Расчет тепловой работы методической толкательной печи

Мой курсач1.doc

ФГАОУ ВПО «Уральский федеральный университет имени первого Президента
России Б.Н. Ельцина»
Кафедра “Теплофизика и информатика в металлургии”
тема: “Расчет тепловой работы методической толкательной печи ”
Пояснительная записка
Рассчитать тепловую работу методической толкательной печи для нагрева
заготовок квадрат 120 с длиной l = 30м из стали марки С3 от начальной
температуры tнач = tм1 = 20 0С до температуры поверхности металла на выходе
tм2 = 1180. Угар металла составляет руг = 13%. Топливо: природный газ с
теплотой сгорания Qнр = 33495 кДжм3. Температура подогретого воздуха tв
= 300 0С. Необходимо определить время нагрева заготовки расход топлива
рассчитать тепловой баланс и выбрать тип горелок.
Пояснительная записка содержит 17 с. 2 табл. 5 библиогр. наимен.
Графическая часть – 1 чертеж формата А0 спецификация 1 лист.
Методическая толкательная ПЕЧЬ ГОРЕНИЕ ТОПЛИВА определение
производительности печи ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС РАСЧЕТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ТЕПЛОВОЙ
РАБОТЫ ТОПЛИВОСЖИГАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА.
Настоящий курсовой проект посвящен выполнению теплотехнических расчетов
горения топлива составлен тепловой баланс работы печи определены основные
теплотехнические показатели работы печи осуществлен выбор топливосжигающих
РАСЧЁТ ГОРЕНИЯ ТОПЛИВА . 7
определение производительности печи ..9
РАСЧЁТ ТЕПЛОВОГО БАЛАНСА И ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ 10 4 Расчёт
показателей тепловой работы печи . ..15
ВЫБОР ТОПЛИВОСЖИГАЮЩИХ УСТРОЙСТВ .16
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ .. . 18
Методическая печь – проходная печь для нагрева металлических
заготовок перед обработкой давлением (прокатка ковка штамповка). В свою
очередь проходной печью называется печь непрерывного действия в которой
нагреваемые заготовки движутся вдоль печи перемещаемые толкателем
рольгангом или другими механизмами. Загрузка и выгрузка проходной печи
производятся через окна в торцовых стенах печи или в боковых стенках вблизи
В методической печи заготовки обычно передвигаются навстречу движению
продуктов сгорания топлива; при таком противоточном движении достигается
высокая степень использования теплоты подаваемой в печь. Заготовки
проходят последовательно три теплотехнические зоны: методическую (зону
предварительного подогрева) сварочную (зону нагрева) и томильную (зону
выравнивания температур в заготовке).
Методические печи классифицируют:
- по числу зон отопления в сварочной зоне плюс методическая зона и
если есть томильная зона (2- 3- 4- 5- зонные);
- по способу транспортирования заготовок (толкательные с подвижными
- по конструктивным особенностям (с нижним обогревом с наклонным
подом с плоским сводом и т.д.).
Методические печи отапливают газообразным или жидким топливом с помощью
горелок или форсунок.
Преимущество многозонных печей перед двухзонными: гибкость в
регулировке режима нагрева и меньший расход топлива при высоком качестве
нагрева металла. Недостаток: усложнение конструкции системы отопления.
Под качеством нагрева понимается: точность получения заданных
температур в конце нагрева величина окисления и обезуглероживания
поверхности заготовок точность сохранения формы заготовок после
воздействия термических напряжений. Ориентировочные значения отдельных
показателей качества: температура нагрева заготовок в методических печах от
00 до 1250°С; перепад температуры в конце нагрева от 400 до 1000 °Сметр
толщины заготовки; количество окислившегося металла от 05 до 2%; толщина
обезуглероженного слоя от 05 до 15 мм.
В данной работе рассматривается толкательная методическая печь с
торцевой выдачей заготовок для длинных заготовок квадратного сечения в
которой реализуется постоянная температура в сечениях и переменная по всей
длине печи. Толкательная печь - методическая печь в которой перемещение
заготовок вдоль печи происходит с помощью внешнего устройства - толкателя.
Это самый простой и недорогой способ транспортирования металла через печь.
Особенностью данной печи является отсутствие вентилятора. Воздух
засасывается за счет разрежения создаваемого активной струей газового
топлива горелок. Кроме этого разрежение создает разогретый рекуператор
который действует как дымовая труба.
В курсовой работе производятся следующие расчеты: горения топлива времени
нагрева металла теплового баланса; производится выбор топливосжигающих
Расчет горения топлива
Теплота сгорания Qнр = 33495 кВт.
Сечение заготовки квадрат со стороной 120 мм.
Длинна заготовки 3 м.
Начальная температура материала 200С.
Конечная температура материала 11800С.
2 Расчёт количества воздуха для 1 м3 природного газа.
Теоретическое природного газа:
Данная печь отапливается природным газом.
Практически необходимое количество воздуха при α=11:
(2) 1.3 Расчёт выхода продуктов сгорания.
Рассчитываем разность между объёмом продуктов сгорания и
количеством воздуха по формуле (Приложение А):
где l1 l2 S1S2 Wp Wгр – поправочные коэффициенты величины которых
определяются в зависимости от вида топлива и теплоты его сгорания.
Теоретический выход продуктов сгорания составит:
Практический выход составит:
4 Расчёт температур горения топлива.
Рассчитываем химическую и физическую энтальпию топлива и воздуха:
где сг –удельная теплоемкость газа; tг – температура
газа. Физическая энтальпия подогретого воздуха:
где Св – средняя теплоемкость воздуха; tв –
температура подогретого воздуха 0С; Lα –
количество воздуха для сжигания единицы топлива.
Избыток воздуха в продуктах горения:
Находим при данных iобщ и t теоретическое значение температуры
горения по it-диаграмме (приложение В):
Энтальпия химического недожога:
Общее балансовое теплосодержание продуктов сгорания iобщ:
Находим балансовое значение температуры горения по it-диаграмме
Полученная температура горения достаточна для обеспечения заданного
технологического процесса так как умноженная на пирометрический
коэффициент для проходных печей [pic] она превосходит температуру
поверхности заготовок: [pic].
Определение производительности печи
Активная длинна пода Lап=20095 мм.
Сечение заготовки квадрат со стороной S=120 мм.
Длинна заготовки 3000 мм.
Плотность металла (=7850 кгм3.
Коэффициент заполнения для толкающих методических печей К=098.
Удельное время нагрева (=74минсм.
2 Определим количество заготовок по всей длине печи:
где S – толщина заготовки;
Lа.п – длинна активного пода;
K – коэффициент заполнения.
3 Определяем массу одной заготовки:
4 Определяем массу всей садки:
5 Определяем время нагрева:
Определяем производительность печи:
[pic] кгч или 1044 кгс.
Расчет теплового баланса И ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ
Теплота сгорания топлива [pic].
Количество воздуха для сжигания 1 м3 газовой смеси Lα=9672 м3м3.
Практический выход (при α = 101) продуктов горения Vα=10672 м3м3.
Теплоемкость уходящих газов Сух г=155 кДжм3К.
Теплоемкость воздуха Св=1315 кДжм3К.
Температура металла начальная tм нач=20[pic].
Среднемассовая температура металла на выходе из печи tм 3=1180 [pic].
Угар металла P = 13 %.
Химический недожог а=002.
Производительность по металлу Pм = 1044 кгс.
) Химическая теплота сжигаемого топлива кВт:
где Qнр – низшая теплота сгорания топлива равная 33495 кДжм3;
В – расход топлива кгс.
) Тепло вносимое подогретым воздухом кВт:
где Lα – действительный расход воздуха на горение м3м3.
) Теплота подогретого топлива:
где tг – температура подогретого топлива 0С;
Сг – удельная теплоемкость топлива 155 кДж(м3*°С).
) Теплота экзотермической реакции:
) Тепло затраченное на нагрев металла кВт:
где Pм – производительность по металлу кгс;
[pic] – средняя теплоёмкость в интервале температура [pic] и [pic].
) Теплота уходящих газов кВт:
) Потери теплоты с химическим недожогом кВт:
где а - доля химического недожога.
) Механический недожог топлива отсутствует.
) Потери теплоты в окружающее пространство кВт:
[pic] - потери с различного рода приспособлениями вносимыми в
рабочее пространство вместе с технологическим материалом кВт;
[pic] – потери с водой которая охлаждает различного рода элементы
1 Потери теплопроводностью через футеровку.
Для упрощения расчетов примем температуры наружных поверхностей
1.1 Потери тепла через свод печи:
площадь свода Fсв = 97857 м2.
Тогда потери тепла через свод печи:
[pic]Вт или 38751 кВт (26)
где по формуле Иванцова [pic] Вт(м2К)
1.2 Потери тепла через стены печи:
площадь стен Fст=16706 м2.
Тогда потери тепла через стены печи:
[pic]Вт или 14225 кВт
1.3. Потери тепла через под:
площадь пода Fпод=8183 м2.
Тогда потери тепла через под печи:
Общие потери тепла через футеровку:
2 Лучистые потери тепла через открытые окна кВт:
[pic] мм2 или 1267 м2.
где Со – коэффициент излучения абсолютно черного тела;
[pic] = 1 для загрузочного окна.
3 Потери тепла с охлаждающей водой.
Площадь поверхности продольных подовых труб составляет Fтр прод=22м2:
Для изолированных труб при средней температуре рабочего пространства
печи Т=11200С: (ПРИЛОЖЕНИЕ Е)
Тогда потери тепла с охлаждающей водой в продольных подовых трубах
Площадь поверхности поперечных подовых труб составляет Fтр
Тогда потери тепла с охлаждающей водой в поперечных подовых трубах
Общее количество тепла теряемое с охлаждающей водой.
Общее количество тепла теряемое в окружающее пространство:
Q6 отсутствует т.к. печь непрерывного действия.
Из уравнения теплового баланса находим расход топлива м3c:
где qв – удельная теплота подогретого воздуха приходящееся на 1 м3
где [pic]кВт – удельная теплота подогретого топлива.
[pic] кВт (35) где q2 - удельные
теплопотери c уходящими газами (на единицу топлива) кДжм3.
где q3 - удельные в следствии химической неполноты сгорания (на единицу
Таким образом при рассчитанном расходе топлива B можно рассчитать все
статьи теплового баланса:
Химическая теплота сжигаемого топлива кВт:
Тепло вносимое подогретым воздухом кВт:
Потери теплоты с отходящими газами кВт:
Потери теплоты с химическим недожогом кВт:
Результаты расчетов заносим в таблицу 1.
Таблица 1 – Тепловой баланс методической печи
Приходные данные кВт % Расходные данные кВт %
Химическое 1708245 9057 Нагрев металла 76060 4030
Физическое 17636 935 Потери с уходящими895757 4747
тепло подогретого газами
Физическое 1581 008 Потери теплоты с 3417 181
тепло подогретого химическом
Потери теплоты с 0 0
Потери тепла 5896 313
Лучистые потери 41374 219
Потери теплоты за 0 0
Итог: 1886186 100 1887001 100
Расчёт показателей тепловой работы печи
Удельный расход условного топлива:
[pic] кг.у.т.т. (37)
Коэффициент использования тепла:
Коэффициент топливный полезного действия:
Удельная производительность печи:
Таблица 2 – Основные показатели
Удельный расход условного топлива кг.у.т.т 5583
Коэффициент использования тепла % 51
Коэффициент топливный полезного действия % 45
Удельная производительность печи кг(м2·ч) 62334
Выбор топливосжигающих устройств
Всего в методической толкательной печи находится 11 топливосжигающих
устройств. Количество горелок в верхней сварочной зоне 3 в нижней
сварочной зоне 4 в томильной зоне 4.
1 В верхней сварочной зоне горелки. Расход
топлива на верхние горелки сварочной зоны составит:
[pic]. По приложению Ж
выбираем диаметр газового сопла: dг=30 мм
По приложению И в верхнюю сварочную зону подобрали
2 В нижней сварочной зоне горелки.
Расход топлива на нижние горелки составит:
[pic]. По приложению
Ж выбираем диаметр газового сопла: dг=40 мм
По приложению И в нижнюю
сварочную зону подобрали горелки ДВС 15040.
3 В томильной зоне горелки.
Расход топлива на горелки томильной зоны
приложению Ж выбираем диаметр газового сопла:
По приложению И в томильную
зону подобрали горелки ДВС 6014.
В данном курсовом проекте был выполнен расчёт горения топлива
определили производительность методической толкательной печи. Были
составлены и рассчитаны все необходимые статьи приходной и расходной части
теплового баланса и на основании этого был определен расход топлива на
горелки с теплотой сгорания Qнр = 33495 кДжм3 (природный газ). Расход
топлива составил В = 051 м3с.
Так же в ходе выполнения курсовой работы были рассчитаны основные
теплотехнические показатели печи: суммарный КПД рабочего пространства печи
равный Σ = 403% топливный КПД равный =450 % коэффициент
использования теплоты равный ит=510 %. При этом удельный расход
топлива составил b = 5583 кг у.тт.
Для обеспечения вычисленных теплотехнических показателей методической
толкательной печи были выбраны горелки ДВС 13030 в верхнюю сварочную зону
печи в нижнюю сварочную зону подобрали горелки ДВС 15040 и в томильную
Расчет горения топлива С.Н.Гущин М.Д.Казяев – Екатеринбург:
УГТУ–УПИ1995. – 48 с.
Теплотехнические расчеты металлургических печей А.С. Телегин –
М.; Металлургия 1982. – 360 с.
Теория практика теплогенерации С.Н.Гущин М.Д.Казяев Ю.В.
Крюченков В.Б. Кутьин В.И. Лобанов Ю.Г. Ярошенко – Екатеринбург: УГТУ-
Сожигательные устройства нагревательных и термических печей.
Справочник. В.Л. Гусовский А.Е. Лифшиц В.М. Тымчак – М.:Металлургия
Дипломное и курсовое проектирование теплотехнических агрегатов:
методические указания к оформлению дипломных и курсовых работ Н.Б.
Лошкарёв А.Н. Лошкарёв Л.А. Зайнуллин – Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ – УПИ
Пропускная способность по газу горелок типа «труба в трубе»
Пропускная способность по воздуху

Техническая характеристика печи.doc

Техническая характеристика печи
№ НАИМЕНОВАНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЕДИН. КОЛИЧЕСТВО
ТИП ПЕЧИ – НАГРЕВАТЕЛЬНАЯ
МЕТОДИЧЕСКАЯ ТРЕХЗОННАЯ С
ДВУХСТОРОННИМ НАГРЕВОМ И ТОРЦЕВОЙ
ПЕЧИ ПО КЛАДКЕ ММ 21460
АКТИВНОГО ПОДА ММ 20095
ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ ПЕЧИ ТЧ 29
УДЕЛЬНЫЙ РАСХОД УСЛОВНОГО
ТОПЛИВА КГ.У.Т.Т 5386
КОЭФФИЦИЕНТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТЕПЛА % 51
УДЕЛЬНАЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ ПЕЧИ КГ(М2Ч) 62334
СРЕДНЕЧАСОВОЙ РАСХОД ПРИРОДНОГО ГАЗА М3Ч 3000
РАСХОД ВОЗДУХА НА ПЕЧЬ М3Ч 30000

ТМП2.cdw

Толкательная методическая
Условные обозначения материалов
электроплавленный корунд
хромомагнезитовый кирпич
красный строительный кирпич
кирпич бу (или половьё)
Изоляция свода муллитокремнеземистыми плитами сорта
МКРП-340-6 (700х500х40) с предварительной заливкой
свода раствором на основе молотого асбеста на водном
растворе жидкогостекла и мертеля.