Курсовой проект - Расчет методической печи цеха горячей прокатки - файл n1.docx

Курсовой проект - Расчет методической печи цеха горячей прокатки
скачать (622.8 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.docx623kb.03.11.2012 15:19скачать

n1.docx

Оглавление

  1. Расчёт горения топлива………………………………………………………….4

  2. Расчёт нагрева металла……………………………………………………..…..10

    1. Расчёт основных размеров рабочей камеры и

параметров внешнего теплообмена…………………………………….……..10

    1. 1-я ступень нагрева – методическая зона ……………………………..….10

2.3. 2-я ступень нагрева – сварочная зона …………………………….………12

2.4. 3-я ступень нагрева – томильная зона..……………………………….…..14

  1. Тепловой баланс методической печи….………………………………………17

  2. Выбор горелочных устройств …….…………………………………………...25

  3. Аэродинамический расчет газового тракта………………………………......28

  4. Расчет дымового тракта…………………….………………………………......29

  5. Расчет дымовой трубы……………….………………………………................32

Библиографический список….………….…….…………………………………..34

1. Расчёт горения топлива.
В методических печах обычно применяют горелки типа “труба в трубе” без предварительного смешения газа и воздуха, поэтому принимаем коэффициент расхода воздуха a=1,1.

Из справочной литературы выписываем состав сухих коксового и доменного газов [1. стр17] в процентах.


Состав

СО2

СО

СH4

C2H4

H2

N2

О2

Всего

Коксовый

2,3

5,4

26,5

1,7

50,8

12,3

1

100

Доменный

10

27,4

0,9

-

3,3

58,4

-

100


Принимаем влажность газов:

Определяем содержание влаги во влажном газе:



Пересчитаем состав сухих газов на влажные:

Доменный газ.

Содержание СО2 во влажном газе:



Аналогично находим содержание других компонентов во влажных газах.

Состав

СО2

СО

СH4

C2H4

H2

N2

О2

H2O

Всего

Доменный

9,64

26,41

0,87

-

3,18

56,3

-

3,6

100

Коксовый

2,22

5,21

25,55

1,64

48,97

11,86

0,95

3,6

100


Определим низшие теплоты сгорания влажных газов:



Доменного:



Находим долю доменного газа в смеси:



Доля коксового газа:

Определим состав смешанных влажных газов:



где х1 и х2 – содержание данного компонента в доменном и коксовом

газах соответственно, %.

Содержание СО2 в смешанном газе:



Аналогично определяем содержание других компонентов смешанного газа и получаем его состав, %.


СО2

СО

СH4

C2H4

H2

N2

О2

H2O

Всего

6,86

18,42

10,15

0,62

20,4

39,58

0,36

3,6

100


Для проверки точности расчёта определяем теплоту сгорания смешанного газа:



Разность между расчётной и заданной теплотой сгорания смешанного газа не превышает ±0,5%.

Далее табличным способом рассчитываем удельное теоретическое количество воздуха и продуктов сгорания (см. табл. 1).

Используя данные табл.1 для a=1,1 определим:









Удельное количество других продуктов горения [табл. 1]:



Определим химический состав продуктов горения:


Таблица 1

Расчёт горения топлива (на 100 м3 при a=1,0)

Участвуют в горении

Образуется при горении газообразных продуктов

Топливо

Воздух

Состав-ляющая

Содержание %

Кол-во, м3

Реакция горения

О2, м3

N2, м3

Всего, м3

СО2, м3

H2O, м3

N2, м3

Всего, м3

H2

20,4

20,4

H2+0,5O2=H2O

10,2

41,21ґ3,76=154,95

41,21+154,95=196,16



20,4



20,4

СО

18,42

18,42

СО+0,5О2=СО2

9,21

18,42





18,42

СН4

10,15

10,15

СН4+2О2=СО2+2Н2О

20,3

10,15

20,3



30,45

С2Н4

0,62

0,62

С2Н4+3О2=2СО2+2Н2О

1,86

1,24

1,24



3,1

CO2

6,85

6,85





6,86





6,86

N2

39,58

39,58









39,58

194,53

О2

0,36

0,36



-0,36









H2O

3,6

3,6







3,6



3,6

Всего

100

100



41,21

154,95

196,16

36,67

45,54

194,53

277,36

На 1 м3 газа

0,41

1,55

1,96

0,37

0,46

1,95

2,77








Определи плотность газа и продуктов сгорания:





Материальный баланс горения на 1м3 газа:

Поступило: - газа rгVг=0,99 Ч 1=0,99 кг,

- воздуха rвVв=1,273Ч2,156=2,74 кг,

- Всего 3,73 кг.

Получено: - продуктов горения rпVп=1,26Ч2,966=3,73 кг.

Невязка материального баланса =0%
Рассчитаем калориметрическую температуру горения. Для этого сначала определим энтальпию продуктов горения:



Предварительно примем tкў=1700 оС. Найдём температуру горения при данной температуре:



Так как iпў < iп, то действительная калориметрическая температура горения больше 1700 оС.

Повторно примем tкўў=1800 оС.



Так как iпў < iп < iІп, следовательно tпў < tп < tІп.

Интерполяцией найдём калориметрическую температуру:



Требуемая колориметрическая температура:



где tм – температура металла по заданию, оС;

Dt – рекомендуемая разность температур [1. табл.2];

h - пирометрический коэффициент [1. табл.3].

Так как tккmin, то необходим подогрев воздуха.

Энтальпию продуктов горения при tк=1807 оС находим интерполяцией:



Определим минимальную необходимую температуру подогрева воздуха:





В целях экономии топлива принимаем tв=400 0С.

2. Расчёт нагрева металла
2.1 Расчёт основных размеров рабочей камеры и параметров

теплообмена
Размеры нагреваемого сляба: ЧЧl=27012609200 (мм).

Посад холодный, температура нагрева металла – 1225 С.

Производительность печи: 105 т/ч.

Состав стали: С=0,1%; Si=0,1%; Mn=0,3 %.

Теплопроводность углеродистой стали при 0С:

=70-10,1С-16,8Mn-33,8Si=70-10,10,1-16,8∙0,3-33,80,1=60,57 Вт/(мК).
Метод нагрева в печи принимается двусторонний. Коэффициент несимметричности нагрева =0,55 при двустороннем нагреве на поду из водо-охлаждаемых труб. Подогреваемая толщина изделия:

S==0,55270=148,5 мм.
Ширина пода при e=0,3 м:



где е – промежуток между стенкой печи и металлом.


    1. 1-я ступень нагрева – методическая зона


Начальные температуры металла: поверхности tмп=0С

середины tсм=0С .

Конечная температура середины заготовки – tск=600С .

Разность температур между поверхностью и серединой заготовки (700-800)S принимаем равной 119С. Тогда конечная температура поверхности заготовки – tмк=719С. Средняя теплопроводность металла в процессе нагрева данной ступени: 329,5=0,960,671=53,9 Вт/(мК).

Конечная средняя по массе температура металла:

tк=( tск+ tмк)/2=(600+719)/2=659,5С.

Конечное теплосодержание металла при 659,5С принимаем:



=378,6 кДж/кг.

Средняя теплоемкость металла от начальной температуры 0С до конечной 650С:

.

Средний коэффициент температуропроводности металла:

аср=(С)=53,91/(0,5741037800)=12,0410-6 м2/с.

На основе анализа рекомендуемых чертежей принимаем высоту свободного пространства над металлом H0=1 м.

Эффективная длина луча:

.

Произведение эффективной длины на парциальное давление излучающих газов:






а поправка для

Степень черноты газов:



а степень черноты металла принимается м=0,8.

Степень развития кладки:



Приведённый коэффициент излучения:
.

где С0=5,7–коэффициент излучения абсолютно чёрного тела.

Начальное значение коэффициента теплоотдачи излучением (при tп=1000C, tм=0C) и конечное значение - (при tп=1335C, tм=700C) рассчитываем соответственно по формулам:





Среднее значение коэффициента теплоотдачи излучением вычисляем по формуле:

.

Коэффициента теплоотдачи конвекцией принимается КОН =12 Вт/(м2К).

Суммарное значение коэффициента теплоотдачи:

.

Определяем критерий БИО по формуле:



Температурный критерий для середины заготовки:

.

По графикам Д.В. Будрина [2,прил.5] для Bi=0,34 и =0,5; критерий Фурье равен Fo=2,6.

Время нагрева металла в методической зоне печи определяется как:

.

При значениях Bi=0,3 и Fo=2,6 по графику Д.В. Будрина для поверхности пластины [2,прил.5] температурный критерий п=0,43. Откуда:

=1187,5-1187,50,43=677С.

Ранее была принята =719С. Расхождение между принятой и полученной температурами составляет 42С, и оно не может отразиться на результатах расчета.
2.3 2-я ступень нагрева – сварочная зона
Температура металла начальная:

tсн=600С и tпн=677С, tм=1225С .

Конечная температура середины металла - tcк=1180С.

Средняя температура металла по массе и времени:



Средняя теплопроводность металла:

920,5=0,680=0,6860,57=41,2 Вт/(мК).

Начальная средняя по массе температура металла:

tcр=(600+677)/2=638,5С.

Начальное теплосодержание металла при 638,5С [2, прил.3]:



=370,4

Конечная средняя по массе температура металла:

tcр=(1180+1225)/2=1202,5С.

Конечное теплосодержание металла при 1202,5С [2, прил.3]:



=849,7

Средняя теплоемкость металла от начальной температуры 638,5С до конечной 1202,5С:

.

На основе анализа рекомендуемых чертежей принимаем высоту свободного пространства над металлом в сварочной зоне H0св=1,7 м.

Эффективная длина луча:



Произведение эффективной длины на парциальное давление излучающих газов:





При температуре печи (газов) 1375С степень черноты а поправка для - [2,прил. 4].

Степень черноты газов:



а степень черноты металла принимается м=0,8.

Степень развития кладки:



Приведённый коэффициент излучения:


где С0=5,7–коэффициент излучения абсолютно чёрного тела.

Средний коэффициент температуропроводности металла:

аср=943(С6681218)=41,2 /(0,851037800)= 6,21410-6 м2/с.

Начальное значение коэффициента теплоотдачи излучением (при tп=1375C, tпн=677C) и конечное значение - (при tп=1375C, tм=1225C) рассчитываем соответственно по формулам:





Среднее значение коэффициента теплоотдачи излучением вычисляем по формуле:

.

Коэффициента теплоотдачи конвекцией принимается КОН =12 Вт/(м2К).

Суммарное значение коэффициента теплоотдачи:

.

Определяем критерий БИО по формуле:

.

Температурный критерий для поверхности заготовки:



По графикам Д.В. Будрина [2,прил.7] для Bi=1,29 и п=0,21 критерий Фурье равен Fo=1,5.

Время нагрева металла в сварочной зоне печи определяется как:

.

При значениях Bi=1,29 и Fo=1,5 по графику Д.В. Будрина для поверхности пластины [2,прил.6] температурный критерий для середины заготовки с=0,29. Откуда:

=1150С.

Ранее была принята =1180С. Расхождения между принятой и полученной температурами составляет 30С, и оно не может отразиться на результатах расчета.


2.4 3-я ступень нагрева – томильная зона
Температуры металла:

- начальные tмн=1225С , tcн=1150С;

- конечные tмк=1225С , tcк=1197С.

Средняя температура металла по массе и времени:



Средняя теплопроводность металла:

1211=0,730=0,7360,57=44,22 Вт/(мК).

Начальная средняя по массе температура металла:

tcр=(1225+1150)/2=1187,5С.

Конечная средняя по массе температура металла:

tcр=(1225+1197)/2=1211С.

Полученные температуры мало отличаются между собой, так что теплоемкость можно принимать равной теплоемкости от 0 до 1199С.

Теплосодержание стали при 1199С [2,прил.3]:

.

Средняя теплоемкость металла от 0 до 1199С:



Средний коэффициент температуропроводности металла:

аср=1211(С)=44,22/(0,7061037800)= 8,0310-6 м2/с.

Степень выравнивания температур:

,

По графику [2,прил.6] для коэффициента несимметричности нагрева = 0,55 находим критерий Fo по формуле:



Продолжительность выдержки металла в томильной зоне:

.

Общее время нагрева металла в печи:

=1+2+3=1,33+1,52+0,08=3,935ч.

Определяем расчетную активную длину пода:



где М - масса сляба, т; b - ширина сляба, м; Р - производительность печи, т/ч.

М=h∙L∙b∙?=0,2∙9,2∙1,26∙7,8=24,4 т.

Принимаем возможное искривление заготовок:



Тогда активная длина пода:



Площадь активного пода:

Sакт=Lакт∙l=21,4∙9,2=197,5 м2.

Напряжение активного пода:



Скорость нагрева слябов: ?=

Толщина торцевой стороны со стороны загрузки принимается 0,6 м.

Проталкиваемая длина пода при торцевой загрузке:

Lакт+0,6=Lстр=21,4+0,6=22 м.

81,5<200 - следовательно, под может быть горизонтальным.

Определение активной длины пода по зонам:

методическая – Lм= L1/=21,41,333,93=7,24 м;

сварочная – Lсв= L2/=21,41,523,93=8,28 м;

методическая – Lт= L3/=21,41,083,93=5,88 м.

График изменения температуры печи и металла во времени показан на рис. 1.
p1110020
Рис. 1. Распределение температур металла и печных газов по зонам печи.

3. Тепловой баланс методической печи
Приход тепла.

1)Определим химическое тепло топлива:



где В(м3/с) – расход газа, подаваемого па печь.

2)Физическое тепло воздуха:



где iВ – энтальпия воздуха при tВ=400 оС [3. стр.37].

3)Тепло экзотермических реакций:



где а=0,012 – доля окисленного металла [4. стр.8];

5650 – тепловой эффект окисления 1 кг железа, кДж/кг[3. стр.8];

G=105 т/ч – производительность печи.

Общий приход тепла:



Расход тепла.

1) Расход тепла на нагрев металла:



где iк=860,24 кДж/кг и iн=0 кДж/кг - энтальпия металла в конце и начале нагрева.

2) Потери тепла на нагрев окалины:



где m – количество окалины от окисления 1 кг железа, m=1,38 кг/кг;

С0 – теплоёмкость окалины, С0=1

tм=1225 К и tн - температура окалины, принимается равной температуре поверхности металла соответственно в начале и конце нагрева.

3) Потери тепла с уходящими газами:



Энтальпия уходящих газов:



4)Потери тепла через кладку теплопроводностью.
Стены печи двухслойные выполненные:

Под печи трехслойный:

Свод печи однослойный выполнен из каолинового кирпича: ШБ 300 мм.

Формулы для расчёта теплопроводности материалов кладки:

Шамотный кирпич ША: , ;

Хромомагнезитовый кирпич: ,;

Шамотный кирпич ШБ : ,;

Диатомовый кирпич Д-500: ,;

Каолиновый кирпич: ,.

где - средняя по толщине температура слоя.

а)Расчет стены печи:

Толщина стенки, мм



t


S2


l2


S1


l1


Температура, оС

Температура, оС



S2


l2


l1


S1


t1



Рис.2. Схема стенок печи.

Расчёт ведётся методом последовательных приближений.

Первое приближение.

Предварительно находим тепловое сопротивление кладки при температуре ,где - на границе слоев (ШБ) и - наружных слоев.

Тепловое сопротивление слоя:





Принимаем коэффициент теплоотдачи равным a0=10, .

Внешнее тепловое сопротивление:



Общее тепловое сопротивление:



Плотность теплового потока при tп=1375оС и tв=20оС:



Второе приближение.

Находим температуру на границах слоев кладки:





Средняя температура слоя:



Теплопроводность слоя:



Тепловое сопротивления слоя:





Общее тепловое сопротивление:



Плотность теплового потока при tк=1335оС и tв=20оС:



Так как разница между предыдущим и полученным значениями q > 5%, расчет

необходимо повторить.

Третье приближение.

Этот расчёт выполняется по аналогии с предыдущим, поэтому приведём только его результаты:

t=947оС; tн=119,7оС; = 1161оC; t2=533,1оC;

R1=0,3 (м2К)/Вт; R2=0,59 (м2К)/Вт;

=15 Вт/(м2К); Rн=0,0,067 (м2К)/Вт;

R0=0,957 (м2К)/Вт; q’’=1415, 9 Вт/м2.

Вычисляем погрешность:

q=q-q'’/ q’’100%=(1415,9-1426,3)/1415,9100%=0,7%.

Так как разность qў и qІ меньше 5%, пересчёта не требуется.

Тепловое сопротивление пода больше, чем стен. Отсюда можно принять удельные потери через под 0,75 от потерь через стены, т. е.:

qпод=0,75qcт=0,751415,9=1062 Вт/м2.

б)Потери тепла через кладку свода.

Плотность теплового потока вычисляется по формуле:

qсв=

Расчёт проводим методом последовательного приближения аналогично расчёту потерь через кладку стен, поэтому приведём только результаты расчёта: q=8675,53.


Толщина свода ,мм


Температура, оС




Рис.3. Схема свода печи.

Потери тепла через кладку вычисляем по формуле:



где - плотность теплового потока в окружающую среду (через стены, под и свод печи);

- расчетная поверхность i-го элемента кладки, м2.

Расчётная поверхность пода:



где Вп=9,5 м – ширина печи,

L – длина пода при торцевой загрузке.

Расчётная поверхность свода:

Fсв=

Расчетная поверхность стены:



Следовательно, потери тепла через кладку:



5) Потери тепла через окна:

Принимаем, что окно посада открыто на h0=2hсляба=0,57 м

Площадь открытия окна посада:

j з=1; jв=0,3

Толщина кладки стен ст=0,464 м.

Коэффициент диафрагмирования окна Ф=0,7 [5. рис.1].

Температура газов Тп=1648 0С.

Потери тепла через окно задачи:



6) Потери тепла с охлаждающей водой.

В табл.1 [4] указаны водоохлаждаемые элементы методических печей и потери в них.

Расчётом определяем только потери в продольных и поперечных трубах, так как это составляет 80-90% от всех потерь. Остальные потери учитываются увеличением полученных потерь в трубах на 10-20%.

Максимальное расстояние между продольными трубами:



С учётом запаса прочности расстояние между трубами принимаем на 20-30% меньше максимального:



Диаметр и толщина подовых труб: 133ґ22 мм.

Количество продольных труб:



где lз – длина заготовки, м.

Общая длина продольных труб:



Поверхность нагрева продольных труб:



Плотность теплового потока принимаем равной qпр=100 кВт/м2. [3.табл.1].

Потери тепла с охлаждающей водой продольных труб:



Принимаем конструкцию сдвоенных по высоте поперечных труб.

Количество сдвоенных поперечных труб:



Общая длина поперечных труб:



Поверхность нагрева поперечных труб:



Плотность теплового потока принимаем равной [3.табл.1]:

qпп=160 кВт/м2.

Потери тепла с охлаждающей водой поперечных труб:



Общие потери с охлаждающей водой всех водо-охлаждаемых элементов печи без теплоизоляции подовых труб:



а потери тепла с теплоизоляцией:

.

7)Неучтённые потери тепла составляют (10-15)% от суммы статей Qк+Qи+Qв:




Общий расход тепла:





Приравнивая расход тепла к приходу, получим уравнение теплового баланса:







или

, тогда расход топлива с теплоизоляцией



Выбираем трубы без изоляции.
Таблица 3. Тепловой баланс печи без теплоизоляции труб

Статья

Приход тепла

Статья

Расход тепла

кВт

%

кВт

%


Химическое тепло топлива Qx
Физическое тепло воздуха Qв
Тепло экзотермических реакций Qэ




70757


9958

1199



86,3


12,2

1,5

Расход тепла на нагрев металла Qм

Потери тепла с окалиной Qo

Потери тепла с уходящими газами QУ

Потери через кладку Qк

Потери тепла излучением Qи

Потери с охлаждающей водой Qбв

Неучтённые потери Qбн



24415
542
38111

2365
2424
13000

2000



29,5
0,65
45,9

2,8
2,9
15,8

2,45


Всего

82943

100

Всего

83041

100



Таблица 4. Тепловой баланс печи с теплоизоляцией труб

Статья

Приход тепла

Статья

Расход тепла

кВт

%

кВт

%


Химическое тепло топлива Qx
Физическое тепло воздуха Qв
Тепло экзотермических реакций Qэ




53366


7511

1813



85,1


12

2,9

Расход тепла на нагрев металла Qм

Потери тепла с окалиной Qo

Потери тепла с уходящими газами QУ

Потери через кладку Qк

Потери тепла излучением Qи

Потери с охлаждающей водой Qвт

Неучтённые потери Qтн



24415
542
28744

2365
2424
3250

1000



38,9
0,9
45,8

3,8
3,9
5,2

1,6


Всего

62690

100

Всего

62740

100



4. Выбор горелочных устройств
Для данной методической печи используем горелки типа “труба в трубе”. Расчет будем проводить для самой удаленной и нагруженной горелки. Так как горячий воздух поднимается вверх, то, для равномерности прогрева на нижние горелки газа подаем больше.

Примем следующее распределение тепла по зонам печи [8]:

- томильная зона – 20%;

- сварочная зона:

- верхняя – 35%;

- нижняя – 45%;

Число горелок в каждой зоне:



где Sг – шаг горелок [8], м;

k – число рядов горелок.




.





где kt =1,46 – коэффициент определяется по рис.5а [8].

Давление газа перед горелкой принимаем 4 кПа, для воздуха – 0,5 кПа.



где kt – определяется из рис.6 [8];

kp=0,99 кг/м3 – определяется из рис.7 [8].

По рис.5а [8], по расчётному расходу воздуха и давлению перед горелкой 0,5 кПа определяем тип горелок: ДНБ-225/65.


Рис.5. Горелка типа «труба в трубе» большой тепловой мощности для газов с низкой теплотой сгорания.
Диаметр газового сопла – dГ =65 мм.

Проверим скорости в характерных сечениях горелки. По рис.8[8] найдём скорости Wг20=70 м/с и воздуха– Wв20=55 м/c на выходе из горелки при t=20 оС.

Действительные скорости сред:



Отношение скоростей:


Скорость газовой смеси на выходе из носика горелки:



Вход газа в горелку:



Вход воздуха в горелку:






Рис.6.Схема газового и воздушного трактов методической нагревательной печи.

Таблица.5. Основные характеристики элементов газопровода.


Характеристика

Номер участка

1

2

3

4

Количество обслуживающих горелок

1

5

10

40

Расход газа на участке, м3

1008

5040

10080

40320

Принятая скорость, м/с

15,8

7

7

7

Расчетная площадь проходного сечения, м2

0,0222

0,268

0,5

2

Расчетный диаметр, м

0,168

0,584

0,798

1,77

Фактический проходной диаметр, мм

150

668

808

1800

Толщина стенки трубы, мм

5

6

6

10

Наружный диаметр трубы, мм

160

680

820

1820

Фактическая площадь проходного сечения, м2

0,0177

0,35

0,512

2,54

Фактическая скорость, м/с

19,7

1

6,83

5,51

Тип запорного устройства

3КП2-16

–



30ч92бк

Длина участка, м

5,6

10,2

10,5

40



5.Аэродинамический расчет газового тракта
Цель аэродинамического расчета газового тракта это расчет давления в газопроводе.












Местное сопротивление

Коэффициент сопротивления,

Источник

1

Задвижка

1,25

[6]

Резкий поворот вблизи горелки

1,4

[6]

Резкий поворот у коллектора

1,4

[6]

Изменение диаметра на выходе из коллектора

0,5

[6]

Всего

4,45




2

Резкий поворот на 90°

1,4

[6]

Изменение диаметра на выходе из коллектора

0,1

[6]

Всего

1,5




3

Измерительная диафрагма

6

«сталь»

Задвижка

1,25

[6]

Резкий поворот на 90°

1,4

[6]

Изменение диаметра на выходе из коллектора

0,6

[6]

Всего

9,25




4

Задвижка

1,25

[6]








Изменение геометрического напора:



Найдем требуемое давление в газопроводе:




6. Расчёт дымового тракта
Дымовой тракт представляет собой систему каналов - боровов, обеспечивающих движение продуктов горения из печи к дымовой трубе. Расчет ведем в соответствии с типовой схемой дымового тракта методической печи. Скорость продуктов горения 02=2,5 м/с [6].

  1. Вертикальный участок (соединение печи с рекуператором).

Рекомендуемая скорость продуктов горения 01=1,5 м/с [6].

Проходное сечение борова f1=ab, где b - ширина печи,а длина l1=3 м. Тогда:



Следовательно, проходное сечение борова:

a =3,93 м.


Падение давления в рекуператоре принимаем 40 Па.

Падение температуры в рекуператоре принимаем равной температуре подогрева воздуха.





2)Горизонтальный участок (соединение рекуператора с дымовой трубой).

Рекомендуемая скорость продуктов горения 02=3 м/с [6].

Длина l2=50 м.




Выбираем боров с проходным сечением fБ=15 м2 (см. рис.5), [6,прил.6].

Размеры борова: В=3364 мм и Н=4660 мм.

Реальная скорость дымовых газов:



Рис.7. Дымовой боров.


Аэродинамический расчёт дымового тракта

Потери давления на трение па первом участке (при t1=995C) :



где

Для кирпичных каналов l=0,05 Вт/(мЧК).

Плотность дымовых газов rПС,0=1,26 кг/м3 .

Средняя температура газов на втором участке:



Потери давления на трение на 2-ом участке (при t2=540C) :



Суммарные потери на трение:

.

Расчет потерь давления на местных сопротивлениях.

  1. Резкое сужение

Потери давления находят по формуле:



  1. Пробковый кран, задвижка, резкое расширение при входе в трубу:

Тогда потери давления находят по формуле:



Суммарные потери на местных сопротивлениях :

.

Изменение геометрического напора, зависящее от вертикальных участков борова, рассчитывается по формуле:



где H – высота опускания продуктов в дымовом тракте,(3 м).

Расчет аэродинамического сопротивления рекуператора см. пункт 4.6.

Для дымового тракта разряжение, создаваемое дымовой трубой:





Рис. 8. Схема дымового тракта методической нагревательной печи толкательного типа с керамическим рекуператором.
7. Расчет дымовой трубы
Расчет дымовой трубы заключается в определении основных ее размеров: диаметра основания, устья и высоты. При этом принимают рациональную скорость движения продуктов сгорания на выходе из трубы ( в устье) ?0,2 в пределах 3 - 4 м/с (при нормальных условиях) при естественной тяге. Изменение температуры удаляемых продуктов сгорания при прохождении дымовой трубы принимают ?t=2 К на 1 м высоты трубы.

Расчет размеров дымовой трубы при естественной тяге выполняется в следующем порядке.

Принимаем скорость продуктов сгорания в устье трубы ?0,2 = 3,5 м/c.

Далее определяем:

диаметр устья ( в м):



где 1,25 - коэффициент запаса пропускной способности;

диаметр основания



скорость продуктов сгорания у основания



ориентировочную высоту дымовой трубы ( в м):



где t1 - температура продуктов сгорания у основания дымовой трубы 0С;

температуру продуктов сгорания в устье трубы:



среднюю температуру продуктов сгорания:



требуемую высоту дымовой трубы ( в м):



По санитарным нормам высота дымовых труб промышленных предприятий должна быть не менее 30 м для тепловых агрегатов мощностью до 100 МВт, поэтому мы принимаем высоту дымовой трубы 30 м.


Библиографический список.
1. Соломенцев. С.Л. Расчёт горения топлива. –Липецк: ЛПИ, 1980. – 38с.

2. Лукоянов Б. И. Учебное пособие для расчета металлургических печей. – Воронеж: ВПИ, 1976. - 110с.

3. Соломенцев. С.Л. Тепловой баланс печи. –Липецк: ЛПИ, 1981. – 26с.

4. Наумкин В. А. Выбор конструкции и расчет керамических рекуператоров. –Липецк: ЛПИ, 1983. – 32с.

5. Соломенцев. С.Л. Методические указания по курсовому проектированию металлургических печей. –Липецк: ЛПИ, 1981.

6. Наумкин В. А. Расчёт газового, воздушного и дымового трактов нагревательных печей. –Воронеж: ВПИ, 1989. –56с.

7. Кривандин В. А., Марков Б. Л. Металлургические печи. –М.: Маталлургия, 1997. –463с.




Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации