Конструкторское решение и расчет нагревательной печи
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
?; L2 = 555 мм.
. Расчет металлического трубчатого петлевого рекуператора
Рекуператор предполагаем установить в борове размером 2,2х1,6 м. Предварительно принимаем диаметр труб подогревателя равным 57/49 мм с продольным и поперечным шагом в коридорном пучке 100 мм (s1 = s2 = 100 мм).
Для природного газа с теплотой сгорания имеем:
Общий расход воздуха, поступающего в рекуператор:
где n для трубчатых петлевых рекуператоров равно 0.
Расход продуктов сгорания, поступающих в рекуператор:
Задаемся скоростями теплоносителей, пользуясь табл. 9.7 ([4] стр.397):
Определяем водяные эквиваленты теплоносителей:
Определяем температуру дыма на выходе из рекуператора:
где - температура воздуха на входе в рекуператор;
- температура воздуха на выходе из рекуператора;
- температура продуктов сгорания на входе в рекуператор.
Рассчитываем коэффициент теплоотдачи от дымовых газов к наружной поверхности трубки рекуператора:
Эффективная длина луча в коридорном пучке l = 3,5 d = 3,5 0,057 = 0,2 м. Поправка на коэффициент расхода воздуха (a = 1,1) а = 0,83 (рис. 9.25 [3] стр. 407). Тогда эффективная длина луча l = 0,2 0,83 = 0,166 м.
Определяем парциальные давления излучающих газов СО2 и Н2О (п.4), Па:
Определяем значения и :
Для средней температуры дымовых газов в рекуператоре 781 ОС определяем:
Определяем степень черноты продуктов сгорания в области рекуператора:
Определяем среднюю температуру стенки рекуператора:
Имеем:
Имеем:
Оцениваем режим движения продуктов сгорания в рекуператоре. Для скорости продуктов сгорания 6 м/с режим вынужденного движения - турбулентный.
Коэффициент a1к определяем в соответствии с рис 9.19 ([3] стр. 402):
a1к = a kz kt, где a = 42 Вт/(м2 К); kz = 1 (при z = 10); kt = 0,92.
Записываем:
Коэффициент теплоотдачи:
Рассчитываем теплоотдачу к подогреваемому воздуху-окислителю. Полагаем, что при скорости воздуха в трубке рекуператора, равной 12 м/с, режим будет турбулентным.
Эквивалентный диаметр канала dэ = dтр = 0,049 м.
Используя значения wв = 12 м/с, dэ = 0,049 м, в соответствии с рис. 9.16 ([3] стр. 399) для турбулентного режима находим: a = 37 Вт/(м2 К); kt0 = 1,1; ktн= 0,92; kL=1 (при L/dэ>40).
Вычисляем:
Определяем коэффициент теплопередачи между теплоносителями:
Определяем безразмерную температуру подогрева воздуха:
Определяем величину:
Используя значения и по рис. 9.12 а ([3] стр. 395) для перекрестно-противоточного тока определяем:
Площадь сечения борова (2,2 1,6) м2 позволяет разместить петлевой рекуператор с длиной трубки l = 2 м.
Определяем поверхность теплообмена одной трубки:
Определяем общее число трубок, составляющих поверхность теплообмена рекуператора:
По ширине борова можно разместить n2 =1,6/0,1 = 16 трубок (поперек хода газов s2 = 100 мм).
Число рядов по ходу газов n1 = 114/16 = 7,125. Принимаем n1=8.
Определяем суммарные площади живых сечений для прохода теплоносителей:
Определяем средние секундные расходы теплоносителей при температурах и :
Фактические значения скоростей теплоносителей при компоновке в коридорный пучок n1 n2 = трубок:
Сравнивая фактические скорости теплоносителей = 4,7 м/с и = 9,92 м/с, полученные в результате расчета, с принятыми ранее (соответственно 6 и 12 м/с), можно сделать вывод о том, что нет необходимости производить перерасчет рекуператора.
. Автоматическое регулирование тепловой нагрузки печи
Промышленная печь представляет собой объект, который трудно поддается авторегулированию. Это объясняется спецификой технологии нагрева и термической обработки металла. Поэтому разработанные и используемые в настоящее время схемы могут быть отнесены к схемам частичного автоматического регулирования тепловых процессов, сопутствующих нагреву. В них фактически отсутствуют элементы автоматического регулирования тепловой мощности и качества нагреваемого металла.
Работа современных пламенных проходных термических и нагревательных печей не представляется без эффективно действующих схем автоматического регулирования, т.к. изменение производительности печи, номенклатуры изделия или заготовки, подвергающихся тепловой обработке, вызывает одновременное изменение многих параметров, характеризующих температурный и тепловой графики и экономичность ее работы.
К регулируемым величинам, определяющим режим работы печи и качество нагреваемого металла, следует отнести температуру рабочего пространства печи, соотношение "топливо-воздух", давление в печи, скорость и температуру нагрева заготовки или изделия.
Регулирование температуры газов в зоне в той или иной степени обуславливает косвенное регулирование температуры поверхности металла.
Схемами предусмотрена защита рекуператора от пережога, регулирование температуры и давления газа, сигнализация падения давления и контроль параметров тепл