Расчет методической толкательной печи
Курсовой проект - Физика
Другие курсовые по предмету Физика
tГ-qц(tГ-tцнач) 2.3.9цкон=1459,06-0,40(1459,06-367,49)=1021,72 оC.
.4 Определение времени томления металла
Перепад температур по толщине металла в начале томильной зоны составляет ?tнач=1245-1021,72=223,28 оC. Допустимый перепад температур в конце нагрева составляет ?tкон=50 оC. Степень выравнивания температур равна:
2.4.1
.
При коэффициенте несимметричности нагрева, равном ?=0,55 критерий F0 для томильной зоны согласно номограмме на рис. 14 (кривая 3) [2] равен F0=1,15. При средней температуре металла в томильной зоне равной:
2.4.2
оC.
Согласно приложению VIII [2] находим теплопроводность среднеуглеродистой стали ?=29,7 Вт/(мK) и коэффициент температуропроводности а=5,5710-6 м2/с.
Тогда время томления металла равно:
2.4.3
=2488,11 с.=0,69 ч.
Полное время пребывания металла в печи равно:
?=?м+?св+?т=1067,65+2299,0+2488,11=5854,76 с.= 1,63 ч.
3. Определение основных размеров печи
Для обеспечения производительности 160 т/ч=44,44 кг/с, в печи одновременно должно находится следующее количество металла:
=P? 3.1=44,445854,76 =260186 кг.
Масса одной заготовки равна:=b?l?, 3.2
где l=4,5 м - длина заготовки,=0,3 м - ширина заготовки,
?=0,2 м - толщина заготовки,
?=7850 кг/м3 - плотность заготовки.=0,30,24,57850=2120 кг.
Количество заготовок, одновременно находящихся в печи:
=G/g 3.3=260186/2120=123 штук.
При двурядном расположении заготовок общая длина печи равна:
L=b•n/2 3.4=0,2•123/2=12,3 м.
Площадь пода равна:
=BL 3.5=9,612,3=118,08 м2.
Высоты отдельных зон печи оставляем теми же, что были приняты при ориентировочном расчете. Длину печи разбиваем на зоны пропорционально времени нагрева металла в каждой зоне.
3.6
Длина методической зоны Lм= м.
Длина сварочной зоны Lсв= м.
Длина томильной зоны Lт= м.
4. Тепловой баланс
При проектировании печи за определением основных размеров следует конструктивная проработка деталей. Поскольку в данной работе такая проработка не проводится, некоторые статьи расхода тепла, не превышающие 5% от всего расхода, будем опускать.
4.1 Приход тепла
Тепло от горения топлива
хим=BQнр, 4.1.1.1
где B - неизвестная величина расход топлива, м3/с, при нормальных условиях.хим=8793B кВт.
Тепло, вносимое подогретым воздухом
в=BiвVв 4.1.2.1в=463,75 2,24B =1038,8B кВт.
Тепло экзотермических реакций
Принимая, что угар металла составляет 1% имеем
Qэкз=5650Pa, 4.1.3.1
где a - угар металла,- производительность печи.
Qэкз=565044,440,01 =2510,86 кВт.
4.2 Расход тепла
Тепло, затраченное на нагрев металла
пол=P(iмкон-iмнач), 4.2.1.1
где iмкон=851,6 кДж/кг - энтальпия среднеуглеродистой стали при tмкон=1245 оCмнач=0 кДж/кг - энтальпия среднеуглеродистой стали при tмнач=0 оC.пол=44,44(851,6-0)=37845 кВт.
Тепло, уносимое уходящими дымовыми газами
ух=BVп.сiп.с. 4.2.2.1
Энтальпию продуктов сгорания при температуре tух=1050 оC находим с использованием приложения II [2].
Таблица 10. Энтальпия дыма и его составляющих при tух=1050 оC
ГазЭнтальпия, кДж/(м3)CO2345,63H2O213,11N21119,35O227,24Суммарная энтальпия, iп.с1705,33
Qух=3,021705,33 B =5150,1B кВт.
Потери тепла теплопроводностью через кладку
Потерями тепла через под в данной работе пренебрегаем. Рассчитываем только потери тепла через свод и стены печи.
Потери тепла через свод
Площадь свода принимаем равной площади пода Fсв=118,08 м2; толщина свода ?к=0,3 м, материал - каолин. Принимаем, что температура внутренней поверхности свода равна средней по длине печи температуре газов, которая равна:
Г=(1050+1459,06+1245+20)/3= 1258,02 оC.
Если считать температуру окружающей среды равной tок=30 оC, то температуру поверхности однослойного свода можно принять равной tнар=340 оC.
При средней по толщине температуре свода tк=0,5(1258,02+340)= 799,21 оC коэффициент теплопроводности каолина согласно приложения XI [1] равен: ?к=1,75+0,00086tк=1,75+0,00086799,21=2,44 Вт/(мK).
Тогда потери тепла определим по формуле
, 4.2.3.1.1
где ? определяется по формуле:
?=1,3(10+0,06tнар) 4.2.3.1.2
?=1,3(10+0,06340)=39,52 Вт/(м2К).
кВт.
Потери тепла через стены печи
Стены печи состоят из слоя шамота толщиной ?ш=0,345 м и слоя диатомита толщиной ?д=0,115 м.
Наружная поверхность стен определяется по формуле:
=2L2?h 4.2.3.2.1
методическая зона: Fм=22,242?1,6=14,34 м2;
сварочная зона: Fсв=24,832?2,8=54,1 м2;
томильная зона: Fт=25,232?1,65= 34,52 м2.
Площадь торцов печи определяется по формуле:торц=[B+2(?ш+?д)](2hм+hт) 4.2.3.2.2торц= [9,6+2(0,345+0,115)](21,6+1,65)=51,02 м2.
Полная площадь стен равна:
Fст=14,34+54,1+34,52+51,02=153,98 м2.
Для вычисления коэффициентов теплопроводности, зависящих от температуры, необходимо найти среднее значение температуры слоев. Средние температуры слоев шамота и диатомита равны:
, 4.2.3.2.3
, 4.2.3.2.4
где t - температура на границе раздела слоев, оC;клнар - температура наружной поверхности стен, которую можно принять равной 160 оC.
Коэффициент теплопроводности шамота равен ?ш=0,7+0,00064tш, а диатомита ?д=0,163+0,00043tд, Вт/(м?К).
В стационарном режиме:
4.2.3.2.5
Подставляя значения коэффициентов теплопроводности, имеем
В результате решения получим уравнение вида A(t)2 + Bt + C = 0
Решение этого уравнения дает значение