|
Исходные данные
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 – марка стали. Воздух прогревается до 300 оС.
Техническая характеристика печи
Наименование показателя | Показатель | |||
Назначение | Термообработка поковок | |||
Размеры и площадь пода м2 | 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/м2 | 12.1 | |||
Стали, т/м2 | 2.9 | |||
Чугуна, т/м2 | 0.62 | |||
Температура нагрева, ◦с | ||||
Топливо и его теплота сгорания | Основное, мДж/м3 | Природный газ, Qрh=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, м3/ч | |||
На горение, м3/ч | 700, на инжекцию 200 | |||
Кол-во продуктов сгорания | м3/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
Ср | Нр | Ор | Np | Sp | Ap | Wp |
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 = 0,089Ср + 0,267Нр + 0,033(Sр-Oр) м3/кг
Хр = хг*100 – (Ар+Wр)/100
Ср=Сг*100-(Ар+Wр)/100=87,2*100-3,3\100=84,32
Нр=11,2*100-3,3/100=10,83
Ор=0,35*100-3,3/100=0,33
Nр=0,35*100-3,3/100=0,33
Sр=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+VH2O+Vso2+VN2
Дым состоит из одних и тех же газов независимо от продуктов сгорания,
Vco2=0.0187 Cp м3/кг
VH2O=0,112 Hp+0.0124 Wp м3/кг
VN2=0,008 Np+0,79*Lo Wp м3/кг
Vso2=0,07 Sp Wp м3/кг
Vco2=0,0187*84,32=1,57 м3/кг
VH2O=0,112*10,83+0,0124*3=1,24 м3/кг
VN2=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
tк=Qpн+Qвф+Qtф/Vg*Cg= ◦C
т.к. tk=f (Cg) расчёт осуществляют методом интерполяции
tk*Cg= Qpн+Qвф+Qtф/Vg=924
tk=2000◦c Cg=0.398
2000*0.398=796
Qpн=38477 кДж/кг
Qвф=300*0,314=94,2
Qтф=40,19кДж/кг
jмаз=965 ккал/кг
j=4.05
tk=2200-116,13=2083,87 ◦С
tg=0.75*2083.87=1562.9 ◦С
Выбор толщины и материала кладки
tвн=среднее арифметическое Lg+tm/2 ◦С, это необходимо для выбора материала, первого внутреннего слоя кладки или футеровки
tвн=880+1562,9/2=1221,45
На первый слой выбираем материал: шамот tmax=1350. p=1300. λ=0.47+3.8B. Ccp=0.87+2.1B В=1*10-4*t
tcp=t1+tвн/2
q=γв(tn-tв)
tн<100, tв=20
λвозд=18ккал/м*кг*1,163 Вт/м2◦С
q=λв(tн-tв)=(85-20)=1360,7
На основе значения 2-ух величин tвн и q по таблице 2 методических указаний выбираем примерную толщину тепло ограждающей стены.
tвн=1200 q=1220
Шамот ½ кирпича t1=1066
q=λ(tвн-t1)/S1
t1=tвн-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
tср=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 tmax=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
tср=t1+tнар/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 tmax=500
tср=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
Q2-5=потери тепла, Вт
Qприх=Qx+Qвф+Qтф+Qэкз
Qx=кол-во тепла полученное, полученное при сжигании топлива, Вт
Qвф=кол-во тепла, внесённое с подогретым воздухом, Вт
Qтф=кол-во тепла, внесённое с подогретым топливом, Вт
Qэкз=кол-во тепла, полученное от экзотермических реакций окисления металла, Вт
Qх=B*Qpн=В*38477 кДж/ч=10688 Вт
Qвф=В*Lg*tв*Св=4578,45 кДж/ч=1271,79*В Вт
Qтф=В*tт*Cт=4,051*В кДж/ч=1,12 Вт
Qэкз=a*n*G=5650*2%*2320.64=262227.8 кДж/ч= 72841 Вт
Q1=G*tm*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
Qтепл5=tвн-tнар/S1/λ1+ S2/λ2+ S3/λ3*Fкл=1121.45/0.12+0.629+0.16=1121.45/0.909=59589 Вт
Qсв5=tвн-tнар/S1/ 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
Qизл5=Сu[(Tвн/100)4-(Tв/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
Qзасл5=tвн-tнар/S/λ*Fок*(1-ψ)=1042.7-87/0.23/0.6*1.48*50=955.7/0.38*1.48*50=186110 Вт
Qтар=Vш*pш*tш*сш+Vша*pша* tша*сша=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
Qакк5=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 | |
Qвф=1272*1038,95=1321544,4 Вт | Q2=2125*1038,95=2207768,45 Вт | |
Qтф=1,12*1038,95=1163,6 Вт | Q5=59589 Вт | |
Qэкз=52841*1038,95=35399156 Вт | Q5засл=186110 Вт | |
| Q5акк=27449422,5 Вт | Q5изл=2569873,79 Вт |
| Qсв=2002,5 Вт | Q5тар=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; просмотров: 22 | Нарушение авторских прав
<== предыдущая лекция | | | следующая лекция ==> |
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение | | | Расчетно-графическая работа для групп ЭЭС 205 З, 206, 207, 208 – з сф по дисциплине «Теоретическая механика» на III семестре состоит из следующих задач: |