печи могут быть угольными, мазутными, газовыми и электрическими.

В камерные печи металл загружается  периодически, садками. Температура  во всем рабочем пространстве печи одинакова, и весь металл нагревается  одновременно.

Загрузка и выгрузка мелких заготовок в немеханизированных камерных печах обычно производится вручную. При нагреве крупных заготовок применение средств механизации обязательно.

Камерные печи имеют недостаточно высокую напряженность пода, а  следовательно, и невысокую производительность. Здесь существует опасность перегрева и пережога металла.

 

Задание на выполнение курсовой работы.

 

  1. Тип и назначение печи камерная нагревательная щелевая
  2. Габариты и материал изделия: длина  L=0, 8 м, сечение Ø 60 мм,

Высокоуглеродистая сталь

  1. Производительность печи G=0,0771 кг/сек
  2. Температура нагрева заготовок 1220°С,

конечная разность температур по сечению заготовки 

температура нагрева  воздуха Tвоз.= 400°С

  1. Топливо нефтезаводской и воздушный газ

Теплотворная способность n=1,06

  1. Особые условия:
    1. В печи одновременно находится 18 заготовок
    1. Отвод дыма вверх
    2. Тип горелки ГНП-4
    3. Другие условия подогрев воздуха горения в рекуператоре

 

1. Расчёт горения топлива.

 

 

Состав нефтезаводского газа, %:

C2H4

CO

H2

CH4

H20

26,54

2,95

11,79

57,01

1,71


 

Состав воздушного газа, %

 

CO2

CO

H2

N2

H2O

0,97

31,64

0,49

64,24

2,66


 

 

Q – воздушный газ

(1 - Q) – нефтезаводской газ

 

Q =

(1 - Q) = 0,2

 

Определение состава смеси газа:

 Хсм = Хпкг *Q+Хпг *(1-Q)

 

СO2

0,78

C2H4

5,31

CO

25,9

H2

2,75

CH4

11,4

N2

51,39

H20

2,47

∑

100


 

 

 

 

      Расчет расхода  воздуха, состав и количество  продуктов сгорания представлены  в таблице 1.

Таблица 1

состав

содерж

O2

N2

ВСЕГО

CO2

H20

O2

N2

ВСЕГО

СO2

0,78

  

199,593

  

0,78

        

C2H4

5,31

15,93

  

10,62

10,62

      

CO

25,9

12,95

  

25,9

        

H2

2,75

1,375

    

2,75

      

CH4

11,4

22,8

  

11,4

22,8

      

N2

51,39

          

51,39

  

H20

2,47

      

2,47

      

n=1

∑100

53,055

199,593

252,648

48,7

38,64

  

250,983

338,323

%

  

21

79

100

14,4

11,42

  

74,18

100

n=1,05

∑100

55,708

209,573

265,281

48,7

38,64

2,653

260,963

350,956

   

21

79

100

13,88

11,01

0,76

74,35

100


 

CO+0.5O2 = CO2

Н2+0.5O2 =H2O

CH4+2O2= CO2 +2H2O

C 2H4+3O2= 2CO2 +2H2O

 

    Таким образом, на 1 м3  газа расходуется воздуха Lп=795,093/100=7,95 м3 и образуется  продуктов сгорания Vп.с.=900,209/100=9 м3.

 

 ρ компонентов

 

СO2

1,964 кг/м3

O2

1,428 кг/м3

C2H4

1,25 кг/м3

CO

1,25 кг/м3

H2

0,09 кг/м3

CH4

0,714 кг/м3

N2

1,25 кг/м3

H20

0,804 кг/м3


 

Правильность  расчетов горения проверяем составлением материального баланса горения

А) поступило 

*100 м3 топлива в т.ч.

СO2

1,532 кг

C2H4

6,6375 кг

CO

32,375 кг

H2

0,2475 кг

CH4

8,1396 кг

N2

64,2375 кг

H20

1,986 кг

∑

115,1551 кг


 

 

 

*воздух для  горения  265,281 м3

O2

79,551 кг

N2

261,966 кг

Воздуха всего

341,517 кг

T+B

456,672 кг


 

Б) получено продуктов  сгорания 900,209 м3 в т.ч.

CO2

95,6468 кг

H20

31,0666 кг

O2

3,788 кг

N2

326,204 кг

Всего

456,705 кг

невязка

0,0072

%


 

  , где - энтальпия воздуха при .

.

 

T1=19000C

i co2

643,305

i H20

402.729

i O2

22.582

i N2

2087.912

iд1*

3156.53


 

T2=20000C

i co2

681.579

i H20

428.258

i O2

23.885

i N2

2208.38

iд1*

3342.102




 

 

 

 

 

 

 

 

 

, найдем калориметрическую температуру  горения. 

tк=1970 0С

 

        Приняв пирометрический  коэффициент равным  , находим действительную температуру горения топлива   

2. Определение основных размеров печи.

 

    При однорядном расположении  заготовок:

 Длина печи: .

Ширина печи:

Высота печи:

=1220+100=1320 ; A = 0,6

h = (0.6+0.05*1)*1320*10^(-3)=0.92 м

3. Определение коэффициента теплоотдачи излучением от печи газов к металлу.

 

(Вт/ К)

Спр = 5,7*εме*К; εме = 0,8

Fкл = BL + 2BH + 2LH = 1*1.79 + 2*1*0.92 + 2*1.79*0.92 = 6,92

Fме = π*d*l*n=3.14*0.06*0.8*18=2.71

F6 = 2BL + 2BH + 2LH = 2*1*1,79+2*1*0.92+2*1,79*0,92=8.71

Определим эффективную длину луча:

Sэф = 3,6*V/F6 = 3,6*L*B*H/F6 = 3,6*1,79*1*0.92/8.71=0,68

Находим степень черноты дымовых  газов  при температуре газа. Парциальное давления и равно:

 

Температура газа t = 1280 :

.

 

Тогда степень черноты дымовых  газов:

Подсчитаем К:

Спр = 5,7*0,8*0,51 = 2,33

Теперь можно подсчитать коэффициент  теплоотдачи излучением:

(Вт/ К)

4. Определение температуры печи и температуры кладки.

 

Тпечи = 1546,4 К=1273,4

Ткладки = 1537,4 К=1264,4

5. Расчёт времени нагрева металла.

 

По приложению находим  . S = d = 0,06

 , примем, что это термически-массивное тело.

По номограмме смотрим F0:

, отсюда 

Теперь рассчитаем время нагрева:

6. Определение производительности печи

 

7. Тепловой баланс.

Приход  тепла:

1. Тепло от горения топлива

  , где - расход топлива, , при нормальных условиях. .

2. Тепло, вносимое подогретым  воздухом

, где  - температура подогрева воздуха, 400 . .

3. Тепло экзотермических реакций

(принимая, что угар металла составляет 2%),

  , где G - производительность, , - угар металла. .

 

 кВт

Расход  тепла:

1. Тепло, затрачиваемое на нагрев металла

С(1220)=0,5745

2. Тепло, уносимое уходящими дымовыми газами

.

Ico2 = 0,1388*3063,82 = 425,26

IH2O = 0,1101*2370,458 = 260,99

Io2 = 0,0076*1998,826 = 15,19

IN2 = 0,7435*1888,664 = 1404,22

Нокн = 1,5*d = 1.5*0.06=0.09 м

bокн = 1.624 м

tгаз = 1320

- для щелевых печей

3. Тепло, теряемое в результате  выбивания газов из окон и дверей

4. Потери тепла через кладку печи

; Sвнутр = 8,71

Найдем наружные размеры:

Следует выбрать толщину кладки:

Кладка состоит из слоя шамота (класс Б) δвн ≈ 232 мм;

слоя диатомита δнар ≈ 116 мм

Bнар = Ввн + 2*( δвн+ δнар) = 1+2*(0,232+0,116)=1,696 м

Lнар = Lвн + 2*( δвн+ δнар) = 1.79+2*(0.232+0.116)=2.486 м

hнар = hвн + 2*( δвн+ δнар) = 0,92+2*(0,232+0,116)=1,616 м

 

Sнар = (BL + 2BH + 2LH) = 1,696*2,486+2*1,696*1,616+2*2,486*1,616 = 17,73

;

,

,

где - температура на границе раздел слоев,

- температура наружной поверхности  кладки, которую можно принять  равной  .

Коэффициент теплопроводности шамота

.

Коэффициент теплопроводности диатомита

.

В стационарном режиме .

Решение этого квадратного уравнения  дает значение . Тогда , . , .

Количество тепла, теряемого теплопроводностью через кладку печи, равно

 

 

5. Потери из-за химической неполноты сгорания топлива

6. Потери тепла из-за механических  потерь топлива

, где a = 2% (газообразное топливо)

7. Неучтенные потери тепла

8. Потери тепла излучением, через  открытые окна и щели печи

Со = 5,7

fокн = 1,5*0,06*1,624=0,15

 

 

 

Уравнение теплового баланса:

 ΣQрасх

=

B=0.043

 

ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС ПЕЧИ

 

Приход

кВт

%

Расход

кВт

%

Qхим

473

85.75

Qме

115.1298

20.87

Qфиз

59.75

10.83

75.44

13.68

Qэкз

18.88

3.42

Qух

248.32

45.02

     

Qкл

28.96

5.25

     

21.26

3.85

     

Qмех

9.46

1.71

     

Qнеуч

18.82

3.41

     

34.23

6.21

551.63

100

551.62

100

Информация о работе Расчет основных показателей нагревательной печи