Принимая  содержание влаги в природном газе равным =10 г/м³ получим;

     Н₂О=100/(803,6/W+1)= 1,24 %.

     Пересчитаем состав сухих газов на влажные.

=0,19%.

Аналогично  находим содержание других компонентов в природном газе

     Таблица 2                                                             Состав влажных газов

 

Определяем  низшую теплоту сгорания природного газа:

Q_н^Р=358×СН₄+636×С₂Н₆+1185×С₄Н₁₀=32757+1380,12+248,85=34385,97 кДж/м³

 
 

Определяем ошибку теплоты сгорания:

     dQ= ×100=2,57×10^-4 %<0,5%.

     Разность  между расчетной и заданной теплотой сгорания смешанного газа не превышает ± 0,5 %.

     Табличным способом рассчитываем удельное теоретическое  количество воздуха и продуктов горения (табл. 3)

     Таблица 3                                                           Расчет горения топлива

 

     Используя данные табл.3, определяем удельное действительное количество воздуха, количество и состав продуктов горения для принятого коэффициента расхода воздуха a=1,1.

     Удельное  количество воздуха:

V_В=V_В⁰+(a-1)× V_В⁰=1,1×1,911=2,102 м³

     Удельное  количество продуктов горения:

V_п= V_п⁰+(a-1)×V_В⁰=2,2742+0,1×1,911=2,465 м³/м³.

 

   Удельное  количество азота:

V_N= V_N⁰+(a-1)×V_NВ⁰=1,520+0,151=1,671 м³/м³.

     Удельное  количество кислорода:

V_О= (a-1)×V_ОВ⁰=0,0406 м³/м³.

 

Удельное  количество других компонентов продуктов  горения (табл. 3):

=0,4052 м³/м³

=0,3481 м³/м³.

 

Состав продуктов  горения:

СО₂= /V_п×100%=7,18%,

N₂=V_N2/V_п×100%=71,69%,

Н₂О= /V_п×100%=5,03%,

О₂=V_О2/ V_п×100%=16,1%.

Плотность среды:

+ +m_Н2О×Н₂О/(100×22,4)=2674,381/2240=1,194 кг/м³.

r_во=1,293 кг/м³ - плотность воздуха.

Плотность продуктов сгорания:

=2936,026/2240=1,31 кг/м³.

Точность  расчета проверяем составлением материального баланса горения  на 1 м³ газа. Поступило:

- газа r_ГО×V_Г=1,194×1=1,194 кг;

- воздуха r_во×V_В=2,102×1,293=2,718 кг.

Всего: М_у=1,194+2,718=3,912 кг.

Получено  продуктов сгорания:

 М_п=r_по×V_п=2,976×1,310=3,9 кг.

Баланс выполнен, если невязка меньше 0,5%:

      .

 
 
 

     Расчет  калориметрической температуры  горения.

     Энтальпия продуктов горения:

     i_п=Q^p_н/V_п=33500/2,465=13590,263 кДж/м³.

     Предварительно  принимаем температуру t₁=1700°C и находим энтальпию продуктов горения:

      =(4087,1×7,18+2486,28×71,69+2632,09×5,03+3203,05×16,1)×10^-2=27239,529 кДж/м³.

     Так как i₁> i_п, то действительная калориметрическая температура горения меньше 1700°C.

     Повторно  принимаем t₂=1600°C.

     Энтальпия продуктов горения при t₂=1600°C:

     i₂=(3815,86×7,18+2328,65×71,69+2463,97×5,03+2979,13×16,1)×10^-2= =25469,503 кДж/м³.

     Имеем i₂<i_n<i₁,следовательно, t₂<t_k<t₁.

 Интерполяцией  находим:

      =1700 – 19,225=1680,775°С.

Требуемая калориметрическая температура:

      =(1250+100)/0,7=1928°С,

     где t_М=1250 – температура нагрева слитка,

      Dt=100 – т.к. методическая печь с трех ступенчатым режимом нагрева,

      h=0,7 – т.к. методическая печь.

     Т.к. t_k < t_k^ТР, то необходим подогрев воздуха.

     Энтальпию продуктов горения при t_k^ТР=1928°С находим экстраполяцией:

      =31050,35 кДж/м³.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3. РАСЧЁТ НАГРЕВА МЕТАЛЛА.

 

3.1. Расчёт основных размеров рабочей камеры и параметров

теплообмена.

 Примем напряжённость  рабочего пода P=600

 Площадь рабочего  пода:

 Длина рабочего  пода:

где l – длина заготовки, м.

  Так как L_p<L_пр, принимаем однорядную укладку заготовок, n_р=1.

 Ширина пода  при e = 0,2 м:

где е – промежуток между стенкой печи и металлом и между рядами заготовок.

Размеры нагреваемого слитка: d×B×l=310´310´2100 (мм).

Посад холодный, температура нагрева Ме – 1250 °С.

Производительность  печи: 15 т/ч.

Состав  стали: С=0,3%; Si=0,17%; Mn=0,5 %.