Нагревательные печи непрерывного действия предназначены для нагрева металла перед горячей обработкой давлением. В прокатном производстве чёрной металлургии основными типами таких печей являются толкательные печи, печи с шагающим подом и шагающими балками, кольцевые печи.
Тепловые расчёты методических печей выполняются как при их проектировании (проектные), так и в процессе эксплуатации (проверочные).
В первом случае целью расчета является определение основных размеров печи, её температурного и теплового режимов, расхода топлива и воздуха. Во втором случае расчёты производятся с целью установления режимов работы существующей печи при изменении её производительности, вида топлива или каких-либо иных параметров.
Содержание водяного пара в газах:
Доменный газ:
Коксовый газ:
Состав влажных газов определяется по формуле:
Объёмные доли компонентов в смешанном газе определяются по формуле:
где =0,4 и = 0,6 — доли коксового и доменного газах в смешанном газе.
Сведём в таблицу пересчитанные составы влажных газов:
Таблица 1. Состав влажных газов:
ГазСуммаДоменный0,29011,90,1925,74,852,44,72100Коксовый24,42,22,30,486,257,32,94,22100Смешанный6,80,599,320,2720,518,939,14,52100
Теплота сгорания доменного газа:
Теплота сгорания коксового газа:
Теплота сгорания смешанного газа:
Расход кислорода на горение смешанного газа:
Действительный расход воздуха:
где:
отношение объёмных содержаний
1,1.
Объём компонентов продуктов сгорания:
Общий объём продуктов сгорания:
Состав продуктов сгорания определяется по формуле:
Сведём в таблицу состав продуктов сгорания:
Таблица №2. Состав продуктов сгорания:
Основные свойства природных газов
... Газы газогидратных залежей. Компонентный состав и свойства отдельных компонентов природного газа приведены в таблице 1. Таблица 1. Основные свойства компонентов природных газов в стандартных условиях. Свойства ... 0,766 кг/м3 . Задание №3. Задача: Определить коэффициент сверхсжимаемости для газа. Дано: состав газа Состав газа формула Объемное содержание хi , % Критическая температура , К Критическое ...
Сумма5,1615,7777,851,22100
. Температурный режим нагрева металла
Зададимся температурным графиком:
Температурный режим нагрева металла
Трёхступенчатый режим нагрева металла.
. Нагрев металла
.1 Методическая зона
.1.1 Расчет коэффициэнта теплоотдачи в методической зоне. Парциональное давление поглощающих компонентов смеси
Ширина рабочего пространства печи:
где:
Эффективная длинна луча:
Степень частоты газов при
Интегральный коэффициент излучения:
Угловой коэффициент излучения кладки на металл:
Приведённый коэффициент излучения от продуктов сгорания на металл с учётом тепла, отражённого от кладки печи на металл:
где:
3,16
Удельный тепловой поток:
где:
20732,8
Коэффициент теплоотдачи в начале методической зоны:
Степень черноты газов при
Интегральный коэффициент излучения:
Приведённый коэффициент излучения от продуктов сгорания на металл с учётом тепла, отражённого от кладки печи нп металл:
Удельный тепловой поток:
Коэффициент теплоотдачи в конце методической зоны:
Средний коэффициент теплоотдачи:
3.1.2 Нагрев металла в методической зоне
Средняя температура газов в зоне:
Средняя температура металла в зоне:
где:
Коэффициент теплопроводности материала:
Безразмерные температуры:
топливо промышленный печь
Уточнённые температуры на поверхности и в центре металла:
Полученные значения температур незначительно отличаются от принятых. Во время нагрева в методической зоне:
Коэффициент теплопроводности:
где:
Число Био:
Безразмерная температура на поверхности:
Правила и нормы метеорологических условий рабочей зоны
... рабочей зоны производственных помещений регламентируются ГОСТ 12.1.005-88 "Общие санитарно гигиенические требования к воздуху рабочей зоны" и СанПиН 2.2.4.548-96 "Гигиенические требования к ... зависит от температуры и влажности воздуха, скорости его движения, наличия тепловых излучений и теплозащитных ... мм, а шелковых — 0,043...0,07 мм) к коэффициенту теплопроводности материала X, из которого она ...
Число Фурье:
Безразмерная температура в центре:
Температурные критерии:
Уточнённые температуры на поверхности и в центре металла:
Полученные значения температур незначительно отличаются от принятых. Время нагрева в сварочной зоне:
3.2Сварочная зона
3.2.1 Расчёт коэффициента теплоотдачи в сварочной зоне
где:
Степень черноты газов при :
,16
Интегральный коэффициент излучения:
Угловой коэффициент излучения кладки на металл:
Приведённый коэффициент излучения от продуктов сгорания на металле с учётом тепла, отражённого от кладки печи на металл:
3,14
Удельный тепловой поток:
Коэффициент теплоотдачи в начале сварочной зоны:
Удельный тепловой поток:
Коэффициент теплоотдачи в конце сварочной зоны:
Средний коэффициент теплоотдачи:
3.2.2 Нагрев металла в сварочной зоне
Средняя температура газов в зоне:
Средняя температура металла в зоне:
Коэффициент теплопроводности материала:
Коэффициент температуропроводности:
где:
Число Био:
Число Фурье:
Безразмерная температура в центре:
Температурные критерии:
Безразмерные температуры:
Напряжение активного пода:
где:
3.3 Томильная зона
3.3.1 Нагрев металла в томильной зоне
Время нагрева металла в томильной зоне при можно расчитать с помощью графика -перепады температур по сечению металла в начале и в конце томильной зоны.
Коэффициент, учитывающий неравномерность обогрева в сварочной зоне:
Перепад температур по сечению металла в начале томильной зоны:
Перепад температур по сечению металла в конце томильной зоны:
Число Фурье:
Коэффициент теплопроводности материала ( при t = 1154,56):
Коэффициент температуропроводности:
где:
Время нагрева в томильной зоне:
4.Длина печи и напряжение пода
Система тепло- и энергоснабжения промышленного предприятия
... толщины паровой тепловой сети 2.2.3 Расчет потерь тепла через теплоизоляционную конструкцию и температуры теплоносителя 2.2.4 Потери тепла с утечками сетевой воды 3. Модернизация источника теплоснабжения завода 4. Оценка эффективности производства ...
Длина зон печи:
где:
Длинна активного пода:
Длина полезного пода:
где:
Длинна габаритного пода печи:
где:
.Тепловой баланс
.1 Расход тепла
.1.1 Потери тепла через кладку печи
.1.1.1 Потери тепла через кладку печи в методической зоне
Коэффициент диафрагмирования:
Температура внутренней поверхности кладки:
Толщина огнеупорного слоя:
Коэффициент теплопроводности огнеупорного материала (шамот класса Б):
Толщина изоляционного слоя (табл. 5.1 [1]):
Коэффициент теплопроводности изоляционного материала (шамот легковес ШЛБ-0,4):
Суммарное термическое сопротивление слоев:
Удельный тепловой поток через кладку:
Температура наружной поверхности кладки:
Площадь теплоотдающей поверхности стен в зоне:
Площадь теплоотдачи поверхности свода:
Потери тепла через кладку и свод печи в методической зоне:
.1.1.2 Потери тепла через кладку печи в сварочной зоне
Коэффициент диафрагмирования:
Температура внутренней поверхности кладки:
Толщина огнеупорного слоя (табл. 5.1 [1]):
Коэффициент теплопроводности огнеупорного материала (шамот класса А):
Толщина изоляционного слоя (табл. 5.1 [1]): мм.
Коэффициент теплопроводности изоляционного материала (шамот легковес ШЛБ-0,4):
Суммарное термическое сопротивление слоев:
Удельный тепловой поток через кладку:
Площадь теплоотдающей поверхности стен в зоне:
Площадь теплоотдачи поверхности свода:
Потери тепла через кладку и свод печи в сварочной зоне:
.1.1.3 Потери тепла через кладку печи в томильной зоне
Коэффициент диафрагмирования:
Температура внутренней поверхности кладки:
Толщина огнеупорного слоя:
мм.
Коэффициент теплопроводности огнеупорного материала (шамот класса А):
Толщина изоляционного слоя (табл. 5.1 [1]):
Конструкция, методика расчёта нагревательных и термических печей ...
... газов приводит к увеличению потерь тепла, пагубно влияет на арматуру печи и затрудняет её обслуживание. ... температурный режимы Современные нагревательные колодцы являются камерными печами периодического действия с переменным во времени ... быстрый подъём температуры кладки и поверхности слитков в начале нагрева. При ... сухом шлакоудалении уровень подины по всей площади колодцев одинаков, при жидком подину ...
мм.
Коэффициент теплопроводности изоляционного материала (шамот легковес ШЛБ-0,4):
Суммарное термическое сопротивление слоев:
Удельный тепловой поток через кладку:
Температура наружной поверхности кладки:
Площадь теплоотдающей поверхности стен в зоне:
Площадь теплоотдачи поверхности свода:
Потери тепла через кладку и свод печи в томильной зоне:
.1.2.1 Потери тепла излучением через открытые окна в методической зоне
Потери через окно загрузки:
Площадь окна загрузки:
Потери:
где:
— доля времени по истечении которого окно закрыто;
Потери через смотровые окна:
Количество смотровых окон:
Размер окон:
Площадь смотровых окон:
Потери:
где:
— доля времени по истечении которого окно закрыто;
.1.2.2 Потери тепла излучением через открытые окна в сварочной зоне
Потери через смотровые окна:
Количество смотровых окон:
Размер окон:
Площадь смотровых окон:
Потери:
где:
— доля времени по истечении которого окно закрыто;
.1.2.3 Потери тепла излучением через открытые окна в томильной зоне
Потери через окно выгрузки:
Площадь окна выгрузки:
Потери:
где:
— доля времени по истечении которого окно закрыто;
Потери через смотровые окна:
Количество смотровых окон:
Размер окон:
Площадь смотрового окона:
Потери:
где:
— доля времени по истечении которого окно закрыто;
.1.2.4 Суммарные потери тепла излучением через открытые окна
.1.3.1 Потери тепла с охлаждающей водой в методической зоне
где:
удельный тепловой поток через стенку охлаждаемого элемента.
Площадь поверхности глиссажных труб:
Оптимизация тепловых потерь через ограждающие конструкции зданий
... форм зданий. В данной статье рассмотрим вопросы оптимизации теплопотерь в зданиях различной формы. Как известно, чем больше наружная поверхность здания при одинаковом объеме его помещений, тем выше потери ... форму. Градиентную форму вектор излучения принимает в том случае, когда лучистый перенос тепла рассматривается как процесс испускания дискретных частиц - фотонов. Если длина пробега фотоном ...
где:
.1.3.2 Потери тепла с охлаждающей водой в сварочной зоне
Удельный тепловой поток через стенку охлаждаемого элемента:
Площадь поверхности глиссажных труб:
где:
Количество сдвоенных поперечных труб:
Площадь поверхности сдвоенных поперечных труб:
Полные потери с охлаждающей водой:
где:
.1.5 Неучтенные потери тепла
.2 Расход топлива
Уравнение теплового баланса:
где:
физическое тепло воздуха,
где:
.3 Приход тепла
.3.1 Химическое тепло топлива
.3.2 Физическое тепло подогретого топлива
.3.3 Физическое тепло воздуха
5.3.4 Тепло экзотермических реакций
.4 Тепло, уносимое продуктами сгорания
Таблица 3. Приходные и расходные статьи баланса
Приходные данныекВт%Расходные данныекВт%Химическое тепло топлива6,627,9Нагрев металла1265457,72Физическое тепло подогретого топлива1408,18Потери через кладку1050,38Тепло экзотермических реакция окисления железа16427,67Тепло уходящих продуктов сгорания273213,1Физическое тепло воздуха3732,8Потери с охлаждающей водой4446,520,28Потери излучения через окна2480,47Неучтенные потери17488,05Итого2151,6100Итого21933,5100
5.5 Технологический КПД
.6 Коэффициент использования топлива
Заключение
В курсовом проекте проведен расчет трехзонной методической печи и определены следующие ее параметры: температура газов и заготовки на входе и выходе из зон, основные размеры печи (ширина пода, высота зон, длина зон).
Рассчитано время нагрева металла в каждой зоне. Рассчитаны основные потери и на основании этого расчета определен расход топлива на печь, составлен материальный баланс печи, определен технологический КПД печи и коэффициент использования топлива.
