Расчет горения топлива. Определение параметров нагрева металла и теплообмена в печи: в методической, сварочной зоне, время томления металла. Тепловой баланс: расход топлива и тепла, неучтенные потери тепла. Расчет рекуператора для подогрева воздуха.
Низшую теплоту сгорания газов Q находим по формуле: Q =127,7?CO 108?H2 358?CH4 590?C2H4 555?C2H2 636?C2H6 913?C3H8 1185?C4H10 1465?C5H12 234?H2S 1.3 Для определения калориметрической температуры горения необходимо найти энтальпию продуктов сгорания: , 1.13 где ів - энтальпия воздуха при температуре 350 ОС, 463,75 КДЖ/м3. Зададим температуру тк"=1900 ОС и при этой температуре находим энтальпию продуктов сгорания: 1.14 Зададим температуру тк""=2000 ОС и при этой температуре находим энтальпию продуктов сгорания (формула 14 при t=2000 OC): Таблица 9. Температуру уходящих из печи дымовых газов принимаем равной тух=1050 ОС; температуру печи в томильной зоне на 50 ОС выше температуры нагрева металла, т.е.Выбор конструкции методической печи и графика нагрева зависит от толщины заготовки, пластичности металла в холодном состоянии и теплофизических свойств нагреваемого металла. Скорость повышения температуры металла в начале его нагрева в первую очередь зависит от того, какова температура в начале методической зоны, при которой проводится посад холодного металла.
Введение
Методические толкательные печи до самого последнего времени удовлетворяли требованиям по производительности и удельному расходу тепла. В последнее время наметилась прогрессивная тенденция к увеличению длины заготовок и, как следствия, к увеличению ширины нагревательных печей, что значительно усложняет их эксплуатацию, особенно удаление окалины с пода печи. Поэтому, несмотря на то, что в прокатных цехах в настоящее время основным типом нагревательных печей являются толкательные методические печи, перспективы их дальнейшего распространения ограничены. Расширяется применение более совершенных печей с шагающими балками, которые могут работать так же, как и толкательные печи, в режиме методического нагрева.
При нижнем обогреве вдоль печи прокладывают специальные глиссажные (водоохлаждаемые) трубы, по которым движется металл. Изза охлаждающего действия глиссажных труб, в нижнюю часть сварочной зоны печи необходимо подавать больше тепла, чем в верхнюю.
Глиссажные трубы выполняют только в методической и сварочной зонах. В местах соприкосновения заготовки с водоохлаждаемыми трубами металл прогревается хуже и на его поверхности образуются темные пятна. Поэтому в трехзонных печах с нижним обогревом томильная зона предназначена не только для выравнивания температуры по толщине металла, но и для ликвидации темных пятен на нижней поверхности заготовки, и в ней глиссажных труб нет.
Задание
Рассчитать и вычертить методическую печь для нагрева заготовок при следующих условиях: Таблица 1. Данные
- количество отапливаемых зон 3
- марка стали 3СП
- сечение заготовки 300 200
- длина заготовки 4,5 м
- температура посада 0 ОС
- температура выдачи 1245 ОС
- производительность печи 160 т/ч
- температура нагрева газа 0 ОС
- температура нагрева воздуха 350 ОС
- топливо: смесь коксового и доменного газов
- теплота сгорания топлива 8,793 МДЖ/м3
- влажность коксового газа 21 г./м3
- влажность доменного газа 27 г./м3
- коэффициент расхода воздуха 1,1
Таблица 2. Процентный состав сухих коксового и доменного газов
Сухие газы, % CO CO2 H2 CH4 N2 O2 C2H4 ? коксовый газ 5,83 2,35 51,4 20,55 17,09 1,48 1,3 100 доменный газ 27,35 9,25 3,34 1,10 58,96 - - 100
1. Расчет горения топлива
Таблица 3. Процентный состав сухих коксового и доменного газов
Для определения калориметрической температуры горения необходимо найти энтальпию продуктов сгорания: , 1.13 где ів - энтальпия воздуха при температуре 350 ОС, 463,75 КДЖ/м3.
КДЖ/м3.
Зададим температуру тк"=1900 ОС и при этой температуре находим энтальпию продуктов сгорания: 1.14
Таблица 8. Энтальпия продуктов сгорания при t=1900 OC i КДЖ/м3
СО2 4634,76
Н2О 3657,85
N2 2808,22
O2 2971,30
КДЖ/м3.
Зададим температуру тк""=2000 ОС и при этой температуре находим энтальпию продуктов сгорания (формула 14 при t=2000 OC): Таблица 9. Энтальпия продуктов сгорания при t=2000OC i КДЖ/м3
СО2 4910,51
Н2О 3889,72
N2 2970,25
O2 3142,76
КДЖ/м3.
Теперь определим калориметрическую температуру горения смешанного газа рассматриваемого состава в заданных условиях: 1.15
2.1 Время нагрева металла металл нагрев рекуператор печь
Температуру уходящих из печи дымовых газов принимаем равной тух=1050 ОС; температуру печи в томильной зоне на 50 ОС выше температуры нагрева металла, т.е. 1295 ОС. Распределение температур по длине печи представлено на рис. 1.
Рис. 1 Распределение температур по длине печи
Поскольку основным назначением методической зоны является медленный нагрев металла до состояния пластичности, то температура в центре металла при переходе из методической в сварочную зону должна быть порядка 400-500 ОС.
Разность температур между поверхностью и серединой заготовки для методической зоны печей прокатного производства можно принять равной: ?t=t(ПОВ)-t(Ц)=(700-800)·S, 2.1.1 где S - расчетная толщина изделия, м.
В рассматриваемом случае двухстороннего нагрева S=0,55?d=0,55?0,20=0,11 м.
?t=700·0,11=77 ОC.
Т.е. следует принять температуру поверхности металла в конце методической зоны равной 500 ОС.
Определим ориентировочные размеры печи. При двурядном расположении заготовок ширина печи будет равна: B=2•l 3•a, 2.1.2 где a=0,2 - зазоры между блюмами и стенками печи, м;
l - длина блюма, м.
B=2•4,5 3•0,2=9,6 м.
В соответствии с рекомендациями высоту печи принимаем равной: в методической зоне - 1,6 м, в сварочной зоне - 2,8 м, в томильной зоне - 1,65 м.
Находим степени развития кладки (на 1 м длины печи) по формуле: , 2.1.3 где H - высота печи для различных зон, м.
Для методической зоны м.=(2·1,6 9,6)/4,5=2,84 м.
Для сварочной зоны св.=(2·2,8 9,6)/4,5=3,38 м.
Для томильной зоны т.=(2·1,65 9,6)/4,5=2,87 м.
Определим эффективную длину луча по формуле: 2.1.4
методическая зона м;
сварочная зона м;
томильная зона м.
2.2 Определение времени нагрева металла в методической зоне
Находим степень черноты дымовых газов ?гм при средней температуре тг=0,5·(1459,06 1050)= 1255 ОС.
Парциальные давления CO2 и H2O равны: PCO2=98,1·0,1114=10,93 КПА;
PH2O=98,1·0,1634=16,03 КПА;
PCO2·Sэфм =10,93·2,47=27,0 КПА·м;
PH2O·Sэфм =16,03·2,47=39,57 КПА·м.
По номограммам на рис. 9-11 [2] находим: ?CO2=0,12; ?"H2O=0,16; ?=1,059.
?гм=?CO2 ?·?"H2O 2.2.1
?гм =0,12 1,059·0,16=0,3.
Приведенная степень черноты рассматриваемой системы равна: , 2.2.2
Степень черноты металла принимаем равной ?м=0,8.
.
Средний по длине методической зоны коэффициент теплоотдачи определяем по формуле: , 2.2.3 где C0=5,7 Вт/(м2·K) - константа излучения абсолютно черного тела.
Вт/(м2·K).
Для среднеуглеродистой стали при средней по массе температуре металла: 2.2.4
.
По приложению VIII [2] находим коэффициенты теплопроводности ?=47,45 Вт/(м·K) и температуропроводности а=10,20·10-6 м2/с.
Определяем температурный критерий q и критерий Bi по формулам: qпов 2.2.5 qпов= .
, 2.2.6 где S - прогреваемый слой, м.
.
По найденным значениям q и Bi по номограммам на рис. 17 [2] для поверхности пластины находим критерий Фурье F0=0,90. Тогда время нагрева металла в методической зоне печи равно: 2.2.7 с., 0,3 ч.
Находим температуру центра блюма в конце методической зоны. Согласно номограмме на рис. 19 [2] для центра пластины при F0=0,90 и Bi=0,41 температурный критерий qц=0,76. Теперь найдем температуру центра блюма в конце зоны: ТЦКОН=ТГ-QЦ·(ТГ-ТЦНАЧ) 2.2.8
ТЦКОН=1255-0,76·(1255-0)=301,2 ОС.
2.3 Определение времени нагрева металла в сварочной зоне
Находим степень черноты дымовых газов ?гсв при температуре тг=1459,06 ОС.
Парциальные давления CO2 и H2O равны: PCO2=98,1·0,1114=10,93 КПА;
PH2O=98,1·0,1634=16,03 КПА;
PCO2·Sэфм =10,93·3,9=42,63 КПА·м;
PH2O·Sэфм =16,03·3,9=62,54 КПА·м.
По номограммам на рис. 9-11 [2] находим: ?CO2=0,12; ?"H2O=0,19; ?=1,06.
?гсв=?CO2 ?·?"H2O 2.3.1
?гсв=0,12 1,06·0,19=0,32.
Приведенную степень черноты сварочной зоны находим по формуле: , 2.3.2
Степень черноты металла принята равной ?м=0,8.
.
Примем температуру металла в конце сварочной зоны: тповкон=1245 ОС, тцкон=1145 ОС.
Средний по длине методической зоны коэффициент теплоотдачи определяем по формуле: , 2.3.3
Вт/(м2·K).
Находим среднюю по сечению температуру металла в начале сварочной (в конце методической) зоны: =тпов- ·(тпов-тц) 2.3.4
=500- ·(500-301,2)=367,49 ОС.
Находим температурный критерий для поверхности блюмов по формуле: qпов 2.3.5 qпов= .
При средней температуре металла: 2.3.6
ОС.
Согласно приложению VIII [2] находим теплопроводность среднеуглеродистой стали ?=26,2 Вт/(м·K) и температуропроводность а=5,0·10-6 м2/с.
Отсюда по формуле: 2.3.7
.
По найденным значениям q и Bi по номограммам рис. 17 [2] для поверхности пластины находим критерий Фурье F0=0,95. Тогда время нагрева металла в сварочной зоне печи равно по формуле: 2.3.8
=2299,0 с.=0,64 ч.
Находим температуру центра блюма в конце сварочной зоны. Согласно номограмме рис. 19 [2] для центра пластины при F0=0,95 и Bi=2,0 температурный критерий qц=0,40. Теперь найдем температуру центра блюма в конце сварочной зоны по формуле: тцкон=ТГ-qц·(ТГ-тцнач) 2.3.9 тцкон=1459,06-0,40·(1459,06-367,49)=1021,72 ОС.
2.4 Определение времени томления металла
Перепад температур по толщине металла в начале томильной зоны составляет ?tнач=1245-1021,72=223,28 ОC. Допустимый перепад температур в конце нагрева составляет ?tкон=50 ОC. Степень выравнивания температур равна: 2.4.1
.
При коэффициенте несимметричности нагрева, равном ?=0,55 критерий F0 для томильной зоны согласно номограмме на рис. 14 (кривая 3) [2] равен F0=1,15. При средней температуре металла в томильной зоне равной: 2.4.2
ОС.
Согласно приложению VIII [2] находим теплопроводность среднеуглеродистой стали ?=29,7 Вт/(м·K) и коэффициент температуропроводности а=5,57·10-6 м2/с.
Тогда время томления металла равно: 2.4.3
=2488,11 с.=0,69 ч.
Полное время пребывания металла в печи равно: ?=?м ?св ?т=1067,65 2299,0 2488,11=5854,76 с.= 1,63 ч.
3. Определение основных размеров печи
Для обеспечения производительности 160 т/ч=44,44 кг/с, в печи одновременно должно находится следующее количество металла: G=P·? 3.1
G=44,44·5854,76 =260186 кг.
Масса одной заготовки равна: g=b·?·l·?, 3.2 где l=4,5 м - длина заготовки, b=0,3 м - ширина заготовки, ?=0,2 м - толщина заготовки, ?=7850 кг/м3 - плотность заготовки. g=0,3·0,2·4,5·7850=2120 кг.
Количество заготовок, одновременно находящихся в печи: n=G/g 3.3 n=260186/2120=123 штук.
При двурядном расположении заготовок общая длина печи равна: L=b•n/2 3.4
L=0,2•123/2=12,3 м.
Площадь пода равна: F=B·L 3.5
F=9,6·12,3=118,08 м2.
Высоты отдельных зон печи оставляем теми же, что были приняты при ориентировочном расчете. Длину печи разбиваем на зоны пропорционально времени нагрева металла в каждой зоне.
3.6
Длина методической зоны Lm= м.
Длина сварочной зоны Lсв= м.
Длина томильной зоны Lt= м.
4. Тепловой баланс
При проектировании печи за определением основных размеров следует конструктивная проработка деталей. Поскольку в данной работе такая проработка не проводится, некоторые статьи расхода тепла, не превышающие 5% от всего расхода, будем опускать.
4.1 Приход тепла
Тепло от горения топлива
Qхим=B·Qнр, 4.1.1.1 где B - неизвестная величина расход топлива, м3/с, при нормальных условиях.
Qхим=8793·B КВТ.
Тепло, вносимое подогретым воздухом
Qв=B·ів·Vв 4.1.2.1
Qв=463,75 ·2,24·B =1038,8·B КВТ.
Тепло экзотермических реакций
Принимая, что угар металла составляет 1% имеем
Qэкз=5650·P·a, 4.1.3.1 где a - угар металла, P - производительность печи.
Qэкз=5650·44,44·0,01 =2510,86 КВТ.
4.2 Расход тепла
Тепло, затраченное на нагрев металла
Qпол=Р·(імкон-імнач), 4.2.1.1 где імкон=851,6 КДЖ/кг - энтальпия среднеуглеродистой стали при тмкон=1245 ОС імнач=0 КДЖ/кг - энтальпия среднеуглеродистой стали при тмнач=0 ОС.
Qпол=44,44·(851,6-0)=37845 КВТ.
Тепло, уносимое уходящими дымовыми газами
Qyx=B·Vп.с·іп.с. 4.2.2.1
Энтальпию продуктов сгорания при температуре тух=1050 ОС находим с использованием приложения II [2].
Таблица 10. Энтальпия дыма и его составляющих при тух=1050 ОС
Газ Энтальпия, КДЖ/(м3)
CO2 345,63
H2O 213,11
N2 1119,35
O2 27,24
Суммарная энтальпия, іп.с 1705,33
Qyx=3,02·1705,33· B =5150,1·B КВТ.
Потери тепла теплопроводностью через кладку
Потерями тепла через под в данной работе пренебрегаем. Рассчитываем только потери тепла через свод и стены печи.
Потери тепла через свод
Площадь свода принимаем равной площади пода Fсв=118,08 м2; толщина свода ?к=0,3 м, материал - каолин. Принимаем, что температура внутренней поверхности свода равна средней по длине печи температуре газов, которая равна: Г=(1050 1459,06 1245 20)/3= 1258,02 ОС.
Если считать температуру окружающей среды равной ток=30 ОС, то температуру поверхности однослойного свода можно принять равной тнар=340 ОС.
При средней по толщине температуре свода тк=0,5·(1258,02 340)= 799,21 ОС коэффициент теплопроводности каолина согласно приложения XI [1] равен: ?к=1,75 0,00086·tк=1,75 0,00086·799,21=2,44 Вт/(м·K).
Тогда потери тепла определим по формуле
, 4.2.3.1.1 где ? определяется по формуле: ?=1,3·(10 0,06·тнар) 4.2.3.1.2 ?=1,3·(10 0,06·340)=39,52 Вт/(м2·К).
КВТ.
Потери тепла через стены печи
Стены печи состоят из слоя шамота толщиной ?ш=0,345 м и слоя диатомита толщиной ?д=0,115 м.
Наружная поверхность стен определяется по формуле: F=2·L·2?h 4.2.3.2.1 методическая зона: Fm=2·2,24·2?1,6=14,34 м2;
сварочная зона: Fсв=2·4,83·2?2,8=54,1 м2;
томильная зона: Ft=2·5,23·2?1,65= 34,52 м2.
Площадь торцов печи определяется по формуле: Fторц=[B 2·(?ш ?д)]·(2·hm ht) 4.2.3.2.2
Полная площадь стен равна: Fct=14,34 54,1 34,52 51,02=153,98 м2.
Для вычисления коэффициентов теплопроводности, зависящих от температуры, необходимо найти среднее значение температуры слоев. Средние температуры слоев шамота и диатомита равны: , 4.2.3.2.3
, 4.2.3.2.4 где t" - температура на границе раздела слоев, ОС;
тклнар - температура наружной поверхности стен, которую можно принять равной 160 ОС.
Тепло экзотермических реакций 2511 (2,42) Потери тепла теплопроводностью через кладку 1159,57 (1,11)
Потери тепла с охлаждающей водой 10156,46 (9,76)
Неучтенные потери 1697,4 (1,63)
Итого 104076,041 (100) Итого 104058,43 (100)
Удельный расход тепла на нагрев 1 кг металла:
4.2.6.2
КДЖ/кг.
5. Расчет рекуператора для подогрева воздуха
Исходные данные для расчета: на входе в рекуператор твн=0 ОС, на выходе твк=350 ОС. Температура дыма на входе в рекуператор тдн=1050 ОС.
Расход газа на отопление печи B=10,33 м3/с. Расход воздуха на горение топлива Vв=10,33·2,24=23,14 м3/с. Количество дымовых газов на входе в рекуператор Vд=10,33·3,02=31,24 м3/с.
Таблица 12. Процентный состав дымовых газов
CO2 H2O N2 O2
% 11,14 16,34 71,11 1,41
Выбираем керамический блочный рекуператор. Материал блоков - шамот, марка кирпича Б-4 и Б-6 (табл. 19 [2]). Величину утечки воздуха в дымовые каналы принимаем равной 10%.
Тогда в рекуператор необходимо подать следующее количество воздуха: Vвн=Vв/0,9 5.1
Vвн=23,14/(1-0,1)=25,72 м3/с.
Количество потерянного в рекуператоре воздуха: ?VВ= Vвн -Vв 5.2
?VВ=25,72-23,14=2,57 м3/с.
Среднее количество воздуха: =(Vвн Vв)/2 5.3
=(25,72 23,14)/2=24,43 м3/с.
Количество дымовых газов, покидающих рекуператор (с учетом утечки воздуха) равно: Vдк=Vд ?VВ 5.4
Vдк=31,24 2,57=33,81 м3/с.
Среднее количество дымовых газов: =(Vд Vдк)/2 5.5
=(31,24 33,81)/2=32,52 м3/с.
Составим уравнение теплового баланса рекуператора, учитывая потери тепла в окружающую среду, равные 10% и утечку воздуха в дымовые каналы, используя формулу: Q=0,9· ·(сдн·тдн-сдк·тдк)= ·(свк·твк-свн·твн) ?VВ·(свд·тдк-свн·твн), 5.6 где свн, свк - удельные теплоемкости воздуха при твн и твк соответственно;
свд - удельная теплоемкость воздуха при температуре тдк.
Для решения этого уравнения необходимо определить удельную теплоемкость дымовых газов на входе и на выходе из рекуператора.
Находим удельные теплоемкости дымовых газов при заданных температурах (приложение I [2]).
Зададим температуру дымовых газов на выходе из рекуператора: тдк=650 ОС.
Таблица 13. Теплоемкость дыма и его составляющих при тдк=650 ОС
Газ Теплоемкость, КДЖ/(м3·K)
CO2 0,23
H2O 0,26
N2 0,96
O2 0,02
Суммарная теплоемкость, сдк 1,48
Таблица 14. Теплоемкость дыма и его составляющих при тдн=1050 ОС
Теперь решая уравнение относительно тдк получим: 0,9·32,52·(1,54·1050-1,48·тдк)=24,43·1,32415·350 2,57·1,3654·тдк тдк=768,9ОС.
В принятой конструкции рекуператора схема движения теплоносителей - перекрестный ток. Среднюю разность температур находим по формуле: ?t=?tпрот·??T, 5.7
Определив среднелогарифмическую разность температур для противоточной схемы движения теплоносителей по формуле: 5.8
.
Найдя поправочные коэффициенты
, , по номограмме на рис. 23 [2] находим ??T=0,98.
Тогда 733,4·0,98=718,73 ОС.
Для определения суммарного коэффициента теплопередачи согласно табл. 28 [1] примем среднюю скорость движения дымовых газов ?д0=1,2 м/с, а среднюю скорость движения воздуха ?в0=1,5 м/с.
Учитывая, что эквивалентный диаметр воздушных каналов равен (табл. 19 [2]) dв=0,055 м=55 мм, по графику 26 [2] находим значение коэффициента теплоотдачи конвекцией на воздушной стороне: ?вконв’=12,14 Вт/(м2?К).
Или с учетом шероховатости стен: ?вконв=1,1·12,14=13,4 Вт/(м2?К).
Коэффициент теплоотдачи на дымовой стороне находим по формуле: ?д=?дконв ?дизл 5.9
Учитывая, что гидравлический диаметр канала, по которому движутся дымовые газы равен (табл. 19 [2]) dд=0,21 м, по графику на рис. 26 [2] находим коэффициент теплоотдачи конвекцией на дымовой стороне: ?дконв’=6,4 Вт/(м2?К).
Или с учетом шероховатости стен: ?дконв=1,1·6,4=7,04 Вт/(м2?К).
Величину коэффициента теплоотдачи излучением на дымовой стороне определяем для средней температуры дымовых газов в рекуператоре, равной: 0,5·(1050 768,9)=909,5 ОС.
Эффективная длина луча в канале равна: 0,9·0,21=0,189 м.
Получим: PCO2·Sэф=10,93·0,189=2,66 КПА·м;
PH2O·Sэф=16,03·0,189=3,03 КПА·м.
По номограммам на рис. 9-11 [2] при 909,5ОС находим
=0,066; =0,055; ?=1,08;
=0,066 1,08·0,055=0,13.
Коэффициент Агаза-стенок: 5.10
.
Учитывая, что при степени черноты стен рекуператора 0,8, их эффективная степень черноты равна 0,5·(1 0,8)=0,9, по формуле находим коэффициент теплоотдачи излучением: 5.11
Вт/(м2?К).
Суммарный коэффициент теплоотдачи на дымовой стороне равен: ?д=7,04 25,03 =32,07 Вт/(м2?К).
При температуре стенки 542 ОС коэффициент теплопроводности шамота равен (приложение Х [2]): 542=1,001 Вт/(м?К).
С учетом толщины стенки элемента рекуператора ?=0,019 м находим суммарный коэффициент теплопередачи по формуле: , 5.12 где F и F - соответственно основная поверхность теплообмена и оребренная, м2.
При F/(F F )=0,8: Вт/(м2·К).
Определяем поверхность нагрева и основные размеры рекуператора. Количество тепла, передаваемого через поверхность теплообмена, равно по формуле: , 5.13 где ?=0,9 - поправка, учитывающая потери тепла в окружающую среду.
Q= КВТ.
Величина поверхности нагрева рекуператора: F=Q/(K· ) 5.14 м2.
Так как удельная поверхность нагрева рекуператора, выполненного из кирпичей Б=4 и Б=6, равна м2/м3 (табл. 19 [2]), можно найти объем рекуператора: 5.15 м3.
Необходимая площадь сечений для прохода дыма равна: 5.16 м2.
Учитывая, что площадь дымовых каналов составляет 44% общей площади вертикального сечения рекуператора, найдем величину последнего: м2.
Принимая ширину рекуператора равной ширине печи, т.е. =9,6 м, находим высоту рекуператора: 5.17 м.
Длина рекуператора: 5.18 м.
6. Выбор горелок
В многозонных методических печах подводимая тепловая мощность (а, следовательно, и расход топлива) распределяется по зонам печи следующим образом: верхняя часть сварочной зоны 30-40%; нижняя часть сварочной зоны 35-45% и томильная зона 15-25%.
Распределяя расход топлива по зонам пропорционально тепловой мощности, получим: Ввсв.з= 40% В=4,132 м3/с.
Внсв.з= 45% В=4,649 м3/с.
Втом.з= 20% В=2,066 м3/с.
Принимая, что в печи установлены горелки типа «труба в трубе» в верхней сварочной зоне 10 штук, в нижней сварочной зоне 12 штук, а в томильной зоне 8 штук находим расход топлива на одну горелку: B1всв.з= 4,132/10=0,41 м3/с.
B1нсв.з= 4,649/12=0,39 м3/с.
B1том.з= 2,066/8=0,26 м3/с.
Выбор горелок производится по методике, изложенной в табл. 23 [2].
Плотность газа 1,0956 кг/м3, расход воздуха при коэффициенте расхода n=1,1 равен 2,24 м3/м3 газа.
Пропускная способность горелок по воздуху: V1в=Vв·B1 6.1 верхняя сварочная зона
V1в=2,24·0,41=0,92 м3/с. нижняя сварочная зона
V1в=2,24·0,39=0,87 м3/с. томильная зона
V1в=2,24·0,26=0,58 м3/с.
Расчетное количество воздуха, определяем по формуле: 6.2 верхняя сварочная зона м3/с;
нижняя сварочная зона м3/с;
томильная зона м3/с.
Принимая давление воздуха перед горелками равным 1,0 КПА, по графику на рис. 28 [2] находим, что при этом давлении требуемые расходы воздуха обеспечивают следующие типы горелок «труба в трубе» большой тепловой мощности: верхняя сварочная зона - ДНБ-375, нижняя сварочная зона - ДНБ-300 I, томильная зона - ДНБ-275.
Расчетное количество газа определяем по формуле: 6.3 верхняя сварочная зона м3/с;
нижняя сварочная зона м3/с;
томильная зона м3/с.
Принимая давление газа перед горелками равным 3,0 КПА, по графику на рис. 29 [2] находим, диаметр газового сопла для горелок: верхние сварочные зоны - 160 мм, нижние сварочные зоны - 160 мм, томильная зона - 130 мм.
Окончательно принимаем горелки для верхней сварочной зоны ДНБ 375/160, нижней сварочной зоны ДНБ 300 I/160, томильной зоны ДНБ 275/130.
Вывод
Выбор конструкции методической печи и графика нагрева зависит от толщины заготовки, пластичности металла в холодном состоянии и теплофизических свойств нагреваемого металла. Ограничение скорости нагрева холодного металла в интервале температур от 0 до 500 ОС распространяется в основном на качественные и высоколегированные стали. Этим сталям свойственны относительно низкие коэффициенты теплопроводности и температуропроводности, в результате чего чрезмерная скорость нагрева может привести к недопустимому перепаду температур по толщине заготовки. Скорость повышения температуры металла в начале его нагрева в первую очередь зависит от того, какова температура в начале методической зоны, при которой проводится посад холодного металла. Выбор этой температуры, а следовательно, температурного режима печи и ее конструкции во многом зависит от того, какая начальная температура печи допустима для той или иной марки стали. Существует большое число, весьма ходовых марок стали (углеродистые, низколегированные, рельсовые и др.), для которых эта температура практически неограниченна. Однако для ряда других марок стали должны быть введены достаточно строгие ограничения, вплоть до того, что некоторые стали можно помещать в печь, температура которой не превышает 600-650 ОС. Ограничения подобного рода, достаточно четко определены и приведены в соответствующей справочной литературе.
Список литературы
1. Мастрюков Б.С. Теория, конструкции и расчеты металлургических печей: в 2-х томах. 2-е изд. перераб. и доп. т. 2. М.: Металлургия, 1986. 376 с.
2. Расчет методической толкательной печи: исх. дан. и метод. указания к выполнению курсового проекта / сост. Ю.И. Алексеев; - Нижний Тагил: НТИ(ф) УГТУ-УПИ, 2006.-120 с.
Размещено на .ru
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
