Расчет барабанной печи
Определение геометрических размеров печи. Количество потерь теплоты на нагрев окружающей среды. Удельный тепловой поток. Выход дымовых газов. Расчет массобмена и топлива. Проверка печи на теплонапряженность. Производительность печи по готовому продукту.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 13.05.2014 |
| Размер файла | 4,0 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
МИНОБРНАУКИ РОССИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Санкт-петербургский государственный технологический институт (технический университет)»
(СПбГТИ(ТУ))
РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА
Тема: Расчет барабанной печи
Студент КолобковА.А
Руководитель Иваненко А.Ю
1. Задание
2. Расчет барабанной печи
массобмен топливо печь производительность
Для расчета примем произвольные значения некоторых величин:
температура топлива на входе =20 ?С
температура подаваемого воздуха = 50 ?С
угол естественного откоса ? =40?45 ?
2.1 Расчет топлива
По таблице 11.3 определим состав топлива Бензин:
Т.к в составе топлива нет W, A и O, то расход воздуха на кубометр топлива рассчитаем по формуле:
=1.1/1.43*21[2.67*85+8*14.9+0.05]=12.46 /.
Выход газов при горении топлива рассчитаем согласно зависимостям:
VCO2=0,019*85+0,005*0=1,61 м3\кг
VSO2=0.007*0.05=0.00035 м3\кг
VN2=0.79*12.46+0.08*0.05=9.84 м3\кг
VO2=0.21*(1.1-1)*12.46=0.26 м3\кг
VH2O=0.112*14.9+0.016*12.46=1.9 м3\кг
Где ?=1.1 - коэффициент избытка воздуха;
Тогда, получим:
Общий расход отходящих газов топлива:
= 1.61+9.84+0.00035+0.26+1.9=13.6 м3\кг
2.2 Расчет массобмена
Производительность печи по готовому продукту:
G=2500/3600=0.7 кг/с
Тогда, расход исходного сырья возможно определить по формуле:
= 0.7(1+0.1+0.2)/(1-0.45) = 1.65 кг/с
Удельный выход влаги из сырья:
= 1.65*0.45/0.7 = 1.06 кг/кг
Удельный выход газов из сырья определим по формуле:
= (1.06/0.804) + (0.2/1.3) = 1.5 /кг
Удельный расход топлива при удельной теплоте реакции =о:
=[1.06*(2.26*+(270-100)*2000)+1500*550+(0.1*1500+0.2*1450)*20-(1.3*1500+0.2+1450)*10] / [4.38**(1-0.2)+1700*20+12.46*1280*50-13.6*1380*270] = 0.115 /кг,
где:= 4.38* - теплотворная способность топлива, Дж/кг;
= 1500 - теплоемкость продукта, Дж/(кг*К);
=2000 - теплоемкость водяных паров, Дж/(кг*К);
=1450 - теплоемкость летучих продуктов, Дж/(кг*К);
=4187 - теплоемкость воды, Дж/(кг*К);
=1700 - теплоемкость топлива, Дж/(кг*К);
=1280 - теплоемкость воздуха, Дж/(кг*К);
=1380 - теплоемкость отходящих газов, Дж/(кг*К);
=1.06 - влагосодержание продукта, кг/кг;
=0.45 - начальное влагосодержание, кг/кг;
=2.26* - теплота парообразования, Дж/кг;
=(1-/G=1.65*(1-0.45)/0.7=1.3 - удельное количество сухого сырья, кг/кг;
=0.1 - удельное количество готового продукта, кг/кг;
=0.2 - удельное количество летучих веществ, кг/кг;
=20 - температура газа, ?С;
=50 - температура воздуха, ?С.
Общий расход отходящих газов:
= (13.6*0.115+1.5)*0.7*(543/273) = 4.35 /с
Условный диаметр печи рассчитаем по формуле:
D= = 1.75 м,
где: ?= 0.05?0.2 - коэффициент заполнения печи материалом;
=1?3 - скорость отходящих газов, м/с.
Тогда, с учетом толщины футеровки ?=0.3 м, наружный диаметр печи будет равен:
=D+2*? = 1.75+2*0.3 = 2.35 м.
Рабочая длина барабана печи:
L=(4*G*?)/(?**?*) = (4*0.7*5*3600)/(3.14**0.1*1900) = 27.58 м.
По таблице 11.1 примем печь с габаритами:
=2.5 м, L=30 м.
Время пребывания материала в печи ?=5 ч может быть обеспечено при коэффициенте ?:
? = (4*G*?)/( ?**L*) = (4*0.7*5*3600)/(3.14**30*1900) = 0.092
2.3 Материальный баланс печи
|
Мат.поток |
Обозначение |
кг/с |
Мат.поток |
Обозначение |
кг/с |
|
|
Подача сухого сырья |
G |
1,65 |
Выход продукта |
GП |
0.7 |
|
|
Влага, содержащаяся в сырье |
?н |
0.45 |
Выход дымовых газов |
GГ |
13.6 |
|
|
Воздух |
VВ |
12.46 |
CO2 |
GCO2 |
1.61 |
|
|
Подача топлива |
Gм |
0.115 |
H2O |
GH2O |
1,9 |
|
|
N2 |
GN2 |
9,84 |
||||
|
O2 |
GO2 |
0.26 |
||||
|
SO2 |
GSO2 |
0.00035 |
||||
|
ИТОГО подача |
GВХ |
14.37 |
ИТОГО выход |
GВЫХ |
14.3 |
2.4 Определение геометрических размеров печи
Основываясь на величине коэффициента ? и рис. 11.2 имеем следующие геометрические размеры:
H = 0.31*R = 0.31*0.875 = 0.27 - высота порога печи, м;
= 1.41*R = 1.23 - длина хорды материала, м;
= 1.62*R = 1.41 - длина дуги материала, м;
= ?*D - = 4.1 - длина дуги открытой футеровки печи, м.
Интенсивность движения материала определим по формуле:
ni = [0.4*0.7*(40+24)]/(1900**0.092) = 0.019
По таблице 11.1 зададимся частотой вращения печи n = 1.01 об/мин, тогда уклон печи будет равен:
i = 0.019*60/1.01 = 1.13 %
2.5 Проверка печи на теплонапряженность
При проверке теплонапряженности печи температура горения газа определяется методом последовательных приближений. Предположим, что температура горения топлива находится в интервале от 1200 до 1500?С.
По таблице 11.5 находим теплоемкость отходящих газов = 1550 Дж/(*К) и воздуха = 1467 Дж/(*К). Тогда, температура горения газов рассчитывается по формуле:
= (0.8*4.38*)/(13.6*1550 + (1.1 - 1)*12.46*1467) = 1529 ?C.
Полученное значение температуры можно считать допустимым.
Определим среднюю температуру газового потока по уравнению:
= (1529 + 270)/2 + 273 = 1172.5 К.
Примем = 1200 К.
Средняя температура материала:
= (10 + 550)/2 + 273 = 553 К.
Примем температуру материала 550 К.
Среднюю температуру футеровки примем = 820 К.
Перед определением коэффициентов излучения газового потока, определим ряд величин.
Парциальное давление С и О в газах по формуле:
= 1.61/13.6 = 0.11 ; = 1.9/13.6 = 0.139
Длину дуги рассчитаем по формуле:
l = 0.9*1.75* = 1.5 м.
Произведение парциальных давлений на длину дуги:
* l = 0.165 ; * l = 0.21
По рисунку 11.5 и 11.6 определим:
при средней температуре газа = 1200 К = 927 ?С = 0.013 ; = 0.005 ;
при средней температуре футеровки = 820 К = 547 ?С = 0.015 ; = 0.01;
при средней температуре материала = 550 К = 277 ?С = 0.016 ; = 0.008 ;
Рис. Определение коэффициента лучеиспускания
Рис. Определение коэффициента лучеиспускания
Поправочный коэффициент ? определяется по рисунку
Рис. График для определения поправочного коэффициента ?
Откуда получаем ? = 1.14.
Степень черноты уносимых частиц определим по формуле:
= 1 - = 0.08 ,
где величина а определяется из:
а = (0.75*273*0.07*1.5)/(2**2600*4.35*1200) = 0.08.
Коэффициент излучения газового потока при температуре футеровки = 820 К определим как:
= 0.015 + 1.14*0.01 + 0.08 -
- [*0.015+1.14*0.01]0.08 = 0.108.
Коэффициент излучения газового потока при температуре материала = 550 К определим аналогично:
= 0.016 + 1.14*0.008 + 0.08 -
- [*0.016+1.14*0.008]0.08 = 0.113.
Коэффициент излучения газового потока при температуре газа = 1200 К определим по формуле:
= 0.013 + 1.14*0.005 + 0.08 - (0.013 + 1.14*0.005)0.08 = 0.1
Значение удельного лучистого теплового потока от газа к футеровке определим по формуле:
= 5.77*0.96*[0.1* - 0.108*]*4.1 = 30.73* Вт/м.
Удельный лучистый тепловой поток от футеровки к материалу по формуле:
= 5.77*0.96*0.9[(1 - 0.108) - (1 - 0.113)]*1.23 = 19.75*Вт/м.
Удельный лучистый тепловой поток от закрытой поверхности футеровки к материалу по формуле:
= 5.77*0.96*0.9[ - ]*1.41 = 25.35* Вт/м.
Удельный конвективный тепловой поток от газа к футеровке определяется по формуле:
= 47.8*(1200 - 820)*4.1 = 74.47* Вт/м,
Где = 47.8 Вт/(*К)
= 1.03*1.75*(1 - 0.092) = 1.63 м
= 8.172* Вт/(м*К) - коэффициент теплопроводности газа при Т = 967 ?С;
= 1510 Дж/(*К) - теплоемкость газа при Т = 967 ?С
Для определения количества теплоты, передаваемой теплопроводностью от футеровки к материалу, проделаем необходимые вспомогательные расчеты.
Определим отношение открытой футеровки к полной площади ее поверхности согласно зависимости:
А = 4.1/(4.1 + 1.41) = 0.744, тогда
коэффициент теплоотдачи от газа к футеровки представляется возможным рассчитать по формуле:
= 20.49*/[(1200-820)*4.1] = 13.15 Вт/(*К)
Коэффициент теплоотдачи от футеровки к материалу по формуле:
= 20.49*/[(820 - 550)*1.41] = 53.82 Вт/(*К)
Осредненный по поверхности футеровки коэффициент теплоотдачи определим как:
= (* + *)/( + )
= (13.15*4.1 + 53.82*1.41)/(4.1 + 1.41) = 23.52 Вт/(*К)
Примем футеровку, изготовленную из термостойкого хромомагнезита. Температура футеровки = 820 - 273 = 547 ?С. Тогда, согласно таблице 11.4 имеем:
= 1.2 - коэффициент теплопроводности футеровки, Вт/(м*К);
= 2780 - плотность материала футеровки, кг/;
= 750 + 0.15*547 = 832 - теплоемкость материала футеровки, Дж/(кг*К).
При этих значениях критерий интенсивности теплообмена по формуле:
В = /(1.2*2780*832*0.0168) = 0.01 ,
где n = 1.01/60 = 0.0168 - частота вращения печи, об/с.
По рисунку при данных значениях А = 0.754 и В = 0.01 найдем значение коэффициента I = 0.02
Рис. Зависимость коэффициента I от параметров А и В
Тогда, удельный тепловой поток, передаваемый теплопроводностью от футеровки к материалу, возможно определить по формуле:
= *0.02*(1200 - 550)*(4.1 + 1.41) = 15.46* Вт/м.
Суммарный удельный тепловой поток от футеровки к материалу:
= + + = 16.26* + 20.49* + 15.46* = 52.21* Вт/м
Суммарный удельный тепловой поток от газа к футеровке:
= + = 30.73* + 74.47* = 105.2* Вт/м.
Количество потерь теплоты на нагрев окружающей среды определим по формуле:
= 0.2(30.73* + 74.47*) = 21.04* Вт/м.
Правильность выбора температуры футеровки проверяется сходимостью следующего уравнения:
105.2*103 = 105.18*
Следовательно температура футеровки = 820 К была принята верно.
Удельный лучистый тепловой поток непосредственно к материалу от газа определим по формуле:
= 5.77*0.9*[0.196*( - 0.194*]*1.23 = 12.58* Вт/м.
Удельный конвективный тепловой поток от газа непосредственно к материалу:
= 47.8*(1200 - 550)*1.23 = 38.21* Вт/м.
Удельный тепловой поток, необходимый для нагревания материала определяется по уравнению:
/ 30)*0.7 = 84.165* Вт/м.
Печь обеспечит необходимую степень нагревания материала при выполнении условия:
84.165* 38.21* + 12.58* + 19.75* + 25.35* + 15.46*
84.165* 111.35*
Следовательно, суммарный тепловой поток к материалу от газа превышает требуемый в 1.3 раз, что вполне допустимо.
2.6 Тепловой баланс
|
Приход теплоты |
Обозначение |
кол-во |
Расход теплоты |
Обозначение |
кол-во |
|
|
Теплота, выделяющаяся при сгорании топлива |
q1 |
5.037* |
Теплота, выносимая с отходящим газом |
q6 |
4.31* |
|
|
Теплота, вносимая в печь с топливом, имеющим t = 20?C |
q2 |
3.91* |
Теплота, выносимая готовым продуктом |
q7 |
8.25* |
|
|
Теплота, вносимая в печь с исходным сырьем |
q3 |
6.38* |
Теплота, выносимая мелкими частицами |
q8 |
8.8* |
|
|
Теплота, вносимая с воздухом |
q4 |
8.59* |
Теплота, теряемая на окр.среду |
q9 |
1.0074* |
|
|
Удельная теплота реакции |
qр |
-1.71* |
||||
|
Теплота на испарение влаги |
q5 |
2.756* |
||||
|
ИТОГО подача |
1.886* |
ИТОГО выход |
1.88* |
Заключение
В результате расчетов, были получены и подобраны параметры: Dн=2.5 м. , L=30 м. , Н=0.27 м.
По полученным результатам была выбрана печь ПВ 2.5 - 30.
Размещено на Allbest.ur
...Подобные документы
Классификация и принцип действия обжарочной печи при обжаривании овощей. Устройство механизированной паромасляной печи. Методика расчёта обжарочной печи: определение расхода теплоты на нагрев, площади поверхности нагрева печи и нагревательной камеры.
практическая работа [256,0 K], добавлен 13.06.2012Расчёт горения топлива (коксодоменный газ) и определение основных размеров печей. Теплоотдача излучением от печи газов к металлу, температура кладки печи, её тепловой баланс. Расчёт времени нагрева металла и определение производительности печи.
курсовая работа [158,9 K], добавлен 27.09.2012Подготовка исходных данных по топливному газу и водяному пару. Расчет процесса горения в печи. Тепловой баланс печи, определение КПД печи и расхода топлива. Гидравлический расчет змеевика печи. Тепловой баланс котла-утилизатора (процесс парообразования).
курсовая работа [200,1 K], добавлен 15.11.2008Краткое описание шахтной печи. Расчет температуры и продуктов горения топлива. Тепловой баланс и КПД печи. Расчет температур на границах технологических зон и построение кривой обжига. Аэродинамический расчет печи, подбор вспомогательных устройств.
курсовая работа [188,0 K], добавлен 12.03.2014Описание технологической схемы установки утилизации теплоты отходящих газов технологической печи. Расчет процесса горения, состав топлива и средние удельные теплоемкости газов. Расчет теплового баланса печи и ее КПД. Оборудование котла-утилизатора.
курсовая работа [160,1 K], добавлен 07.10.2010Объем воздуха, необходимый для горения топлива. Выход газообразных продуктов горения. Материальный баланс печи. Выход углекислого газа из сырья. Тепловой эффект клинкерообразования. Тепловой баланс теплового агрегата. Аэродинамический расчет печи.
курсовая работа [114,1 K], добавлен 08.02.2013Конструкция и общая характеристика индукционной печи. Футеровка и достоинства тигельных плавильных печей. Определение размеров рабочего пространства печи. Тепловой и электрический расчет печи. Расчет конденсаторной батареи и охлаждения индуктора.
курсовая работа [980,1 K], добавлен 17.01.2013Расчет основных размеров печи, определение продолжительности нагрева заготовки в различных зонах печи. Определение природных и расходных статей баланса и на их основе определение расхода топлива, технологического КПД и коэффициента использования топлива.
курсовая работа [879,5 K], добавлен 24.04.2016Теплотехнический расчет кольцевой печи. Распределение температуры продуктов сгорания по длине печи. Расчет горения топлива, теплообмена излучением в рабочем пространстве печи. Расчет нагрева металла. Статьи прихода тепла. Расход тепла на нагрев металла.
курсовая работа [326,8 K], добавлен 23.12.2014Расчет геометрических размеров рабочего пространства ДС-6. Определение размеров свободного пространства печи, футеровки и ванны. Расчет механизма передвижения электрода. Определение диаметра графитизированного электрода, тепловых потерь через футеровку.
курсовая работа [760,1 K], добавлен 07.12.2014Основные технические параметры карусельной печи. Характеристика горелок и распределение тепловой мощности по зонам печи. Техническая характеристика рекуператора. Расчет теплообмена в рабочем пространстве печи. Составление теплового баланса печи.
курсовая работа [266,2 K], добавлен 28.09.2015Тепловой баланс электродной печи-ванны. Определение показателя эффективности работы конструкции. Расчет продолжительности нагрева заготовки, элементов сопротивления, размеров рабочего пространства печи. Вопросы экологии и безопасных условий труда.
курсовая работа [247,1 K], добавлен 10.02.2014Применение камерной печи с выдвижным подом для отжига, отпуска и закалки тяжелых деталей. Расчет горения топлива, рабочего пространства и теплового баланс печи, тепла, необходимого на нагрев режущего инструмента. Выбор материала для конструкции печи.
контрольная работа [450,3 K], добавлен 20.11.2013Тепловой баланс трубчатой печи. Вычисление коэффициента ее полезного действия и расхода топлива. Определение диаметра печных труб и камеры конвекции. Упрощенный аэродинамический расчет дымовой трубы. Гидравлический расчет змеевика трубчатой печи.
курсовая работа [304,2 K], добавлен 23.01.2016Нагревательные толкательные печи, их характеристика. Разновидности печей. Расчет горения топлива, температурный график процесса нагрева, температуропроводность. Время нагрева металла и основных размеров печи. Технико-экономические показатели печи.
курсовая работа [674,8 K], добавлен 08.03.2009Определение полезной тепловой нагрузки на выходе из печи. Расчет процесса горения: теплотворной способности топлива, теоретического расхода воздуха, состава продуктов горения. Коэффициент полезного действия печи и топки. Вычисление конвекционной секции.
курсовая работа [155,1 K], добавлен 10.12.2014Конструкция ванны и кожуха печи, механизм токоподвода. Конструкция водоохлаждаемого зонта. Выбор мощности трансформатора и расчет электрических параметров ферросплавной печи. Тепловой расчет футеровки печи. Определение линейного тока в электроде.
курсовая работа [369,3 K], добавлен 02.02.2011Расчет размеров трехзонной методической печи, продолжительности нагрева заготовки в различных ее зонах. Определение приходных и расходных статей баланса и на их основе определение расхода топлива, технологического КПД и коэффициента использования топлива.
курсовая работа [271,4 K], добавлен 02.04.2012Расчет времени нагрева металла, внешнего и внутреннего теплообмена, напряженности пода печи. Материальный и тепловой баланс процесса горения топлива. Оценка энергетического совершенствования печи. Определение предвключенного испарительного пакета.
курсовая работа [294,5 K], добавлен 14.03.2015Подготовка исходных данных по топливному газу и водяному пару. Расчет процесса горения в печи. Тепловой баланс печи, определение КПД печи и расхода топлива. Расчет энергетического КПД тепло-утилизационной установки, эксергетического КПД процесса горения.
курсовая работа [1017,0 K], добавлен 18.02.2009
