- •Содержание
- •Техническое задание
- •Теоретическое введение
- •1. Расчет горения топлива
- •. Пересчет состава топлива
- •Объем воздуха и продуктов полного сгорания
- •Низшая теплота сгорания
- •Температура горения топлива
- •2.Расчет теплообмена в рабочем пространстве печи
- •2.1. Режим нагрева заготовок
- •Расчет внешнего теплообмена в рабочем пространстве печи
- •2.3. Расчет нагрева металла
- •Нагрев металла в методической зоне (участок ι)
- •Участок сварочной зоны с монолитным подом (участок ιι”)
- •Участок сварочной зоны с двухсторонним обогревом (участок ιι’)
- •2.4. Расчет основных размеров
- •3. Тепловой баланс печи Приход тепла
- •Расход тепла
- •4. Основные теплотехнические показатели работы печи
- •5. Аэродинамический расчет
- •5.1 Расчет дымового тракта
- •5.2 Расчет дымовой трубы
- •6. Расчет топливосжигающих устройств
- •Литература
1. Расчет горения топлива
. Пересчет состава топлива
Для газового топлива пересчет объемного состава газа с сухого на влажный проводится по формуле:
где – влагосодержание газа, г/м3 г/м3
– содержание компонента, %
Объем воздуха и продуктов полного сгорания
Теоретический расход сухого кислорода:
Теоретический расход сухого окислителя:
где O2ок – объемное содержание O2 в окислителе, %
Для атмосферного воздуха =21 %.
Расход сухого окислителя при
Расход сухих трехатомных газов:
Теоретический выход азота:
где – объемное содержание азота в окислителе, %. Для атмосферного воздуха в окислителе N2ок=79 %.
Теоретический выход водяных паров:
где – влагосодержание окислителя, г/м3, которое для природного газа равно 0,13 г/м3.
Выход продуктов полного сгорания при
Объемный состав продуктов полного сгорания
Плотность продуктов сгорания при нормальных условиях
Низшая теплота сгорания
Температура горения топлива
Химическая энтальпия продуктов сгорания
где – недожог топлива, кДж/м3 ( )
– физическое тепло, вносимое воздухом и газом
При t=450 0С изобарная теплоемкость воздуха: Сp = 1,335 кДж/(м3 К)
Тогда энтальпия воздуха
Энтальпия продуктов сгорания
Энтальпия одного м3 продукта сгорания
Выбираем для расчета температуру продуктов сгорания от 500 °С до 2500 °С:
По полученным значениям строим график зависимости энтальпии 1м3 продуктов сгорания от температуры (рис. 1)
Графически определяем расчетную температуру, соответствующую
iобщ =3498, 617 кДж/м3
tрасч=1400 oC
Действительная температура горения
где – опытный пирометрический коэффициент ( )
Рис.1. Зависимость i=f(t)
2.Расчет теплообмена в рабочем пространстве печи
2.1. Режим нагрева заготовок
Расчет нагрева заготовок проводится в предположении:
симметричного температурного поля в заготовке в зонах с двухсторонним обогревом;
постоянной температуры газов в сварочной зоне.
Расчет внешнего теплообмена в рабочем пространстве печи
Ширина рабочего пространства:
где n – число рядов заготовок
– расстояние между рядами заготовок или между торцами заготовок и боковыми стенками печи, м
l – длина заготовки, м
Средняя высота рабочего пространства печи принимаем :
в сварочной зоне: hсв = 2 м
в методической зоне: hмет = 1,5 м
Площадь пода печи:
где Lсв , Lмет – соответственно длины сварочной и методической зон, м
Внутренняя поверхность стен и свода в сварочной и методической зонах
Суммарная поверхность кладки и металла, окружающих газовый объем
Объем заполняемого газом рабочего пространства в сварочной и методической зонах:
Средняя эффективная длина луча в сварочной и методической зонах:
Парциальное давление газов:
Степень черноты газов ε и ε в сварочной и методической зонах определяем по приложениям 5 и 6.
ε = 0,12;
ε = 0,14;
ε = 0,12;
ε = 0,14;
Температуру газов в сварочной зоне считаем постоянной, предварительно её можно принять на 50 выше температуры поверхности металла в конце нагрева.
Температура газов в сварочной зоне:
Средняя температура газов в методической зоне:
где температура уходящих газов ( ).
Степень черноты газов продуктов сгорания для сварочной и методической зоны в сварочной и методической зоны
где - поправочный коэффициент, учитывающий совместное действие CO2 и Н2О (определяем по приложению 7).
Угловой коэффициент излучения кладки на металл в сварочной и методической
зонах
Общая степень черноты системы газ-кладка-металл:
в сварочной зоне:
в методической зоне:
где степень черноты металла εм=0,8
Приведенный коэффициент излучения от газов и кладки металла:
, Вт/м2 ·К4
, Вт/м2 ·К4
Среднее значение приведенного коэффициента излучения:
, Вт/м2 ·К4