6. Примерный расчет нагрева металла
Рассчитать нагрев заготовки размером 300х300х11000 из среднеуглеродистой стали. Конечная температура поверхности .
Перед расчетом нагрева металла проводится расчет горения топлива.
6.1. Расчет горения природного газа
Рассчитать расход воздуха, количество и состав продуктов горения природного газа следующего состава:
Воздух подогревается в металлическом рекуператоре до температуры 300С. Влагосодержание сухого газа dГ = 15 г/м3, температура tВ = 30С.
Пересчет состава сухого газа на влажный проводится по формулам (2)–(4):
Аналогично рассчитываем:
Низшая теплота сгорания топлива влажного природного газа составит
Фактический расход воздуха на горение 1 м3 влажного природного газа в соответствии с формулами (8), (13)
При температуре окружающего воздуха tВ = 30С, влагосодержание составляет dВ = 30,3 г/м3 (см. табл. 2).
Принимаем, что газ сжигается горелками внешнего смешивания (см. табл. 3). Тогда коэффициент расхода воздуха принимаем равным n = 1,1. Фактический расход воздуха Ln составит
Количество составляющих продуктов горения топлива рассчитывается в соответствии с формулами правой колонки табл. 4.
Выход продуктов горения составит (15)
Состав влажных продуктов горения определяется по формулам (16):
Плотность продуктов горения в соответствии с составом влажных продуктов горения составит
Для определения теоретической температуры горения, определим теплосодержание продуктов горения с учетом подогрева воздуха по формулам (19), (21):
Содержание свободного воздуха в продуктах горения при n = 1,1 составит
При рассчитанном теплосодержании продуктов горения и содержании в них свободного воздуха, теоретическая температура воздуха рассчитывается по формуле (25):
Результаты расчетов приведены табл. 6.
Таблица 6
Результаты расчета горения топлива
Параметр |
Условное обозначение |
Единица измерения |
Кол-во |
Состав газа: метан |
CH4 |
% |
96 |
этан |
С2Н6 |
% |
2 |
пропан |
С3Н8 |
% |
1,4 |
диоксид углерода |
СО2 |
% |
0,2 |
азот |
N2 |
% |
0,4 |
Влагосодержание: газа |
dr |
г/м3 |
15 |
воздуха |
dв |
г/м3 |
30,3 |
Температура: газа |
tr |
0С |
0 |
воздуха |
tв |
0С |
300 |
Коэффициент расхода топлива |
n |
Доли |
1,1 |
Температура окружающей среды |
tос |
0С |
30 |
Теплота сгорания топлива |
|
кДж/м3 |
36225 |
Фактический расход воздуха |
L |
м3/м3 |
10,97 |
Выход продуктов горения |
V |
м3/м3 |
12,03 |
Состав продуктов горения: |
|
|
|
паров воды |
H2O |
% |
20,52 |
диоксида углерода |
CO2 |
% |
8,64 |
свободного азота |
N2 |
% |
69,5 |
избыточного кислорода |
|
% |
1,68 |
Плотность продуктов горения |
|
кг/м3 |
1,225 |
Теоретическая температура горения |
tr |
0С |
2019 |
Действительная температура горения |
tq |
0С |
1581 |