Печь термическая с выкатным подом: размеры рабочего пространства 1,6 х 3,0. Отапливаемую мазутом марки 200 (малосернистый). Сг= 87,2. Qнр = 40400 кДж/кг. Температура нагрева металла 880 оС. 30Г2 –

Исходные данные

Печь термическая с выкатным подом: размеры рабочего пространства 1,6 х 3,0. Отапливаемую мазутом марки 200 (малосернистый). С^г= 87,2. Q_н^р = 40400 кДж/кг. Температура нагрева металла 880 ^оС. 30Г2 – марка стали. Воздух прогревается до 300 ^оС.

Техническая характеристика печи

Наименование показателя	Показатель
Назначение	Термообработка поковок
Размеры и площадь пода м^2	1,6*3=4,8
Размеры нагреваемого материала (садки)	Длина, мм
Ширина, мм
Высота, мм
Масса, кг
Основные технико – экономические показатели	Мощность	До 1000
Удельный расход тепла	2500 (600)
Степень автоматизации	см. РП10841.01.А
Расход основных материалов на печь	Огнеупоров, т
Стали, т
Чугуна, т
Огнеупоров/м^2	12.1
Стали, т/м^2	2.9
Чугуна, т/м^2	0.62
Температура нагрева, ^◦с
Топливо и его теплота сгорания	Основное, мДж/м^3	Природный газ, Q^рh=35,6
Резервное, мДж/кг
Тип и кол-во приборов сгорания	Основных, шт.	Горелки ГДУ-50,6
Резервных, шт.
Расход топлива, номинальный	Основного, мДж/ч
Резервного, кг/ч
Расход воздуха, номинальный	Всего, м^3/ч
На горение, м^3/ч	700, на инжекцию 200
Кол-во продуктов сгорания	м^3/с	0.30
Давление топлива	Основного	Перед печью	5 (500)
Перед горелкой	3 (300)
Резервного	Перед печью
Перед горелкой
Давление воздуха	Перед печью, кПа	6 (600)
Перед горелкой	2,5(250)
Тип и кол-во рекуператоров, шт.	РСП – 200; 3
Температура подогретого воздуха, ◦с	До 300
Температура дыма после рекуператора, ◦с	До 500
Удельная производительность, кг	До 210
Тепловое напряжение пода, кВт
Тепловой поток в цех, кВт
Необходимое разрежение в борове после печи, даПа
Установленная мощность электродвигателей, кВт	16,2

Расчёт горения топлива

С^р	Н^р	О^р	N^p	S^p	A^p	W^p
84,32	10,83	0,33	0,33	0,67	3%	3%

Расчётными величинами является теоретическое кол-во воздуха необходимого для сжигания в единицу топлива 1 кг мазута.

L₀ = 0,089С^р + 0,267Н^р + 0,033(S^р-O^р) м³/кг

Х^р = х^г*100 – (А^р+W^р)/100

С^р=С^г*100-(А^р+W^р)/100=87,2*100-3,3\100=84,32

Н^р=11,2*100-3,3/100=10,83

О^р=0,35*100-3,3/100=0,33

N^р=0,35*100-3,3/100=0,33

S^р=0,7*100-3,3/100=0,67

Lo=0,089*84,32+0,267*10,83+0,033(0,67-0,33)=7,5+2,9+0,011=10,41м³/кг

Действительное кол-во воздуха для сжигания топлива

Lg=n*Lo m³/кг

Lg=1,12*10,41=11,65 м³/кг

Определяем кол-во продуктов сгорания

Vо=Vco₂+V_H2O+Vso₂+V_N2

Дым состоит из одних и тех же газов независимо от продуктов сгорания,

Vco₂=0.0187 C^p м³/кг

V_H2O=0,112 H^p+0.0124 W^p м³/кг

V_N2=0,008 N^p+0,79*Lo W^p м³/кг

Vso₂=0,07 S^p W^p м³/кг

Vco₂=0,0187*84,32=1,57 м³/кг

V_H2O=0,112*10,83+0,0124*3=1,24 м³/кг

V_N2=0,08*0,33+0,79*10,41=8,24 м³/кг

Vso₂=0,007*0,67=0,004 м³/кг Vo=11,054 м³/кг

Действительное кол-во дыма полученное при сжигания единицы топлива.

Vg=Vo+Lo(n-1) м³/кг

Vg=11.054+10.41(1.12-1)=12.3 м³/кг

Процентное содержание дымовых газов

CO₂₌Vcо₂/Vg*100%=1,57/12,3*100%=12,7

Н­₂О=Vн₂о/Vg*100%=1.24/12.3*100%=10

SO₂=Vso₂/ Vg*100%=0.004/12.3*100%=0.03

N₂=Vn₂/ Vg*100%=8.24/12.3*100%=67 ∑=89.73

Определяем плотность теплоты сгорания

p=44CO₂+18Н₂О+64SO2+28N₂/22.4*100% кг/м³

p=44*12,7+18*10+64*0,03+28*67/22,4*100%=558,8+180+1,92+1876/2240=1,16 кг/м³

Расчёт температуры в печи

Калориметрическая температура

t_к=Q^p_н+Q^в_ф+Q^t_ф/Vg*Cg= ◦C

т.к. t_k=f (Cg) расчёт осуществляют методом интерполяции

t_k*Cg= Q^p_н+Q^в_ф+Q^t_ф/Vg=924

t_k=2000◦c Cg=0.398

2000*0.398=796

Q^p_н=38477 кДж/кг

Q^в_ф=300*0,314=94,2

Q^т_ф=40,19кДж/кг

j_маз=965 ккал/кг

j=4.05

t_k=2200-116,13=2083,87 ◦С

t_g=0.75*2083.87=1562.9 ◦С

Выбор толщины и материала кладки

t_вн=среднее арифметическое Lg+t_m/2 ◦С, это необходимо для выбора материала, первого внутреннего слоя кладки или футеровки

t_вн=880+1562,9/2=1221,45

На первый слой выбираем материал: шамот t_max=1350. p=1300. λ=0.47+3.8B. Ccp=0.87+2.1B В=1*10^-4*t

t_cp=t₁+t_вн/2

q=γ_в(t_n-t_в)

t_н<100, t_в=20

λ_возд=18ккал/м*кг*1,163 Вт/м^2◦С

q=λв(t_н-t_в)=(85-20)=1360,7

На основе значения 2-ух величин t_{вн ­}и q по таблице 2 методических указаний выбираем примерную толщину тепло ограждающей стены.

t_вн=1200 q=1220

Шамот ½ кирпича t₁=1066

q=λ(t_вн-t₁)/S₁

t₁=t_вн-q*S/λ

Если разность между расчётными значениями и выбранными из таблицы, то материал и толщина выбраны верно, если больше корректируем.

t₁=1200-1220*0.116/0.9=1042.7

λ=0.47+3.8*0.11437=0.9

t_ср=1066+1221,45/2=1143,7

По полученной температуре выбираем материал на 2-ой слой

t₂=t₁-q*S₂/λ

2-ой слой шамот легковес t_max=1200

q=800 кг/м³ λ=0,23+2,2В

t₂=t₁-q*S₂/λ=1042.7-1200*0.233/0.37=287

λ=0.23+2.2*0.064=0.37

t_ср=t₁+t_нар/2=1042,7+240/2=641,3

t₃=t₂-q*S/λ

3-ий слой – асбестовый картон

q=1000-1250 λ=0.16+1.4B t_max=500

t_ср=240+80/2=320/2=160

λ=0,16+1,4*0,016=0,18

t₃=287-1200*0.03/0.18=87

Слой	Материал	t ◦c	Толщина
1-ый	Шамот	1042,7	0,116
2-ой	Шамот легковес		0,233
3-ий	Асбестовый картон		0,03

Уточнение геометрических размеров печи

Всё внутреннее пространство должно быть кратно основным размерам огнеупорного кирпича.

Ширина: 1600/232=6,9=7

вн 7*232=1624 мм

нар b+2(▲+S₁+S₂+ S₃+ S₄)=2486 мм

Длина: 3000/232=12,93=13

вн 13*232=3016 мм

нар 3847 мм

Определение геометрических размеров печи необходимо для определения расстояния между стойками каркаса и горелками

Расстояние между стойками каркаса принято 2 метра.

Расчёт поперечного сечения продольной балки каркаса

S₁=232 мм R₁=2436

S₂=116 мм^◦ R₂=2552

α=60^◦ h=295

γ₁=1800

γ₂=1300

Rвн=2204

Gш=q*L*π(Rвн+R₁)S₁*γ=1800*1.97*3.14(2.2+2.4)0.23*60/360=1963.3 кг

Gдиат=600*1,97*3,14(2,43+2,55)*0,116*60/360=357,34 кг

G= 1963.3+357.34=2320.64 кг

Р=2320,64*1,62/8*0,295=3759,43/2,36=1592, 97 кг

Мизг=Р*L/8=1592.97*197/8=39266.7 кг

Wx=Мизг/[б]=39266.7/1600=24.54 см³

Выбрана двутавровая балка на основании расчёта по табл.[8]

I №10 р=9,5, h=100, b=55? d=4.5 F=12 I=198 Wx=40 i=1.2

Расчёт теплового баланса печи.

Qрасх=Q₁+Q₂+Q₃+Q₄+Q₅

Q₁=полезно израсходованное тепло, Вт

Q_2-5=потери тепла, Вт

Qприх=Qx+Q^в_ф+Q^т_ф+Q_экз

Qx=кол-во тепла полученное, полученное при сжигании топлива, Вт

Q^в_ф=кол-во тепла, внесённое с подогретым воздухом, Вт

Q^т_ф=кол-во тепла, внесённое с подогретым топливом, Вт

Q_экз=кол-во тепла, полученное от экзотермических реакций окисления металла, Вт

Qх=B*Q^p_н=В*38477 кДж/ч=10688 Вт

Q^в_ф=В*Lg*t_в*Св=4578,45 кДж/ч=1271,79*В Вт

Q^т_ф=В*t_т*C_т=4,051*В кДж/ч=1,12 Вт

Qэкз=a*n*G=5650*2%*2320.64=262227.8 кДж/ч= 72841 Вт

Q₁=G*t_m*Cм=2320.64*210*0.53=268033.92 кДж/ч=74454 Вт

Q₂=В*Vg*Cg=12.3*1562.9*0.398=7651.02*B кДж/ч =2125.28 Вт

Q^тепл₅=t_вн-t_нар/S₁/λ₁+ S₂/λ₂+ S₃/λ₃*Fкл=1121.45/0.12+0.629+0.16=1121.45/0.909=59589 Вт

Q^св₅=t_вн-t_нар/S_1/ λ₁+S₂/λ₂=1121.45/0.232/0.9+0.116/0.37=1121/0.25+0.31=1121.45/0.56=

=2002.5 Вт

Q^изл₅=С_u[(T_вн/100)⁴-(T_в­/100)⁴]*ψ*Fок=5,67[(1315/100)⁴-(20/100)⁴]*10*1.48=5.67*(30698.06-73.7)*10*1.48=2569873.79 Вт

Q^засл₅=t_вн-t_нар/S/λ*Fок*(1-ψ)=1042.7-87/0.23/0.6*1.48*50=955.7/0.38*1.48*50=186110 Вт

Q_тар=Vш*p_ш*t_ш*с_ш+V_ша*p_ша* t_ша*с_ша=5,64*20050*803*0,867+0,0042*803+2,89*1000*316,5*0,867+0,0042*316,5=11180694,25+914620,97=12095314,97 Вт

Q^акк₅=13,28*2050*803*0,867+0,0042*316+2,25*500*87=26326173,71+1055144,47+68104,32=27449422,5 Вт В=1038,95

Таблица теплового баланса

В=1038,95

Приход	Расход
Qx=8888*1038.95=8234187 Вт	Q1=94454 Вт
Q^вф=1272*1038,95=1321544,4 Вт	Q2=2125*1038,95=2207768,45 Вт
Q^тф=1,12*1038,95=1163,6 Вт	Q5=59589 Вт
Qэкз=52841*1038,95=35399156 Вт	Q5^засл=186110 Вт
	Q5^акк=27449422,5 Вт	Q5^изл=2569873,79 Вт
	Qсв=2002,5 Вт	Q5^тар=12095314,9 Вт
Итого: 44956051 Вт	Итого: 44664535,5 Вт

n=Q₁/Q*100%=94454/44956061=21%

Данный расчёт выявил, что производительность не высокая, из этого следует вывод, что нужно уменьшать потери тепла через кладку, заменой на волокнистый материал.

Дата добавления: 2015-08-28