Конструкторское решение и расчет нагревательной печи
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
температурных зон. Полагая для всех зон рабочего пространства коэффициент теплоотдачи к садкам равен ? = 250 Вт/(м2К), находим критерий Bi.
Нагрев считаем несимметричным для всех зон печи (см. исходные данные): x1 = х2 = х3 = s/2 = 0,1 м. Принимаем l = 30 Вт/(мК). Записываем:
В первом приближении температурный график должен иметь зону выдержки (см. зад). Для построения графика использована температура операции , которая для Ст10 и нагрева перед ковкой равна 1200 ОС.
Температура металла на поверхности рассчитывается исходя из допустимого перепада температур в расчетном сечении:
Вычисляем время возникновения максимальных температурных напряжений (для пластины):
В первом приближении температуру дыма в сечении 3 - 3 принимаем равной 1350 ОС. В сечении 1(2) - 1(2) = 1400 ОС. Температура дыма на выходе из печи == 860 ОС (см. исходные данные). Приблизительный график состоит из зон основного нагрева и зоны выдержки.
Сопоставив и (), получим, что зону основного нагрева между сечениями 0 - 0 и 1(2) - 1(2) необходимо разделить на две зоны щадящего и форсированного нагрева (между сечениями 1 - 1 и 2 - 2).
Для приближенного температурного графика smax не оцениваем, полагая, что основной нагрев производится в двух зонах (1 и 2).
После уточнения температурного графика (см. исходные данные) можно с определенной достоверностью записать значения температур металла и дымовых газов, что позволяет рассчитать теплообмен во всех температурных зонах рабочего пространства.
Принимаем температуру садки: = 15 0С (см. исходные данные); = 860 ОС - выбираем условно (см. исходные данные); - для расчета теплообмена не нужна и определена расчетным путем; = 1200 ОС; - для расчета теплообмена не нужна и определена расчетным путем; = 1230 ОС; =1200 ОС.
Температура газов = 860 ОС; = 1400 ОС принята в первом приближении, может изменяться в процессе расчетов; = 1400 ОС; = 1350 ОС.
3. Расчет топлива и определение действительной температуры в зонах рабочего пространства печи
Таблица 1 - Технические характеристики заданного топлива (табл. II.1 [1] стр. 365):
Вид топливаQнр, МДж/м3?, кг/м3Объемный состав топлива, %СОН2СН4С2Н6С3Н8С4Н10С5Н12СmНnСО2О2N2Н2ОПриродный газ350,77--92,30,70,5 0,50,2---5,3-
Для расчета продуктов сгорания топлива необходимо выбрать коэффициент избытка воздуха, который в значительной степени зависит от процесса нагрева и находится в широких пределах. При нагреве металла в естественной атмосфере с окислительными свойствами (? ? 1) на выбор величины ? в основном влияют сорт сжигаемого топлива и тип горелочных устройств. Если в печи устанавливается горелочное устройство определенного типа, то значение коэффициент избытка воздуха выбирается в соответствии с нормалями.
Для горелок типа ДВБ коэффициент расхода воздуха для каждой из трех зон принимаем равным 1,1.
Для природного газа (Qнр = 35 МДж/м3 и ) выбираем по номограмме (рис.1.6 [4] стр. 11) СО2 = 8,7 %, Н2О = 17,5 %, О2 = 1,1 %.
Определяем содержание азота в продуктах сгорания:
N2 = 100 - (СО2 + Н2О + О2) = 100 - (8,7 + 17,5 + 1,1) = 72,7 %.
Суммарный объём продуктов сгорания:
м3/кг.
Необходимый объём воздуха: = 10,18 м3/кг.
Имеем (в м3/кг):
Согласно температурному графику (рис.1): == 860 ОС; = 1400 ОС; = 1400 ОС; = 1350 ОС.
Наиболее высокая температура газов должна установиться между сечениями 1 - 1 и 2 - 2 (зона 2). Поэтому температуру определяем только для зоны 2.
По номограмме (рис.1.6 [4] стр. 11) для природного газа (Qнр = 35 МДж/м3; a = 1,1; tв.о= 210 0С) определяем значение теоретической температуры: tтеор.= 2060 0С.
Действительная расчетная температура в зоне 2:
= 0,7 2060 = 1442 0С,
где 0,7 - пирометрическая характеристика зоны 2.
Сравнивая значения и , видим, что > , (1442>1400). На основании этого можно сделать вывод, что в рабочих условиях график tгi = f(t) во всех зонах будет поддерживаться за счет подвода рабочей горючей смеси с температурой воздуха 210 0С.
Для дальнейшего расчета принимаем значения температур дыма по температурному графику (см. зад.). Коррекция температурного графика по tгi = f(t) не требуется.
4. Расчет интенсивности внешнего теплообмена в зонах рабочего пространства печи
Записываем значения температур:
== 860 ОС; = 1400 ОС; = 1400 ОС; = 1350 ОС;
= 15 0С; = 860 ОС; = 1200 ОС; = 1230 ОС.
Определяем средний температурный напор между продуктами сгорания топлива и поверхностью садки:
Зона 1:
печь теплообмен горелочный рекуператор
Зона 2:
Зона 3:
Проводим классификацию теплообмена. Теплообмен происходит одновременно тепловым излучением и конвекцией. Лучистый теплообмен преобладает над конвективным. Конвекция составляет 5…15 % лучистого теплообмена.
Теплообмен происходит в системе серых тел (садка, газы, футеровка). При этом наблюдается два результирующих потоков каждой зоне qг-с и qф-с (лучистый поток от продуктов сгорания к садке и от футеровки к садке). Общий поток к поверхности садки q = qг-с + qф-с. Садка уложена плотно и рассматривается как пластина.
Рассчитываем лучистый теплообмен для плотного посада формуле:
приведенный коэффициент лучеиспускания в i-той зоне, Вт/(м2К4):
- коэффициент лучистой теплоотдачи в i-той зоне, Вт/(м2К):
Определяем степень развития кладки wi зон рабочего пространства:
где Fклi, Fмi - площа