29

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Нижегородский государственный архитектурно – строительный университет»

(ННГАСУ)

Факультет инженерно-экологических систем и сооружений

Кафедра теплогазоснабжения

Расчетно – графическая работа

на тему: "Расчет промышленной печи"

Выполнил:

студент 4 курса гр. ТЭ-01 Медведева Е.И.

Руководитель: Пузиков Н.Т.

Нижний Новгород

2013г.

Содержание

1.Исходные данные.....................................................................................................3

2.Расчет горения топлива............................................................................................4

3.Определение времени нагрева металла..................................................................5

4.Предварительное определение основных размеров печи....................................5

5.Определение эффективной толщины газового слоя.............................................6

6.Определение времени нагрева заготовок в методической зоне..........................6

7.Определение времени нагрева заготовок в 1 сварочной зоне.............................9

8.Определение времени нагрева заготовок во 2 сварочной зоне..........................10

9.Определение времени нагрева заготовок в томильной зоне..............................11

10.Определение основных размеров печи..............................................................12

11.Тепловой баланс печи..........................................................................................12

12.Подбор горелок.....................................................................................................15

13.Расчет рекуператора…………………………………………………………….16

14.Определение потерь напора дымовых газов в дымовом тракте методической печи………………………………………………………………………………….21

Список литературы....................................................................................................26

1.Исходные данные

Рассчитать четырех зонную металлическую печь производительностью P = 135 т/ч с нижним обогревом, предназначенную для нагрева слябов заданного сечения до конечной температуры. Топливо - природный газ. Воздух подогревается в керамическом блочном рекуператоре до 450 °С:

-материал сляба - сталь 08;

-размеры заготовок L × B × h = 3500 × 600 × 300;

-конечная температура нагрева заготовки - 1180;

Состав природного газа, %

Метан	Этан	Пропан	Бутан	Пентан	Углек. газ	Азот
CH4	C2H6	C3H8	C4H10	C5H12	CO2	N2
80,8	8,8	3,9	1,8	0,4	0,8	3,5

2.Расчет горения топлива

1. Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания:

V₀ = 0,0476∙ (2∙ CH₄+3,5∙ C₂H₆+5∙ C₃H₈+6.5∙ C₄H₁₀+8∙ C₅H₁₂); м³/ м³

V₀ = 0,0476∙ (2∙ 80,8+3,5∙ 8,8+5∙ 3,9+6,5∙ 1,8+8∙ 0,4) = 10,796 м³/ м³

2. Объём трёхатомных газов:

V_CO2= 0,01 (СО₂ +∑ m C_mH_n); м³/ м³

V_CO2= 0,01 (0,8+80,8+2∙8,8+3∙3,9+4∙1,8+5∙0,4) = 1,201 м³/ м³

3. Теоретический объем азота в продуктах сгорания при сжигании газа:

V_N2=0,79∙V₀ + 0.01∙N₂; м³/ м³

V_N2=0,79 ∙ 10,796 + 0,01 ∙ 3,5 = 8,56 м³/ м³

4. Теоретический объём водяных паров при сжигании газа:

V⁰_H20 = 0,01 ∙(2∙CH₄+3∙ C₂H₆+4∙ C₃H₈+5 ∙ C₄H₁₀+6∙ C₅H₁₂); м³/ м³

V⁰_H20 = 0,01 ∙(2∙80,8+3∙ 8,8+4∙ 3,9+5 ∙ 1,8+6∙ 0,4) = 2,15 м³/ м³

5. Избыточный объём воздуха:

V_изб = (α-1) ∙ V₀; м³/ м³

V_изб = (1,1-1) ∙ 10,796 = 1,08 м³/ м³

6. Избыточный объем водяных паров

V_H2O^изб = 0,016 ∙ (α-1) ∙ V₀; м³/ м³

V_H2O^изб = 0,016 ∙ (1,1-1) ∙ 10,796 = 0,017 м³/ м³

6. Объём сухих продуктов сгорания:

V_сг = V_CO2+V_N2+V_изб; м³/ м³

V_сг = 1,201+8,56+1,08 = 10,84 м³/ м³

7. Суммарный объем продуктов сгорания:

∑V_г = V_сг+V⁰_H20+V_H20^изб; м³/ м³

∑V_г = 10,84+2,15+0,017 = 13,01 м³/ м³

8. Объем водяных паров в дымовых газах:

∑V_H20 = V⁰_H20+V_H20^изб; м³/ м³

∑V_H20 = 2,15+0,017 = 2,167 м³/ м³

9. Парциальное давление водяных паров, углекислотного газа:

P_H20 =∑V_H20/∑V_г =2,167/13,01 = 0,167 кПа;

P_СО2 = V_CO2/∑V_г = 1,201/13,01 = 0,09 кПа

Низшая теплота сгорания:

Q_H = 358∙CH₄+638∙C₂H₆+913∙C₃H₈+1190∙C₄H₁₀+1465∙C₅H₁₂; кДж/м³

где CH₄, C₂H₆, C₃H₈, C₄H₁₀, C₅H₁₂ - содержание в природном газе метана, этана, пропана, бутана, пентана в % по объему;

358, 638, 913, 1190, 1465 - низшая теплота сгорания метана, этана, пропана, бутана, пентана на 1% горючего компонента, содержащегося в природном газе.

Q_H = 358∙80,8+638∙8,8+913∙3,9+1190∙1,8+1465∙0,4 = 40829,5 кДж/м³

3.Определение времени нагрева металла

Принимаем температуру уходящих газов 950°С. Температура в томильной зоне на 50°С выше температуры нагрева металла.

Так как основным назначением методической зоны является медленный нагрев металла до состояния пластичности, температура центра металла при переходе из методической зоны в сварочную должна быть около 500°С.

Разность температур между поверхностью и серединой заготовки для методической зоны прокатных печей могут быть:

∆t = 700∙S, °С

S = 0,5∙δ = 0,5∙0,3 = 0,15 м

где δ - меньший размер сляба, м.

∆t = 700∙0,15 = 105°С

Таким образом, температура поверхности сляба в конце методической зоны около 600°С.