Проект тепловой работы камерной термической печи с выкатным подом ЭСПЦ ЧерМК ОАО «Cеверсталь»

m=1÷5; n=2÷12

VO₂=0,01× =2,1056  м³/м³ 

• Определяем  объем сухого воздуха:

V_B=α×

× VO₂         (3)

где k-постоянная, равна 3,762;

α- коэффициент расхода воздуха, задан (1,1).

V_B=1,1×

×2,1056=11,03 м³/м³ 
 

• Определяем  объем образующихся продуктов сгорания:

VCO₂=0,01×(CO₂+SO₂+CO+H₂S+∑m*C_mH_n)     (4)

VH₂O=0,01×(H₂O+H₂+H₂S+0,5×∑n*C_mH_n)      (5)

VN₂=0,01×N₂+α×k× VO₂        (6)

     V’O₂= × VO₂         (7)

где CO_2, SO_2, CO, H₂S…-составляющие топлива, %

VO₂ , α, k – формулы (2), (3).

VCO₂=0,01×(0,5+0+0+0+1×82,1+2×3,69+3×1,5+4×1,4+5×2,2)=1,14 м³/м³

VH₂O=0,01× =1,9997 м³/м³

VN₂=0,01×0+1,1×3,762×2,1056=8,71 м³/м³

V’O₂=(1,1-1)×2,1056=0,211 м³/м³

V_п.с.=VCO₂+VH₂O+ VN₂+ V’O₂     (8)

V_п.с.=1,11+1,9997+8,71+0,211=12,031  м³/м³

• Процентное содержание продуктов сгорания:

                                                VCO₂= ×100=9,226 %

                                                VH₂O= ×100=16,62 %

                                                VN₂= ×100=72,4 %

                                                VO₂= ×100=1,75%

• Правильность расчета определяем, составляя материальный баланс  процесса горения:

 
 
 
 

           Поступило, кг

CH₄ ×0,714=0,5862

C₂H₆ ×1,34=0,049

C₃H₆ ×1,875=0,0281

СО₂ ×1,964=0,00982

N₂ ×1,25=0,0938

C₄H₁₀ ×2,589=0,0363

C₅H₁₂ ×3,124=0,0707

Воздух11,03×1,29=14,229 

Итого: 0,5862+0,049+0,0281+0,00982+0,0938+0,0363+0,0707+14,229=15,109

            Получено, кг 

VCO₂=1,11×1,964=2,18

VH₂O=1,9997×0,804=1,608

VN₂=8,71×1,25=10,888

VO₂=0,211×1,43=0,3017

Итого: 2,18+1,608+10,888+0,3017=14,98

Расхождение составляет:15,109-14,98=0,129кг

• Определяем  калориметрическую и действительную температуры продуктов сгорания – t_K, t_g:

 

                                                                                                         (9)

где t^!! ,  t^! – задаваемые калориметрические температуры, С

i^t… - энтальпия продуктов сгорания по задаваемым температурам, кДж/м³

i₀ – истинная энтальпия продуктов сгорания, формула (10) 

Сначала определяем истинную энтальпию продуктов сгорания по формуле (10) 

                                  (10)

где Q^P_{Н СМ} – низшая теплота сгорания смеси, задана в условиях,  кДж/м³

V_В – смотреть формулу  (3)

С_В , t_B – удельная теплоемкость и температура подогретого воздуха. 

                             I₀=  

• Затем находим  энтальпию продуктов сгорания и по задаваемым калориметрическим температурам, используя справочные данные и формулы (11):

            (11) 

Задаемся  = 1900 C и при этой температуре находим по формуле (11):

i^t1800=  

Поскольку i^t1900 больше i₀, принимаем t”_K = 2000 ⁰C  и при этой температуре находим энтальпию продуктов сгорания, используя формулу (11) 

I²⁰⁰⁰=  

• Теперь можно  определить калориметрическую температуру  продуктов сгорания по формуле (9):

 

                              t_K=2000+ ⁰С

Действительная температура  продуктов сгорания в моментах их образования определяется по формуле (12):

                              T_g=n*t_k

Где n – пирометрический коэффициент находится в пределах 0,7 0,8

                              t_q=0,9 2001,3=1801,17⁰С

2.2 Определение времени термической обработки слябов

По практическим данным, в период нагрева металла  тепловая нагрузка печи(расход топлива) должна быть неизменной. В период выдержки тепловая нагрузка печи должна снижаться так, что температура дымовых газов, металла и футеровки должны оставаться постоянными.

• Определим тепловоспринимающую площадь поверхности металла и внутреннего рабочего пространства печи:

(размеры внутреннего  рабочего пространства печи берем из технической документации)  

                      F_M=2*b*h+2*l*h + b*l, м²                                                                                                   (13) 

                      F_К=2*B*H+2*H*L+2H*L- b*1, м²                                                                              (14) 

                       F_M=2*1,25*0,2+2*3*0,2+1,25*3=5,45м² 

                       F_К=2*5,104*2+2*2*9,396+2*2*9,396 – 1,25*3=81,626м² 

• Определите степень развития кладки (15):

 

                                                                                                                  (15) 

                       

• Эффективная длина  луча будет:

 

                       , м   (16)

где, B,H,L -  размер рабочего пространства печи, соответственно ширина, высота и длина, м;

       l,b,h – длина, ширина и толщина сляба, м;

                      м. 

• Определим время  нагрева в первом интервале.

  Для этой цели найдем средние температуры поверхности металла, дымовых гозов и кладки, принимая температуру поверхности метала в конце первого периода нагрева на 70 С меньше t^k м, а температур дымовых газов примерно на 150 С выше принимаемых температур, формулы(17),(18),(19): 

                       t_CР.М.1=0,5*(600+t^Hм), ^ОС    (17) 

                       t_CР.Г.1=0,5* ^ОС,    (18) 

                       t_CР.К.1=0,5*(t_CР.М.1+ t_CР.Г.1), ^ОС,    (19) 

 

                       t_CР.М.1=0,5*(600+380)=490 ^ОС 

                       t_CР.Г.1=0,5*(750+800)=775 ^ОС

                       t_CР.К.1=0,5*(775+490)=632,5 ^ОС  

• Парциальное давление излучающих составляющих дымовых газов (СО₂ и Н₂О) будет:

 

                             , кПа                                                             (20) 

                            , кПа                                                           (21) 

где %СО₂,  %Н₂О – ПУНКТ 2.1;

 

                          кПа 

                         кПа 

• Произведение  парциального давления на эффективную  длину луча будет:

 

                           Р_СО2* S_ЭФ.=9,051*3,803=34,42 кПа*м

                           Р_Н2О* S_ЭФ.=16,904*3,803=62,004 кПа*м

        По справочным данным (номограммам)  определим степень дымовых газов: 

                                              _{;   ;} 

                                                                                                      (22) 

                              

• Для определения  плотности результирующего излучения  на металл предварительного определим  комплексы M₁, B₁, A₁ используя формулы (23)-(25):

 

    (23) 

    (24) 

     (25)

где - формула(22), для первого интервала; 

       - степень черноты кладки печи, справочные данные;

         - степень черноты металла, справочные данные;

       - формула(15);

 
 

 

 

• Теперь можно  определить плотность результирующего излучения на металл (26):

 

 Вт/м²       (26) 

где С₀ - постоянная  Стефана – Больцмана,  Вт/м²К;  

       Т_СР.Г1, Т_СР.М1, Т_СР.К1 – температуры соответственно дымов газов, металла и кладки для первого интервала нагрева, (17),(18),(19),К; 

    

     

• Коэффициент теплоотдачи  излучением в первом интервале периода  нагрева можно определить по формуле (27):

                             , Вт/м²К                                                            (27) 

                              Вт/м²К 

• Поскольку в  печи преобладает излучение, принимаем, что теплоотдача конвекцией составляет 10% от всего тепла, поступающего а  печь. Тогда коэффициент теплоотдачи  конвекций будет равен:

 

                           , Вт/м²К                                                                     (28) 

                            Вт/м²К