Министерство  образования и науки РФ

ГОУ ВПО Череповецкий Государственный Университет

Кафедра промышленной теплоэнергетики

Курсовой  проект

по  теме:

«Расчет двухзонной методической печи»

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Череповец, 2007- 2008 учебный год.

Содержание

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 

  Техническое задание.

 Выполнить проектный расчет методической печи, работающей по двухзонному   температурному режиму. 

Исходные данные:

1. Производительность печи P=177т/ч
2. Нагреваемый металл: Заготовки квадратного сечения размером               0.100м х 0.100м и длиной 10.5м.
3. Параметры нагрева металла: конечная температура поверхности металла t^кон_пл=1250^оС, переход температур по поверности сляба Δt^кон=30^оС
4. Топливо – природный газ. Состав топлива, в%:

 

 

         5. Температура подогрева воздуха  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1  Расчет горения  топлива

1. Пересчет состава топлива

Для газового топлива пересчет объемного  состава газа с сухого на влажный  проводится по формуле: 

где d_r – влагосодержание газа, г/м³, х – содержание компонента, %

 

2.  Объем воздуха и продуктов полного сгорания.

Теоретический расход сухого кислорода:

Теоретический расход сухого окислителя:

 

где O_2ок – объемное содержание O₂ в окислителе, %

   

Расход  сухого окислителя при 

 

Расход  сухих трехатомных газов:

Теоретический выход азота:

где N_2ок – объемное содержание азота в окислителе, % 

Теоретический выход водяных паров:

где d_ок – влагосодержание окислителя, г/м³ 

Выход продуктов полного сгорания при 

 

Объемный  состав продуктов полного сгорания:

 

Плотность продуктов сгорания при нормальных условиях:

  
 
 
 

3.  Низшая теплота сгорания

Для газообразного  топлива определяется по формуле:

 
 
 

1.4 Температура горения топлива

Энтальпия продуктов сгорания:

где – химическая энтальпия продуктов сгорания:

где – недожог топлива, кДж/м³ ( =0% )

       – физическое тепло, вносимое воздухом и газом 

Из приложения 4 при t=400 ⁰С изобарная теплоемкость воздуха:

Сp = 1,328 кДж/(м³*К);

Тогда энтальпия  воздуха:

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Выбираем для расчета температуру продуктов сгорания 500^о  
 

По  полученным значениям строим график зависимости энтальпии 1м³ продуктов сгорания от температуры (рис. 1)

     Графически  определяем, что i_общ =3558 кДж/м³ соответствует расчетная температура tрасч.=2150 ^oC

     Действительная  температура горения:

     

     где – опытный пирометрический коэффициент ( )

     

 

       
 
 
 
 
 
 
 

 

      2. Расчет теплообмена  в рабочем пространстве печи.

     2.1 Режим нагрева  заготовок.

     Расчет  нагрева заготовок проводится в  предположении:

• симметричного температурного поля в заготовке в зонах с двухсторонним обогревом;
• постоянной температуры газов в сварочной зоне.

2.2 Расчет внешнего теплообмена в рабочем пространстве печи.

Ширина рабочего пространства:

где n – число рядов заготовок

 – расстояние между рядами заготовок  или между торцами заготовок  и боковыми стенками печи, м.

 l – длина заготовки, м.

  Средняя высота рабочего пространства печи:

в сварочной  зоне – h_св = 2 м.

В методической зоне – h_мет = 1,5 м.

Площадь пода печи:

             

где L_св , L_мет.  – соответственно длины сварочной и методической зон., м.

Внутренняя  поверхность стен и свода:

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Суммарная поверхность кладки и металла, окружающих газовый объем:

 

Объем заполняемого газом рабочего пространства

 

Средняя эффективная  длина луча:

 

Парциальное давление газов:

 

 
 
 
 
 

Степень черноты газов  и в сварочной и методической зонах определяем по приложениям 5 и 6.

                                                   

 

Температура газов в сварочной зоне:

Средняя температура  газов в методической зоне:

температура уходящих газов

Степень черноты  продуктов сгорания:

где - поправочный коэффициент, определяем по приложению 7.

 

Угловой коэффициент излучения кладки на металл

 

Общая степень  черноты системы газ-кладка-металл:

в сварочной зоне: 

в методической зоне:

Приведенный коэффициент излучения от газов  и кладки металла:

2.3 Расчет нагрева  металла

Среднемассовая  конечная температура заготовки:

 где – заданный конечный перепад температур в заготовке

Удельный тепловой поток к поверхности металла в конце нагрева