Расчет методической печи

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

1. Введение

1.1 Нагрев

1.2 Металлическая конструкция печи с шагающим подом

1.3 Система нагрузки \ разгрузки печи с шагающим подом

1.4 Конструкция шагающего пода

1.5 Гидравлическая система печи с шагающим подом

1.6 Водяной затвор

1.7 Изоляция печи с шагающим подом

1.8 Дымоотводящие каналы

2. Теполотехнический расчет печи

2.1 Расчет горения топлива

2.2 Определение времени нагрева металла

2.2.1 Определение времени нагрева металла в методической зоне

2.2.2 Определение времени нагрева металла в сварочной зоне

2.2.3 Определение времени нагрева металла в томильной зоне

2.2.4 Результаты расчета

2.3 Определение основных размеров печи

2.4 Тепловой баланс печи

2.5 Расчет рекуператора для подогрева воздуха

2.6 Выбор горелок

2.7 Аэродинамический расчет дымового тракта

2.8 Расчет дымовой трубы

Список использованных источников

Приложения



1.Введение

печь под дымовой тепловой

Печи с шагающим подом предназначены для газового нагрева массивных блюмов, слябов, балочных заготовок, прутков перед пластической деформацией (прокаткой, прошивкой при производстве бесшовных труб и т.д.), а также для проведения других операций. Большое распространение этот тип печей получил при производстве бесшовных стальных труб, а так же на производствах где требуется производительность более 20 тонн/час.

1.1 Нагрев

Внутри печи с шагающим подом нагрев заготовок в печи производится с помощью скоростных импульсных и плоскофакельных газовых горелок расположенных в нескольких секциях, которые в свою очередь имеют самостоятельные зоны нагрева с соответствующими интервалами работы горелок и регулированием температуры в каждой зоне. Для правильной пропорции газа и воздуха в случае изменения температуры воздуха предусматривается измерение давления сгорающего воздуха. Центральный рекуператор нагревает воздух горения приблизительно до 450 ?, в зависимости от нагрузки. Температура нагрева регулируется автоматически. На месте подключения газа к печи устанавливается газораспределительная установка с необходимыми предохранительными элементами, включая счётчик для измерения расхода газа.

1.2 Металлическая конструкция печи с шагающим подом

Металлоконструкции печи изготовлены из стальных прокатных профилей и стального листа. Части подвергающиеся воздействию высоких температур изготовлены из жаростойкого сплава. Для обслуживания элементов находящихся на возвышении (горелки, клапаны) подведены лестничные площадки. В корпусе так же могут предусматриваться уплотняемые технические проемы для технического обслуживания. При диаметре заготовок более 120 мм по краям боковых стенок печи на уровне подающего и выводящего рольгангов располагаются печные заслонки перемещаются в автоматическом режиме в вертикальной плоскости по специальным направляющим с помощью приводов.

1.3 Система нагрузки \ разгрузки печи с шагающим подом

Подача заготовок в печь и выдача из печи может производится как с торца так и с боку печи или в комбинированном варианте. Подача заготовки к печи осуществляется прилегающими (подающими) рольгангами, длина и форма которых определяется по конкретную производственную линию.

В случае боковой загрузки печной рольганг является промежуточным звеном между подающим рольгангом и стационарными балками пода печи. Печной рольганг представляет собой сварную раму, на которой размещены консольные печные ролики и специальный манипулятор, при помощи которого выполняется съем заготовок с загрузочного печного рольганга и передачу на стационарные балки пода. Печные ролики выполнены из жаропрочного материала и являются водоохлаждаемыми. Рабочая часть роликов размещена в печном пространстве. Датчик длины заготовки определяет её длину и выдает сигнал приводам на выполнение перемещение и остановки заготовки в нужном месте. Так же печной рольганг снабжён частотным регулированием скорости, что позволяет заготовке выходить из печи с регулируемой скоростью. Принцип работы отводящего печного рольганга аналогичный загрузочному только в обратном порядке. Система загрузочного и разгрузочного внутреннего печного рольганга имеет систему водяного охлаждения: гидравлические рукава, клапана, краны, вентили, реле протока жидкости, ниппели для присоединения гидравлических рукавов, насосы и резервный насос.

1.4 Конструкция шагающего пода

Общая конструкция шагающего пода печи обычно размещается в подвале печи глубиной до 4-х метров и состоит из рамы вертикального перемещения и рамы горизонтального перемещения, промежуточных роликов, гидроприводов, и наклонных опор рис.1. Взаимное перемещение двух рам (шаг печи) обеспечивает движение приводных (шагающих) балок относительно неподвижных (стационарных) балок пода. Таким образом перемещающиеся заготовки в процессе работы приподнимаются на высоту до 150 мм, перемещаются горизонтально на 150-300 мм и плавно опускаются на неподвижные балки. Если заготовка цилиндрической формы, то в стационарных и приводных (шагающих) балках печи предусматриваются специальные мульды предотвращающие смещение заготовок в процессе движения.

Рис.1. Печь с шагающим подом

1.5 Гидравлическая система печи с шагающим подом

Гидравлическая система состоит из гидравлической станции, гидравлических насосов (включая резервный насос), гидравлических цилиндров приводящих в движение рамы вертикального перемещения и рамы горизонтального перемещения, а так же систему управления. Система имеет функцию контроля и защиты от избыточного давления, а так же расхода (автоматическая регуляция в зависимости от расхода) масла. Система имеет простые и надёжные технические решения, подходящие для работы в тяжёлых условиях и гарантирующие стабильную работу с низким уровнем шума.

1.6 Водяной затвор

Герметизация пода реализуется применением системы водяного затвора с проточной водой из системы охлаждения печного рольганга, при работе которой закрепленные на неподвижных и подвижных балках и керамических бортиках ножи входят в короб, наполненный водой. Движение воды в каналах обеспечивается системой циркуляции закрытого или открытого контура. Окалина, просыпающаяся в щели между подвижными и неподвижными балками, попадает через специальные воронки в бункера в подвале печи, откуда удаляется.

1.7 Изоляция печи с шагающим подом

Изоляция печи с шагающим подом внутренняя поверхность свода и стен печи, заслонок, а так же дымоотводящие каналы изолированы современными материалами из керамических волокон.

Преимущества керамоволокнистых модулей:

- низкое аккумулирование тепла при нагреве и охлаждении;

- низкая теплопроводность;

- практическое отсутствие ремонтов, экономия на затратах;

- быстрый разогрев и остывание, повышение производительности;

- срок службы керамоволокнистых блоков до 20 лет.

Изоляция пода печи является многослойной и выполняется из современных материалов, которые особенно подходят для высоких температур и больших механических нагрузок: кальций-силикатных плит, лёгкого изолирующего и твёрдого термобетона. В зависимости от типа садки для повышения износостойкости пода в рабочей поверхности рабочего слоя футеровки пода могут использоваться металлические части из жаропрочного металла.

Примечание: Долгое время при эксплуатации печей с шагающим подом одним из их самых проблемных мест являлась низкая стойкость пода, так как он постоянно подвергается высоким механическим нагрузкам при условии перепадов температуры и воздействия расплавов оксидов железа, что приводило к быстрому выгоранию рабочего слоя футеровки и снижению срока службы пода фактически менее 12 месяцев. Эту проблему удалось решить применением современных футеровочных материалов.

1.8 Дымоотводящие каналы

Дымоотводящие каналы на печи изготовлены из стальных профилей и листового металла. На листовой металл прикреплена изоляция. Каналы покрашены термостойкой краской. На соединениях фланцах предусматривается уплотнение керамической ватой. Дымовые газы при выходе из печи попадают в дымоотводящий канал, в котором находится центральный рекуператор, предварительно нагревающий воздух для горения. В печи измеряется давление. Сигнал давления преобразуется в измерительном устройстве с преобразователем в сигнал напряжения. Сигнал направляется в регулятор давления в PLC, которого открывает и закрывает клапан в дымоотводящем канале. В печи необходимо поддерживать избыточное давление приблизительно 5 Па.



2. Теполотехнический расчет печи

2.1 Расчет горения топлива

Для сухого газового топлива состава определим расход воздуха, количество и состав продуктов сгорания и действительную температуру при горении с коэффициентом расхода воздуха б=1,12 и при температуре подогрева воздуха tв = 300 0С.

Пересчет с сухой массы на рабочую. Содержание водяного пара в газе:

Коэффициент пересчета:

Пересчет состава:

Состав влажного газа, %:

СО2вл = 0,7 • = 0,6823, СН4вл = 93,3 • = 90,98, С2Н6 = 1,3 • = 1,268, С3Н8 = 0,7 • = 0,683, С4Н10 = 1 • = N2 = 3 • = 2,925

Расчет низшей теплоты сгорания



Расчет теоретического расхода кислорода на горение:

VO2 =

VO2= 0,01(2 • СН4 +3,5 • С2Н6+5 • С3Н8+ 6,5 • С4Н10 = 0,01(2 • 90,98+3,5 • 1,268 + 5 • 0,683 + 6,5 • 0,975) = 1,962 м3/м3.

Теоретический расход сухого воздуха на горение:

L0 = (1 + k) VO2 = 4,762 • 1,962 •= 9,34 м3/м3.

Действительный расход сухого воздуха на горение:

Lд= б • L0 = 1,12 • 9,34 = 10,462 м3/м3

Расчет количества продуктов горения

Vпг =VRО2 + VН2О+ VN2+ VO2.

Объём отдельных составляющих продуктов сгорания:

VRО2 = 0,01(СО2 + СmHn).

VRО2 = 0,01(СО2 + СН4 +2 • С2Н6+ 3 • С3Н8+ 4 • С4Н10) = 0,01(0,683 + 90,98 +2 • 1,268 + 3 • 0,683 + 4 • 0,975) = 1 м3/м3.

VН2О = 0,01(Н2СmHn)

VН2О= 0,01(Н2О +0,5(4 • СН4 +6 • С2Н6 + 8 • С3Н8 + 10 • С4Н10 ) = 0,01(2,488 +0,5(4 • 90,98 +6 • 1,268 + 8 • 0,683 + 10 • 0,975 ) = 1,959 м3/м3.

VN2 = 0,01N2+ б• k • VO2.

VN2= 0,01 • 2,925 + 1,12• 3,762+1,962 = 8,296 м3/м3.

VO2изб= (б - 1)VO2.

VO2изб = (1,12 - 1) • 1,962 = 0,23544 м3/м3.

Пренебрегаем незначительным недожогом газообразного топлива.

Общее количество продуктов сгорания:

Vпг = 1+1,959+8,296+0,23544 = 11,49 м3/м3.

Состав продуктов сгорания:

RО2 = (VСО2/Vпг )100 = (1/11,49) •100 = 8,7 %;

Н2О = (VН2О/Vпг )100 = (1,959/11,49) •100 = 17,05 %;

N2= (VN2/ Vпг )100 = (8,296 /11,49) •100 = 72,2 %;

О2= (V02/ Vпг )100 = (0,23544 /11,49) •100= 2,05 %.

Плотность продуктов сгорания

с= (44 • СО2 + 28 • N2 + 18 • Н2О + 32 • О2)/(22,4 • 100)=

= (44 • 8,7 + 28 • 72,2 + 18 • 17,05 + 32 • 2,05)/(22,4 • 100) = 1,239 кг/м3.

Действительную температуру горения топлива определим по формуле:

tд =зпирtт,

где зпир - пирометрический коэффициент, tт - калориметрическая температура горения, 0С. Для проходных и протяжных печей зпир= 0,70 - 0,75; принимаем зпир= 0,75.

Калориметрическую температуру горения найдём по формуле:

где, - общая энтальпия;

Примем =2200 и определим при этой температуре, энтальпию продуктов сгорания.

Так же примем =2050 и определим при этой температуре, энтальпию продуктов сгорания.

Калориметрическая температура горения:

Действительная температура горения:



2.2 Определение времени нагрева металла

В соответствии с заданием необходимо рассчитать печь с шагающим подом с торцевым обогревом для нагрева слябов из стали хромоникелевой производительностью Р = 150 т/ч .

Ширина слябов b = 180 мм, толщина a = 180 мм, длина l = 6000 мм.

Начальная температура металла tмнач= 20 0С; конечная tмкон= 1240 0С.

Перепад температур по сечению сляба в конце нагрева принимаем равным Дtкон = 40 0С.

Предварительное определение размеров печи

При однорядном расположении металла ширина печи составит:

Длину печи L найдём после расчёта времени нагрева металла.

Определение времени нагрева металла

Время нагрева металла в печи на основе удельного времени нагрева:

где z = 5,7 мин/см

S - толщина металла, м;

Зададимся начальными данными о продолжительности нагрева в каждой зоне с последующим уточнением. Время нагрева металла в печи на основе удельного времени нагрева составило

Тогда относительно длины зоны:

Методическая

Первая методическая >16,5% от общего времени

Вторая методическая >16,5% от общего времени

Сварочная >37% от общего времени

Томильная >30% от общего времени

Принимаем, что проектируемая печь имеет четыре тепловые зоны: первую и вторую методические, сварочную и томильную. В конце методической зоны температура поверхности металла равна 1000 0С, а в конце сварочной - 1240 0С.

2.3 Определение времени нагрева металла в методической зоне

Разобьем методическую зону на два участка. Температуру газов в зоне теплообмена вначале первой методической зоны примем равной

Температуры печи и металла в зоне:

Первая методическая зона

Начало

Конец

Средняя температура в первой методической зоне:

Вторая методическая зона

Начало

Конец

Средняя температура газов во второй методической зоне

Высоту печи примем hв=0,8м

Рассчитаем угловой коэффициент кладки металла для методической зоны

Объем, в котором заключены продукты сгорания

Площадь поверхности, которая ограничивает продукты сгорания

Определим эффективную длину луча

,

Коэффициент расхода воздуха в продуктах сгорания и коэффициент в учитывающий влияние коэффициент расхода воздуха

Приведённая толщина продуктов сгорания

Степень черноты продуктов сгорания

Определим приведенный коэффициент излучения

Первая методическая зона



Вторая методическая зона

Коэффициенты теплопроводности л и коэффициенты температупроводности при средней температуре зоны

Первая методическая зона

При 300 °С

Вторая методическая зона

При 790 °С

Определим расчетную толщину сляба (рассчитывается в случае одностороннего нагрева)

Рассчитаем коэффициент теплоотдачи (используем средние температуры печи и поверхности металла в Кельвинах)

Первая методическая зона

Вторая методическая зона

Найдем критерий Био и определим термическую массивность тела

Первая методическая зона

Вторая методическая зона

Определим величину температурного критерия для поверхности (для термически массивных тел)

По номограмме Будрина находим критерий Фурье

Уточняем время нагрева

Определение времени нагрева металла в сварочной зоне

Так как началом сварочной зоны является конец методической, то из предыдущего расчёта берем:

Температуры печи и металла сварочной в зоне:

Начало

Конец



Средняя температура в первой методической зоне:

Высоту печи примем Hcв=3 м

Рассчитаем угловой коэффициент кладки металла для методической зоны

Объем, в котором заключены продукты сгорания

Площадь поверхности, которая ограничивает продукты сгорания

Определим эффективную длину луча

Степень черноты продуктов сгорания (выбираем по средней температуре газов в зоне)

Определим приведенный коэффициент излучения

Коэффициенты теплопроводности л и коэффициенты температу проводности при средней температуре зоны

Сварочная зона

При 1120 °С

Определим расчетную толщину сляба (рассчитывается в случае одностороннего нагрева)

Рассчитаем коэффициент теплоотдачи (используем средние температуры печи и поверхности металла в Кельвинах)

Найдем критерий Био и определим термическую массивность тела

Определим величину температурного критерия для поверхности (для термически массивных тел)

По номограмме Будрина находим критерий Фурье

Уточняем время нагрева



2.4 Определение времени нагрева металла в томильной зоне

Так как началом томильной зоны является конец сварочной, то из предыдущего расчёта берем

Температуры печи и металла томильной в зоне:

Начало

Конец

Средняя температура в первой методической зоне:

Высоту печи примем Hтом=1,7 м

Рассчитаем угловой коэффициент кладки металла для методической зоны



Объем, в котором заключены продукты сгорания

Площадь поверхности, которая ограничивает продукты сгорания

Определим эффективную длину луча

.

Степень черноты продуктов сгорания (выбираем по средней температуре газов в зоне)

Определим приведенный коэффициент излучения

Коэффициенты теплопроводности л и коэффициенты температу проводности при средней температуре зоны

Томильная зона

При 1240 °С

Определим расчетную толщину сляба (рассчитывается в случае одностороннего нагрева)

Рассчитаем коэффициент теплоотдачи (используем средние температуры печи и поверхности металла в Кельвинах)



Найдем критерий Био и определим термическую массивность тела

Расчет времени нагрева металла

Определяем разность температур по сечению

Определяем степень выравнивания температуры

Определяем критерий Фурье

Определяем среднюю температуру в зоне

Определение выдержки



2.5 Результаты расчета

Общее время нагрева

Рисунок 2.2. Распределение температур от времени

2.6 Определение основных размеров печи

Для обеспечения производительности Р = 150 т/час в печи должно находиться следующее количество металла:

Масса одного сляба:

Число слябов, одновременно находящихся в печи:

Округлим n до целых, по математическим законам n =169 .

с учётом зазора между слябами (а = 0,18 м) длина печи будет равна:

Ширина печи В = 6,8 м, площадь пода

Длину печи разбиваем на зоны пропорционально времени нагрева:

длина методической зоны

длина сварочной зоны

Принимаем, что свод печи и стены выполнены из шамота класса А толщиной 348 мм и слоя тепловой изоляции (шамот легковес) - 232 мм.

Под печи двухслойный: динас толщиной 460 мм и диатомитовый слой толщиной 232 мм.



2.7 Тепловой баланс печи

При проектировании печи за определением основных размеров следует конструктивная проработка деталей. Поскольку в данном примере такая проработка не проводится, некоторые статьи расхода тепла, не превышающие 5% от всего расхода, будем опускать.

Приход тепла

Тепло от горения топлива

кВт

Здесь - расход топлива, , при нормальных условиях

Тепло вносимое подогретым воздухом

кВт

удельный объем

Тепло экзотермических реакций ( принимая что угар металла составляет 1%)

Расход тепла

Тепло затраченное на нагрев металла

Где

Тепло уносимое уходящими дымовыми газами

Энтальпию продуктов сгорания при температуре находим

----------------------------------------------------------

Определяем потери тепла теплопроводностью через кладку

Определяем удельный тепловой поток для выбранной изоляции

Определяем температуру наружной поверхности на слои изоляции

Наружная поверхность кладки

Определяется тепловой поток

Потери тепла через стены

Стены печи состоят из слоя шамота толщиной . и слоя шамот легковес толщиной

Наружная поверхность стен равна:

Методическая зона

Сварочная зона

Томильная зона

Полная площадь стен равна

Определяется тепловой поток

Методическая зона

Сварочная зона

Томильная зона

Общий тепловой поток



Потери тепла через свод

Свод печи состоят из слоя шамота толщиной . и слоя шамот легковес толщиной

Наружная поверхность свода равна:

Методическая зона

Сварочная зона

Томильная зона

Полная площадь свода равна

Определяется тепловой поток

Методическая зона

Сварочная зона

Общий тепловой поток

Потери тепла через под

Под печи состоят из слоя динаса толщиной . и диатомитового слоя толщиной

Наружная поверхность пода равна:

Методическая зона

Сварочная зона

Томильная зона

Полная площадь пода равна

Определяется тепловой поток

Методическая зона

Сварочная зона

Томильная зона

Общий тепловой поток

Общие потери тепла теплопроводностью через кладку:

Потери тепла с охлаждающей водой

Уравнение теплового баланса:

Откуда

Результаты расчетов сведем в таблицу 1.

Таблица 1

Статья прихода	кВт	%	Статья расхода	кВт	%
Тепло от горения топлива	53 586,9	79,2	Тепло на нагрев металла	34 361,7	50,8
Физическое тепло воздуха 65051,6	5 616,6	8,3	Тепло уносимое уходящими газами	22 799,1	33,7
			Потери тепла теплопроводностью через стенку	2 879,5	4,3
Тепло экзотермических реакций	8 475	12,5	Потери тепла с охлаждающей водой	5 011,3	7,4
Итого	67 678,5	100	Неучтенные потери	2 626,9	3,8
			Итого	67 678,5	100

2.8 Расчет рекуператора для подогрева воздуха

Дымовыми газами греет воздух, который поддается на горение топлива. На входе в рекуператор на выходе

Расход газа В = 1,524 м3/с, расход воздуха на горение:

Количество дымовых газов на входе в рекуператор:

Состав дыма , , ,

Выбираем керамический блочный рекуператор. Материал блоков - шамот, марка кирпича Б-4 и Б-6. Величину утечки воздуха в дымовые каналы принимаем равной 10%.

Тогда в рекуператор необходимо подать следующее количество воздуха

15,946/0,9 = 17,717 м3/с.

Количество потерянного в рекуператоре воздуха

Среднее количество воздуха

Количество дымовых газов, покидающих рекуператор (с учетом утечки воздуха) равно

Среднее количество дымовых газов

Составим уравнение теплового баланса рекуператора, учитывая потери тепла в окружающую среду, равные 10% и утечку воздуха в дымовые каналы. Для этого необходимо определить удельную теплоемкость дымовых газов на входе и выходе из рекуператора.

Зададим температуру дымовых газов на выходе из рекуператора При этой температуре теплоемкость дымовых газов:

Теплоемкость дыма на входе в рекуператор (

Теперь 0,75 • 18,401• (1,527 • 1050 - 1,451 • ) = 15,946• (1,315 • 300) + 1,772• (1,3583 • )

Решая это уравнение относительно получим

В принятой конструкции рекуператора схема движения теплоносителя - перекрестный ток. Определяем среднюю разность температур, определив средне логарифмическую разность температур для противоточной схемы движения теплоносителей.



Для противотока

где

Найдя поправочные коэффициенты

по номограмме из приложения Е находим

Тогда

Для определения суммарного коэффициента теплопередачи примем среднюю скорость движения дымовых газов , а среднюю скорость движения воздуха .

Учитывая, что эквивалентный диаметр воздушных каналов равен по приложению Ж. ,по приложению Д находим значение коэффициента теплоотдачи конвекцией на воздушной стороне

Учитывая шероховатость стен, получим

Коэффициент теплоотдачи на дымовой стороне находим по формуле

Учитывая, что гидравлический диаметр канала, по которому движутся дымовые газы равен по приложению Ж по приложению Д находим коэффициент теплоотдачи конвекцией на дымовой стороне

Или с учетом шероховатости стен

Величину коэффициента теплоотдачи излучением на дымовой стороне определяем для средней температуры дымовых газов в рекуператоре, равной

Среднюю температуру стенок рекуператора принимаем равной

Эффективная длина луча в канале равна

По номограммам в приложении А, Б, В при находим

При находим

где

Учитывая, что при степени черноты стен рекуператора их эффективная степень черноты равна находим коэффициент теплоотдачи излучением

Суммарный коэффициент теплоотдачи на дымовой стороне равен

При температуре стенки коэффициент теплопроводности шамота равен



С учетом толщины стенки элемента рекуператора находим суммарный коэффициент теплопередачи

где F и Fор - соответственно основная поверхность теплообмена и оребренная, м2.

При F/(F+Fор)=0,8

Определяем поверхность нагрева и основные размеры рекуператора. Количества тепла, передаваемого через поверхность теплообмена, равно

Находим величину поверхности нагрева рекуператора

Так как удельная поверхность нагрева рекуператора, выполняемого из кирпичей Б=4 и Б=6, равна по приложению Ж, можно найти объем рекуператора

Необходимая площадь сечений для прохода дыма равна

Учитывая, что площадь дымовых каналов составляет 44% общей площади вертикального сечения рекуператора, найдем величину последнего

Принимая ширину рекуператора равной ширине печи, т.е. Вр=6,8 м, находим высоту рекуператора

Длина рекуператора

2.9 Выбор горелок

В многозонных методических печах подводимая тепловая мощность (а следовательно, и расход топлива) распределяется по зонам печи следующим образом: в верхних сварочных зонах 40%; в нижних сварочных зонах 45% и в томильной зоне 15%.

Распределение расхода топлива по зонам пропорционально тепловой мощности

Для суммарного расход топлива:

верхняя сварная зона - 0,61 ;

нижняя сварная зона - 0,686 ;

томильная зона -0,229

По каталогам смотрим характеристики горелок, после чего выбираем количество горелок по зонам:

В томильной зоне по 7 горелок;

В верхней сварочной и нижней сварной зонах по 5 горелок;

На основе расчета горения топлива, определим расход воздуха и проверим пропускную способность горелки по воздуху в каждой зоне.(учитывая количество горелок)

Плотность газа с=1,0 , расход воздуха при коэффициенте n=1,1 равен 9,47 газа.

Пропускная способность горелок по воздуху

верхняя сварочная зона

нижняя сварочная зона

томильная зона

Определим расчетное количество воздуха с учетом подогрева для каждой зоны

верхняя сварная зона

нижняя сварная зона

томильная зона

Принимая давление воздуха перед горелками равным 1.0 кПа, определяем, что при это давлении требуемые расходы воздуха обеспечивают следующие типы горелок:"Труба в трубе":

Верхняя сварочная зона ДВБ-300II

Нижняя сварочная зона ДВБ-300I

Томильная зона ДВС-225

2.10 Аэродинамический расчет дымового тракта

Рис.2 Схема дымового тракта методической печи с шагающим подом

1-печь; 2-вертикальные каналы; 3-рекуператор; 4-боров; 5-дым.труба.



Количество продуктов сгорания , плотность дымовых газов , температура дыма в конце печи ,

Температура дыма в вертикальных каналах ,падение температуры дыма в рекуператоре .

Размеры рабочего пространства печи:

;

-общая высота методической зоны

- общая высота рабочего пространства;

Ширина рабочего пространства

Потери давления в вертикальных каналах.

Потери давления в вертикальных каналах складываются из потерь на трение, местных сопротивлениях (поворот на 90 ? и изменение скорости потока при выходе в каналы) и преодоление геометрического давления:

Скорость движения дымовых газов в конце печи с учетом уменьшения сечения рабочего пространства за счет нагревающихся заготовок толщиной составит :

Скорость движения в вертикальных каналах принимаем равной . Тогда площадь сечения каждого канала

Размеры вертикальных каналов принимаем следующими:

Длина , ширина и высота . Тогда приведенный диаметр:

Потери давления на трение:

где Вт/м2·К - для кирпичных каналов;

Потери давления при повороте на 90 ? с сужением:

где

Потери давления на преодоление геометрического давления:

- плотность воздуха при нормальных условиях,

Суммарные потери давления в вертикальных каналах:

Примем потери давления в рекуператоре

Потери давления при движении дымовых газов от рекуператора до шибера.

Скорость движения дыма в борове принимаем Сечение борова . Ширину борова сохраняем равной длине вертикальных каналов В этом случае высота борова

Приведенный диаметр борова:

Потери давления при повороте на 90 ? с сужением из рекуператора в боров.

Потери давление при повороте борова на 90 ?

где

- температура дымовых газов на выходе из рекуператора.

Потери давления на трение в борове.

Длину борова примем

Общие потери давления при движении продуктов сгорания от рабочего пространства до шибера:

2.11 Расчет дымовой трубы

Определить высоту кирпичной трубы, предназначенной для удаления продуктов сгорания на методической нагревательной печи.

Общие потери давления придвижении дымовых газов Температура дыма перед трубой Тг,1 = 718 К. Плотность дымовых газов Температура окружающего воздуха Тв = 293 К.

Количество продуктов сгорания, проходящих через трубу, составляет 1,524 м3/с.

Находим площадь сечения устья трубы, принимая скорость движения дыма в устье равной 3 м/с.

Отсюда диаметр устья

Диаметр основания трубы находим из отношения , т.е.

Скорость движения дымовых газов в основании трубы

Действительно разряжение, создаваемое трубой, должно быть на 20-40% больше потерь давления при движении дымовых газов, т.е.

Для определения температуры газов в устье трубы по графику в приложении Х ориентировочно принимаем высоту трубы Н=70 м.

Падение температуры для кирпичной трубы принимаем равным 1,0 К на 1 м высоты трубы: Тогда температура газов в устье трубы равна а средняя температура газа

Средний диаметр трубы

Тогда

Средняя скорость движения дымовых газов в трубе

Коэффициент трения л для кирпичных труб принимаем равным 0,05.

Высота дымовой трубы

Получим:



Список использованных источников

[1] Расчет нагревательных и термических печей. Справочник / Под редакцией В.М. Тымчака и В.Л. Гусовского, - М: «Металлургия», - 1983. 482 с.

[2] Теория, конструкции и расчёты металлургических печей. Т.2. Расчёты металлургических печей / Б.С. Мастрюков , - М: «Металлургия», - 1986. 375 с.

[3] Тайц Н.Ю. Технология нагрева стали. М.: Металлургиздат, 1962.

[4] Стали и сплавы для высоких температур: Справочник: В 2 т. Т.1/Под ред. Масленкова С.Б., Масленкова Е.А. М.: Металлургия, 1991.



Приложение А



Приложение Б



Приложение В



Приложение Г



Приложение Д



Приложение Е



Приложение Ж



Приложение И

Размещено на Allbest.ru

...