Расчет методической толкательной печи
Курсовой проект - Физика
Другие курсовые по предмету Физика
Курсовой проект
Расчет методической толкательной печи
Введение
Методические толкательные печи до самого последнего времени удовлетворяли требованиям по производительности и удельному расходу тепла. В последнее время наметилась прогрессивная тенденция к увеличению длины заготовок и, как следствия, к увеличению ширины нагревательных печей, что значительно усложняет их эксплуатацию, особенно удаление окалины с пода печи. Поэтому, несмотря на то, что в прокатных цехах в настоящее время основным типом нагревательных печей являются толкательные методические печи, перспективы их дальнейшего распространения ограничены. Расширяется применение более совершенных печей с шагающими балками, которые могут работать так же, как и толкательные печи, в режиме методического нагрева.
При нижнем обогреве вдоль печи прокладывают специальные глиссажные (водоохлаждаемые) трубы, по которым движется металл. Из-за охлаждающего действия глиссажных труб, в нижнюю часть сварочной зоны печи необходимо подавать больше тепла, чем в верхнюю.
Глиссажные трубы выполняют только в методической и сварочной зонах. В местах соприкосновения заготовки с водоохлаждаемыми трубами металл прогревается хуже и на его поверхности образуются темные пятна. Поэтому в трехзонных печах с нижним обогревом томильная зона предназначена не только для выравнивания температуры по толщине металла, но и для ликвидации темных пятен на нижней поверхности заготовки, и в ней глиссажных труб нет.
Задание
Рассчитать и вычертить методическую печь для нагрева заготовок при следующих условиях:
Таблица 1. Данные
- количество отапливаемых зон3- марка стали3СП- сечение заготовки300200- длина заготовки4,5 м- температура посада0 оС- температура выдачи1245 оС- производительность печи160 т/ч- температура нагрева газа0 оС- температура нагрева воздуха350 оС- топливо: смесь коксового и доменного газов- теплота сгорания топлива8,793 МДж/м3- влажность коксового газа21 г./м3- влажность доменного газа27 г./м3- коэффициент расхода воздуха1,1
Таблица 2. Процентный состав сухих коксового и доменного газов
Сухие газы, %COCO2H2CH4N2O2C2H4?коксовый газ5,832,3551,420,5517,091,481,3100доменный газ27,359,253,341,1058,96--100
1. Расчет горения топлива
Таблица 3. Процентный состав сухих коксового и доменного газов
Сухие газы, %COCO2H2CH4N2O2C2H4?коксовый газ5,832,3551,420,5517,091,481,3100доменный газ27,359,253,341,1058,96--100
Учитывая, что влажности газов равны Wкокс. = 21 г./м3 и Wдом.= 27 г./м3, по формулам:
1.1
1.2
Рассчитываем состав влажных газов. Результаты сведены в табл. 4.
Таблица 4. Процентный состав влажных коксового и доменного газов
Влажные газы, %COCO2H2CH4N2H2OO2C2H4?коксовый газ5,682,2950,0920,0316,662,541,441,27100доменный газ26,468,953,231,0657,053,2500100
Низшую теплоту сгорания газов Q находим по формуле:
Q=127,7?CO+108?H2+358?CH4+590?C2H4+555?C2H2+636?C2H6+913?C3H8+ +1185?C4H10+1465?C5H12+234?H2S 1.3=127,7?5,68+108?50,09+358?20,03+590?1,27 =14,05МДж/м3;= 127,7?26,46+108?3,23+358?1,06 =4,11 МДж/м3.
По условию Q=8,793 МДж/м3, поэтому по формулам:
xсм=xкокс.a+xдом(1-a), 1.4
где
a = , 1.5
гдеа - доля коксового газа в смеси;
- низшая теплота сгорания доменного газа;
- низшая теплота сгорания коксового газа;
- низшая теплота сгорания смешанного газа.
.
Находим состав смешанного газа.
Таблица 5. Процентный состав смешанного газа
COCO2H2CH4N2O2C2H4H2O?Смешанный газ16,675,8125,309,9938,020,680,62,93100
Расход кислорода для сжигания смешанного газа при n=1 равен:
VO2=0,01[0,5(CO+H2)+?(m+n/4)CmHn] 1.6O2=0,01[0,5(16,67+25,30)+(1+4/4)9,99+(2+4/4)0,6] = 0,43 м3/м3.
Расход воздуха при ?=1,10 равен:
В=?(1+k)VО2, 1.7
где k - отношение объемных содержаний N2 и O2 в дутье (для воздуха k=79/21=3,762).
VВ=1,10(1+3,762)0,43=2,24 м3/м3.
По формулам находим состав продуктов сгорания
VСO2=0,01(CO2см+SO2см+CO+H2S+?mCmHn), 1.8
где RO2=CO2+SO2 - смесь газов CO2 и SO2.H2O=0,01[H2O+H2+H2S+0,5(?nCmHn)]; 1.9
VN2=0,01N2+?kVо2; 1.10O2=(?-1)Vо2; 1.11
VСO2=0,01(5,81+16,67+9,99+20,6)=0,34 м3/м3;
VH2O=0,01[2,93+25,3+0,5(49,99+40,6)]=0,49 м3/м3;N2=0,0138,02+1,103,7620,43=2,15 м3/м3;О2=(1,10-1)0,43=0,04 м3/м3.
Суммарный объем продуктов сгорания равен:
п.с=VRO2+VH2O+VN2+VO2 1.12п.с=0,34 + 0,49 + 2,15 + 0,04 = 3,02 м3/м3.
Таблица 6. Процентный состав продуктов сгорания
Газ%СО211,14Н2О16,34N271,11O21,41
Правильность расчета проверяем составлением материального баланса.
Таблица 7. Материальный баланс
Поступило?, кг/м3кгПолучено?, кг/м3кгO21,4280,01СО21,9630,661СН4см0,7160,072Н2О0,8040,397СОсм1,250,21N21,252,69СО2см1,9630,114O21,4280,061Н2см0,090,023Всего3,809N2см1,250,48Невязка0,019H2Oсм0,8040,022C2H4см1,250,007Всего0,938Воздух1,292,89Итого3,828
Для определения калориметрической температуры горения необходимо найти энтальпию продуктов сгорания:
, 1.13
где iв - энтальпия воздуха при температуре 350 оС, 463,75 кДж/м3.
кДж/м3.
Зададим температуру tк=1900 оC и при этой температуре находим энтальпию продуктов сгорания:
1.14
Таблица 8. Энтальпия продуктов сгорания при t=1900 оC
iкДж/м3СО24634,76Н2О3657,85N22808,22O22971,30
кДж/м3.
Зададим температуру tк=2000 оC и при этой температуре находим энтальпию продуктов сгорания (формула 14 при t=2000 оC):
Таблица 9. Энтальпия продуктов сгорания при t=2000оC
iкДж/м3СО24910,51Н2О3889,72N22970,25O23142,76
кДж/м3.
Теперь определим калориметрическую температуру горения смешанного газа рассматриваемого состав?/p>