Температурный режим печи

1

СОДЕРЖАНИЕ

• Введение 2
• 1 РАЗРАБОТКА ТЕМПЕРАТУРНОГО ГРАФИКА 3
• 2 Расчёт топлива и определение действительной температуры в печи 5
• 2.1 Расчет топлива 5
• 2.2 Определение действительной температуры в печи 5
• 3 Определение времени нагрева 6
• 3.1 Расчёт теплообмена в рабочей камере печи 6
• 3.2 Определение времени нагрева садки в рабочем пространстве печи 15
• 4 Определение основных РАЗМЕРОВ РАБОЧЕГО ПРОСТРАНСТВА ПЕЧИ 19
• 5 СОСТАВЛЕНИЕ ТЕПЛОВОГО БАЛАНСА И ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСХОДА ТОПЛИВА 21
• 6 Выбор горелочных устройств 31
• 7 Расчет рекуператора 33
• Приложение А 42
• Приложение Б 43
• Приложение В 45
• Приложение Г 47
• список использованных Источников 6


Введение

В нагревательных печах подвергаемый тепловой обработке материал сохраняет свое агрегатное состояние. Большинство печей этого типа служит для нагрева металла, в результате которого существенно изменяются его механические свойства. Металл становится пластичным. Пластические свойство позволяют осуществить такие теплотехнические процессы, как прокатка листов, балок различного профиля, прошивка трубной заготовки и раскат ее в трубы, ковка и штамповка машиностроительный деталей. В нагревательных печах осуществляется также нагрев металла для придания ему требуемой металлографической структуры или изменения состава поверхностного слоя металла (насыщение его углеродом, азотом, серой и другими элементами). Технология нагрева зависит от условий службы деталей оборудования в машинах и агрегатах. К нагревательным относят также печи, в которых происходят процессы разложения материалов-выделение диоксида углерода, гидратной влаги при сушке. Такие печи служат для переработки известняка в известь, при обжиге магнезита, других огнеупорных материалов, сульфидов руд цветных металлов, сушке песка, глин, применяемых для приготовления металлургических огнеупорных шихт, литейных форм. Таким образом, нагревательные печи применяются для изменения механических свойств металла перед обработкой его давлением, обжига материалов и удаления влаги из материалов.

Нагревательные печи классифицируются также по конструктивным признакам. Например, по способу перемещения металла печи делятся на: методические, роликовые с подвижными балками, конвейерные и др.

Штамповка металла - это технологическая операция, которая представляет собой контролируемый процесс изменения формы и размеров заготовки под действием давления. Процесс отличается высокой производительностью, а потому широко используется в различных отраслях промышленности. В серийном производстве активно применяется листовая штамповка. С помощью данной технологии обрабатывают металл, пластик и другие материалы. Процесс отличается высокой производительностью, стабильностью и точностью. Холодная штамповка считается наиболее прогрессивным методом обработки давлением. Как следует из названия, это производственные операции без предварительного нагрева заготовки. Такой подход позволяет повысить прочность и чистоту поверхности изделия.  1 РАЗРАБОТКА ТЕМПЕРАТУРНОГО ГРАФИКА

Температурный режим печи разрабатывается в соответствии с принятыми температурными тепловым графиками, которые строятся в строгом соответствии с параметрами технологических карт тепловой обработки изделия.

Особо важное значение при разработке температурного режима имеет правильный выбор числа температурных зон рабочего пространства.

Температурный график представляют в координатах t-ф только для верхних отсеков, полагая, что температуры продуктов сгорания в сечениях одинаковы.

Находим значение перепада в контрольном сечении по формуле [3, с. 44, ф. 2.1]:

	(1.1)

где - удельная неравномерность прогрева садки в сечении 3-3, ^оС/см;

х - характерный размер садки в контрольном сечении, см.

Т.к. печь нагревательная, то согласно [1, с. 45] принимаем удельную неравномерность . Тогда определим перепад температур в контрольном сечении по формуле 1.1:

Наносим на график температуру дымовых газов t_г.ух = 860 ^оС, которые покидают печь. Температура металла при садке в печь t ^п_м0 = 15 ^оС, причем можно допустить t ^п_м0 = t ^ц_м0. Температуры t ^п_м2 и t ^ц_м3 равны температуре операции t_опер = 1200 ^оС.

Значение температуры на поверхности садки в момент ее выдачи из печи находится по выражению [1, с. 45]:

	(1.2)

В первом приближении принимаем t^п_м1 = 1000 ^оС [1, с. 45]. Значение температур t_г2 и t_г3 принимается из соображения их превышения над температурой металла на 150…400 ^оС и на 50…150 ^оС соответственно [1, с. 46]:

	(1.3)

	(1.4)

Температурный график представлен на рисунке 1.1

Рисунок 2.1 ? Температурный график трёхзонного нагрева металла в методической печи



2 Расчёт топлива и определение действительной температуры в печи

2.1 Расчет топлива

Состав природного газа с Q_н^р = 34 МДж/м³ [табл 11.1, с.365, 4], %:

СН₄ = 84,12; С₂Н₆ = 0,99; С₃Н₈ = 0,50; C₄H₁₀= 0,05; C₅H₁₂=0; N₂ = 9,92; Н₂О = 0,80.

Для горелок типа ДВС коэффициент расхода воздуха для всех зон принимаем одинаковым: б=1,1.

Объём воздуха, необходимый для полного сжигания ПГ: [рис. 1.5, с.10, 1].

Суммарный объём продуктов сгорания: [рис. 1.5, с. 10, 1].

Состав продуктов сгорания [рис. 1.5, с.10, 1]:

СО₂ = 8 %, Н₂О = 15 %, О₂ = 2 %.

Определяем содержание азота в продуктах сгорания:

N₂ = 100 - (СО₂ + Н₂О + О₂) = 100 - (8+15+2) = 75 %.

Имеем (в м³/м³):

2.2 Определение действительной температуры в печи

В каждую зону рабочего пространства печи подводится топливо. В зонах развивается температура, при которой происходит теплообмен между нагреваемой садкой, продуктами сгорания топлива и футеровкой рабочей камеры.

Согласно температурному графику имеем:

t _г.ух. = 860 С, t_г1 = 1600 С, t_г2 = 1600 С, t_г3 = 1372,5 С.

Наиболее высокая температура газов должна установиться между сечениями 1-1 и 2-2 (зона 2 ? форсированного нагрева). Поэтому расчёт температуры газов будем выполнять только для зоны 2.

Из температурного графика видно, что температура продуктов сгорания несколько выше температуры поверхности нагреваемой садки:

где - температура продуктов сгорания во 2-ой зоне; - конечная температура поверхности садки во 2-ой зоне рабочего пространства; - превышение температуры газов над .

.

Теоретическую температуру определяем по графику, [рис. 1.5, с. 10, 1], составленному для природного газа ( ). При , получаем .

Действительная расчётная температура в зоне 2:

.

Здесь 0,725- пирометрическая характеристика зоны 2.

Сравниваем значения: (16131600). Так как температура наиболее высокая, делаем вывод, что в рабочих условиях температурный график во всех зонах будет поддерживаться за счёт подвода рабочей горючей смеси с температурой воздуха 210 °С.

Для дальнейшего расчёта принимаем значения температур дыма по температурному графику (коррекция температурного графика не требуется).3 Определение времени нагрева

3.1 Расчёт теплообмена в рабочей камере печи

Расчёт процесса нагрева металла в рабочем пространстве нагревательных и термических печей сводится к решению задачи о лучистом теплообмене между двумя серыми телами, произвольно расположенными в пространстве.

При посаде заготовок с некоторым шагом суммарный приведенный коэффициент излучения будет несколько ниже, чем при плотном посаде. Это объясняется рассеиванием тепла при взаимном облучении поверхностей заготовок.

Записываем значения температур:

t_ух.г = t₀ = 860 ⁰С; t_г1 = 1600 ⁰С; t_г2 = 1600 ⁰С; t_г3 = 1372,5 ⁰С;

= 15 ⁰С; = 1000 ⁰С; = 1200 ⁰С; =1222,5 ⁰С.

Определяем средний температурный напор между продуктами сгорания топлива и поверхностью садки (в ⁰С):

; =(1600+860)/2 - (15+1000)/2 = 722,5 0С;

; = 1600 - (1200+1000)/2 = 5000С;

; = 1372,5 - (1222,5+1200)/2 = 161,250С.

Теплообмен совершается одновременно тепловым излучением и конвекцией. Лучистый теплообмен преобладает над конвективным. Конвекция составляет 5…15% лучистой (5, 5 и 10% соответственно для зон 3, 2, 1).

Лучистая часть теплоотдачи в такой печи (отсутствует рециркуляция газов) полностью определяет теплообмен в рабочем пространстве.

Теплообмен происходит в системе серых тел (садка, газы, футеровка). При этом наблюдается два результирующих потока в каждой зоне ( и - соответственно лучистый поток от продуктов сгорания к садке и от футеровки к садке). Садка плотная, её можно рассматривать как бесконечный цилиндр.

Рассчитываем лучистый теплообмен по формуле для плотного посада:

,

где и - степени черноты поверхности металла и газов в i-той температурной зоне печи (принимаем в зонах 1 и 2 = (0,55…0,70), а в зоне 3(выдержки) = (0,75…0,95));

- степень развития кладки зоны или камеры печи:

(3.1)

где F_кл i , F_м i - площади поверхностей соответственно излучающей кладки и лучевоспринимающей поверхности металла i-той зоны.

Найдем лучевоспринимающую поверхность металла:

	(3.2)

где - количество заготовок, находящихся в зоне, шт;

d- диаметр, м;

- длина заготовки, м.

Вычислим число заготовок в зоне:

	(3.3)

где L - длина зоны, м,

d- диаметр,м.

Принимая длину зоны L = 1 м, определяем число заготовок:

Тогда лучевоспринимающая поверхность металла будет равна:

Площадь кладки в 1-ой зоне определяется по формуле:

	(3.4)

где - площадь стенки, м²;

- площадь свода, м²;

- площадь торца загрузки, м².

Находим площадь стенки:

	(3.5)

где - высота зоны, м.

Площадь стенки равна:

Площадь торца загрузки определяется по формуле:

	(3.6)

где - площадь, м.

Находим площадь

,

Где R- радиус кривизны сегмента, м;

-угол кривизны, радиан.

.

Находим площадь

где - ширина печи, м;

- высота торца загрузки, м.

Площадь свода равна:

(3.7)

,

Площадь кладки в 1-ой зоне определяем:

Находим степень развития кладки для 1-ой зоны по формуле 3.1:

Излучающий объем всех зон будет равен, найдём его по формуле:

	(3.8)

Определим площадь, позволяющую выделить излучающий объём:

Где - площадь пода,;	(3.9)

Эффективную длину луча в зоне вычислим по формуле [2, с. 55, ф. 5.9]:

	(3.10)

Так как все расчеты аналогичны, то данные сведены в таблицу 3.1:

Таблица 3.1

№		щ
1	6,9	1,96	1,68	9,17	0,66
2	5,0	1,42	2,53	7,25	1,27
3	6,5	1,85	2,53	8,77	1,03

Вычисляем парциальное давление углекислого газа по формуле:

	(3.11)

Аналогично определяем парциальное давление водяных паров:

Находим суммарную степень черноты газов по формуле [6, с. 16, ф. 1.15]:

	(3.15)

где - степень черноты углекислого газа;

- степень черноты водяных паров;

- поправка для степени черноты водяного пара;

- поправка на излучение смеси углекислого газа и водяных паров.

Рассчитываем средние значения температур продуктов сгорания в температурных зонах:

Найдём значение для каждой из зон:

По номограмме определяем степень черноты углекислого газа [4, с. 17, рис. 1.1]:

Рисунок 3.3 - Номограмма для определения степени черноты CO2

Значения степени черноты CO₂ для каждой зоны будут равны:

Найдём значение для каждой из зон:

По номограмме определяем степень черноты водяных паров [4, с. 18, рис. 1.2]:

Рисунок 3.3 - Номограмма для определения степени черноты H2O

Значения степени черноты H₂O для каждой зоны будут равны:

По номограмме определяем поправку для степени черноты водяных паров [6, с. 19, рис. 1.3]:

Рисунок 3.4 - Номограмма для определения поправки для степени черноты водяных паров

Значения поправки для степени черноты H₂O для каждой зоны будут равны:

Определим значение выражения:

Вычислим значение произведения для каждой зоны:

По номограмме определяем поправку на излучение смеси [4, с. 19, рис. 1.4]:

Рисунок 3.5 - Номограмма для определения поправки на излучение смеси CO2 и H20

Поправка на излучение смеси CO₂ и H₂О для каждой зоны равна:

Находим суммарную степень черноты газов для каждой зоны по формуле 3.15:

Вычислим коэффициент теплоотдачи излучение по формуле [2, с. 56, ф. 5.13]:

	(3.16)

где - степень черноты газов;

- степень черноты металла;

Согласно [5, с. 163, табл. 13.1] определяем степень черноты металла:

Найдём средние температуры газов в каждой зоне:

Определим среднюю температуру металла в каждой зоне:

Вычислим коэффициент теплоотдачи излучением для каждой зоны по формуле 3.16:

Аналогично рассчитываем оставшиеся :

Полагая, что конвективные составляющие теплоотдачи в температурных зонах 1, 2, 3 соответственно равны:

Определяем эффективный коэффициент теплоотдачи:

3.2 Определение времени нагрева садки в рабочем пространстве печи

Поскольку данная заготовка имеет квадратное сечение, то необходимо найти эквивалентный диаметр по формуле:

0,235	(3.17)

Проверим соотношение d/l:

Значит, данная заготовка является телом классической формы.

Определим коэффициент теплопроводности стали для 3-ей зоны по [2, c. 76, табл. 6.6]:

??3=24,7Втм•?.

Найдём число Bi по формуле [3, с. 66, ф. 6.5]:

	(3.18)

Поскольку Bi> Bi_кр, то заданная заготовка является термически массивным телом.

Аналогично по формуле 3.18 определяем значение критерия Bi для двух оставшихся зон:

Вычислим температурный критерий по формуле [2, с. 66, ф. 6.7]:

	(3.19)

С помощью приложения Б определяем значение критерия Фурье для каждой из зон печи:

Находим коэффициент температуропроводности [2, с. 77, табл. 6.7]:

Вычислим время нагрева заготовки в каждой зоне печи по формуле:

	(3.20)

Определим время основного нагрева:

??осн=1,85+0,02=1,87 ч.

Общее время пребывания заготовки в печи:

??=1,87+0,01=1,88 ч.

Найдём время с максимальным термическим напряжением по формуле:

	(3.25)

Согласно полученным данным уточним температурный график.

Рисунок 3.6 - уточненный по времени температурный график



4 Определение основных РАЗМЕРОВ РАБОЧЕГО ПРОСТРАНСТВА ПЕЧИ

В качестве исходных данных используем: производительность печи (12 т/ч); размеры садки: (диаметр 150 мм и длина 1500 мм); суммарное время пребывания металла в технологических зонах ( ф_? = 1,58 ч); посад однорядный, плотный; ширина рабочего пространства печи
().

Определяем длину зоны. Записываем уравнение материального баланса:

,

где P - производительность печи;

- плотность садки в печи, кг/м³ (зависит от марки стали и температуры металла), принимаем [табл. 4.10, с.136, 1];

V - объём одной заготовки, м³;

n - число заготовок в печи.

Так как посад однорядный, то

Перепишем уравнение материального баланса в виде

Уравнение теплового баланса решаем относительно длины технологической зоны (рабочего пространства) печи:

Так как все длины зон рассчитываются аналогично, то данные сведем в таблицу 5.1

Таблица 5.1

№ зоны	с, кг/м3	ф, ч	L, м
1	7675	1,85	12,85
2	7388	0,02	0,143
3	7333	0,01	0,035

Площадь пода:

Площадь активного пода:

Напряжённость активного пода:

Значение соответствует принятым нормам напряжённости активного пода.

Так как третья зона мала в сравнении с остальными, то в таком случае объединяем вторую зону с третьей и все последующие расчеты ведем только по первой и по второй зоне.



5 СОСТАВЛЕНИЕ ТЕПЛОВОГО БАЛАНСА И ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСХОДА ТОПЛИВА

Тепловой баланс составляют для каждой зоны рабочего пространства.

При балансе зоны 1 учитываем, что в этой зоне нет угара и образования окалины. Составляем тепловой баланс.

Для зоны 1.

где - коэффициент использования топлива первой зоны;

- расход топлива на зону 1;

- теплота, идущая на нагрев металла в 1-ой зоне печи;

- потери через ограждающую конструкцию 1-ой зоны печи;

- потери излучением через открытые отверстия 1-ой зоны печи;

- потери с продуктами сгорания, выбивающимися через неплотности в 1-ой зоне печи;

- коэффициент неучтенных потерь.

Коэффициент использования топлива

где - энтальпия греющих дымовых газов,

- энтальпия подогретого воздуха-окислителя,

где - удельная объемная изобарная теплоемкость воздуха-

окислителя;

- температура подогретого воздуха-окислителя;

- энтальпия дымовых газов, покидающих 1-ую зону,

Сведем все посчитанное по зонам в таблицу 5.1

Таблица 5.1

№ параметры/зоны	1	2	3
	0,46	0,39	0,52
,	3105	3105	3105
,	249	249	249
,	1931	2150	1726

Теплота, идущая на нагрев металла в 1-ой зоне печи

где - изобарная массовая теплоемкость средняя в интервале температур и , .

найдем среднюю изобарную массовая теплоемкость в интервале температур 15 и 1000 .

Теплоемкости металла:

Потери через ограждающую конструкцию 1-ой зоны печи состоят из потерь через стенки, торцы, и свод. Потерями через под можно пренебречь исходя из конструктивных соображений и расположения заготовок.

где - находим по формуле

где - поток теплоты через стенки;

- температура поверхности футеровочного слоя;

- коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности и

теплоизоляционного слоя к окружающему воздуху, принимаем 16.

- коэффициент теплопроводности;

- толщина стенки печи в 1-ой зоне.

В первом приближении температуру, среднюю по стенке принимаем равной 500 ⁰С. Тогда при последней находим коэффициенты теплопроводности.

Для футеровочного слоя (динасовый) [табл. 5.54, 4]. Для этого вида огнеупорного материала теплопроводность находится по уравнению:

,

где t- температура, по которой считаем теплопроводность.

Для теплоизоляционного слоя (шамот легковес марки Б (ШБл)) [табл. 5.54, 4] уравнение теплопроводности имеет вид:

Рисунок 7.1 ? Схема теплопроводности через ограждающую конструкцию, состоящую из двух слоев (футеровочного и теплоизоляционного).
Здесь - температура футеровки, - толщина футеровочного слоя ,
- толщина теплоизоляционного слоя .

Температура на горячей стороне футеровочного слоя

Температуру принимаем равной 15 ⁰С, а коэффициент теплоотдачи от холодной поверхности теплоизоляционного слоя к окружающему воздуху =16 Вт/(м²К).

Поток теплоты через стенки в 1-ой зоне

Записываем формулы для слоев и

Средняя температура слоев

В соответствии с табл. 5.54 [5] выбираем коэффициенты теплопроводности

Пересчитываем

Общая площадь поверхности стен

В первом приближении температуру, среднюю по своду принимаем равной 500 ⁰С. Тогда при последней находим коэффициенты теплопроводности.

Для футеровочного слоя (муллитокремнеземистый кирпич) [табл. 5.54, 4] уравнение теплопроводности:

Для теплоизоляционного слоя шамотный легковес (ШБЛ-0,8) [табл. 5.54, 4]

Рисунок 7.2 ? Схема теплопроводности через ограждающую конструкцию, состоящую из двух слоев (футеровочного и теплоизоляционного). Здесь - температура футеровки, - толщина футеровочного слоя , - толщина теплоизоляционного слоя .

Поток теплоты через свод в 1-ой зоне

Записываем формулы для слоев и

Средняя температура слоев

В соответствии с справочными данными выбираем коэффициенты теплопроводности [табл. 5.54, 4]:

Пересчитываем

Общая площадь поверхности свода

Находим .

Поскольку теплопотери через торец загрузки и выгрузки состовляют 10% от суммы теплопотерь через стенку и свод то:

Потери через ограждающую конструкцию 1-ой зоны

Рассчитываем потери излучением через открытые отверстия 1-ой зоны печи:

где - площадь излучающего окна посада (по данным чертежа),

- коэффициент, учитывающий время открытия окна,

- коэффициент диафрагмирования [рис.4.2, 3],

Так как зона 3 мала, объединим ее с 2 зоной и тогда окно выгрузки будет находиться в ней, а значит и теплопотери через это окно также будут рассчитываться в этой зоне:

Потери с продуктами сгорания, выбивающимися через неплотности в 1-ой зоне печи

где - количество продуктов сгорания топлива, выбивающихся из

печи,

где - расстояние от уровня пода печи до оси окна, ;

- ускорение свободного падения, ;

- плотность окружающего воздуха

- плотность уходящих газов .

- энтальпия уходящих газов,

Суммируем расходные статьи теплового баланса

Расход топлива для зоны 1:

где - коэффициент использования топлива второй зоны;

- расход топлива на зону 1;

Коэффициент использования топлива:

где - энтальпия дымовых газов, покидающих 1-ую зону,

Тепловыделения при окислении стали отсутствуют в первой зоне, а для второй зоны найдем по формуле:

где - величина угара,

Находим расход топлива на первую зону:

Так как вторая зона рассчитывается аналогично первой, кроме учета тепловыделений при окислении стали, то сведем все данные в таблицу 5.2

Таблица 5.2

№ зоны/ параметры	В,
1	792	0,46		104	3610	-	1,926
2	623	0,51	1764	2,114	3790	1695	1,775



6 Выбор горелочных устройств

Двухпроводные горелки малой производительности (ДМ) при-меняются для низкокалорийного (ДНМ) и высококалорийного (ДВМ) топлив. Имеется по пять типоразмеров горелок ДНМ и ДВМ, крайними из которых являются ДНМ-2О (ДВМ-2О) и ДНМ-50 (ДВМ-6О). Наряду с горелками малой производительности для низко- и высококалорийного газообразного топлива принято по шесть типоразмеров горелок средней производительности. Крайними типоразмерами двухпроводных горелок средней производительности (ДС)являются ДНС-6О (ДВС-6О) и ДНС-150 (ДВС-150) .

Выбор горелки заключается в определении ее типоразмера, диаметра газового сопла. а также проверке скоростей в подводящих воздухо- и газопроводах, входном сечении в смесительный участок (сечение, проходящее через срез сопла) и смеси в кратере горелки.

Найдем расход топлива на каждую горелку:

,

где - расход в i зоне печи;

n - количество горелок.

Теперь найдем расчетную производительность горелки по топливу по формуле [c.179, 2]:

,

где В - расход топлива в каждой горелке;

- коэффициент для газообразного топлива, выбирается по приложению В и по значению удельного веса смеси 0,8 кг/нм³.

Найдем расчетный расход воздуха:

где - объем воздуха при б=1,1;

- коэффициент для газообразного топлива, выбирается по приложению В и по температуре воздуха-окислителя 210 ?С.

Для и по графику, представленному в приложении В, выбираем типоразмер горелки, из графика видно, что подходит ДВС-70 для второй зоны и ДВС-90 для первой. В приложении В представлена таблица установочных размеров для данных типов горелки.



7 Расчет рекуператора

Исходные данные к расчету рекуператора:

тип рекуперативного теплообменника - петлевой трубчатый

вид топлива - природный газ с и = 1,1

номинальный расход топлива - 1027 м³/ч

температура продуктов сгорания перед рекуператором - 860 єС

температура воздуха перед рекуператором - 15 єС

температура подогрева воздуха - 210 єС

Принимаем диаметр труб подогревателя равным 80 мм 73 мм.

Принимаем = 9 м/с, = 24,21 м/с.

Схема движения теплоносителе - противоток

Найдем расход продуктов сгорания:

Найдем расход воздуха - окислителя на печь:

Определяем среднюю температуру воздуха:

Определяем теплоёмкость воздуха по [1, стр. 394, табл. 9.6]:

= 1,301 кДж/( мі · К)

Определяем среднюю температуру дымовых газов предварительно задавшись температурой на выходе 660 ?С :

Теплоемкость продуктов сгорания:

= 1,513 кДж/( мі · К)

Рассчитываем водяные эквиваленты:

= ·1,513 =4,72 кДж/(К·с)

= ·1,301 =3,68 кДж/(К·с)

Определяем температуру продуктов сгорания на выходе из трубчатого подогревателя:

єС

Пересчитаем среднюю температуру дымовых газов:

И уточним теплоемкость и пересчитаем водяной эквивалент:

= 1,516 кДж/( мі · К)

= ·1,516 =4,73 кДж/(К·с)

Найдем действительные скорости:

Воздух на входе и выходе:

Дымовые газы на входе и выходе

Найдем средние скорости теплоносителей:

Рассчитываем коэффициент теплоотдачи от дымовых газов к внутренней поверхности трубки рекуператора:

Эффективная длина луча в коридорном пучке:

,

Где а - поправка на коэффициент расхода воздуха, равная 0,8 при б=1,1 и .

Определяем парциальные давления и :

где , - объемы углекислоты и водяных паров

Произведения и :

= 0,064·8000 = 512 Па·м

= 0,064·15000 =960 Па·м

Определяем среднюю температуру дымовых газов:

єС

Для средней температуры дымовых газов по приложение Г определяем:

Рисунок 7.1 - степень черноты диоксида углерода

Рисунок 7.2 - степень черноты водяных паров

Рисунок 7.3 - поправка для степени черноты водяного пара

0,03

0,25

1,06

Степень черноты продуктов сгорания в области рекуператора:

0,03+0,25·1,06 = 0,295

Определяем среднюю температуру стенки трубки рекуператора:

Имеем температуры:

Определяем коэффициент лучеиспускания:

Лучистая составляющая равна:

Оцениваем режим движения продуктов сгорания в рекуператоре с помощью критерия Re, используя значение для продуктов сгорания выбираем кинематическую вязкость по [2, табл.9,5]:

Коэффициент определяем в соответствии с:

где выбираем по [2, стр. 399, рис. 9.16]

= 76 Вт/(мІ·К)

= 1

= 0,9

= 76·1·0,9 = 74

Коэффициент теплоотдачи :

=+

=40 +74 = 114

Рассчитываем количество теплоты, передаваемое к подогреваемому воздуху.

Используя значения и , в соответствии с [2, стр. 399, рис. 9.16], для турбулентного режима определяем коэффициент Вт/(мІ·К) :

где , , ,

= 76 Вт/(мІ·К)

= 1,1

= 0,87

= 1

46·1,1·0,87·1 = 74

Коэффициент теплоотдачи между теплоносителями:

Безразмерная температура:

Подсчитываем величину m, равную

:

Используя величину и m, по номограмме [2, стр.395, рис. 9.12] находим:

Площадь поверхности теплообмена:

Выбираем по приложению Г петлевой рекуператор СР75-1

Рисунок 7.4 - металлический трубчатый петлевой рекуператор

Находим средние секундные расходы теплоносителей при температурах и :

Определяем фактические значения скоростей теплоносителей при компоновке в коридорный пучок:

Сравнивая фактические скорости теплоносителей, полученные в результате расчета, с принятыми ранее, можно сделать вывод об отклонении значений скоростей в допустимых пределах (± 3 %).



Приложение А

1.1 Рисунок А.0.1 - Расчёт сгорания мазута марка 100 [1, c. 18, рис. 1.13]



Приложение Б

1.2 Рисунок Б.1 - Номограмма для определения числа Fo для центра цилиндра в диапазоне 0-15

39

1.3 Рисунок Б.2- Номограмма для определения числа Fo для центра цилиндра в диапазоне 0-5



Приложение В

Приложение Г



39

список использованных Источников

1. Несенчук А.П., Тимошпольский В.И. Промышленные теплотехнологии: Методики и инженерные расчеты оборудования высокотемпературных теплотехнологий машиностроительного и металлургического производства , ч.3 ,Мн., «Вышэйшая школа», 1998г.

2. Несенчук А., Жмакин Н. Тепловые расчеты пламенных печей для нагрева и термообработки металл, Мн., «Вышэйшая школа», 1974г.

3. Несенчук А.П., Тимошпольский В.И. Промышленные теплотехнологии: Машиностроительное и металлургическое производство, ч.2 ,Мн., «Вышэйшая школа», 1997г.

4. «Расчёт нагревательных и термических печей» под редакцией Тымчака В.Н. и Гусовского В.М.

5. Несенчук А.П., Тимошпольский В.И. Промышленные теплотехнологии: Печи и сушила машиностроительного и металлургического производства, ч.4 ,Мн., «Вышэйшая школа», 1999г.

6. Гусовский В.Л., Методики расчета нагревательных и термических печей: Учебно-справочное издание / В. Л. Гусовский, А. Е. Лифшиц - М.: Теплотехник, 2004. - 400с.

...