Тепловой расчет нагревательных печей непрерывного действия (стр. 4 )

При расчетной часовой производительности и рассчитанной продолжительности нагрева данного вида металла определяют садку печи (т):

G=PĦt

где P - расчетная числовая производительность печи, т/ч;

t - рассчитанная продолжительность нагрева металла, ч.

Если в печи нагревают различные по размерам и свойствам виды металла, то для каждого из них рассчитывают продолжительность нагрева и садку печи, а затем из полученных значений выбирают максимальную садку. По этой максимальной садке рассчитывают в дальнейшем длину полезного пода печи.

Таблица 4- Зависимость характера нагрева металла от типа печи

Теплотехническая зона	Температура продуктов сгорания	Начальная температура металла	Тип печи и нагреваемого металла
Толкательная печь нижнего обогрева или печь с шагающим подом	Толкательная печь нижнего обогрева или печь с шагающими балками	Кольцевая печь для нагрева круглых заготовок укладываемых на бок	Кольцевая печь для нагрева круглых заготовок, укладываемых на торец
Характер нагрева
Методическая	Линейно возрастающая во времени	Равномерная или паробали-ческое распределение	Односторонний нагрев пластины	Двухсторонний нагрев пластины	Всесторонний нагрев пластины	Трехсто-ронний нагрев цилиндра конечных размеров
Сварочная	Постоянная	Параболическое распределение
Томильная	Постоянная
Томильная с монолитной подиной	Постоянная		Односторонний нагрев пластины

4 Расчетная часть

4.1 Пример теплового расчета методической печи

Проектное задание:

1. Тип печи – методическая 3-х зонная с торцевой выдачей.

2. Производительность печи – 90 т/час.

3. Размеры нагреваемых изделий – сечение 240х240 мм, длина 4м.

4. Материал – сталь 40.

5. Температура посадки изделия tнач=200 С.

6. Температура поверхности изделия на выдаче tкон=12650 С.

7. Топливо – смешанный коксодоменный газ: Qн р см=6350 кДж/м3

8. Предварительный подогрев воздуха – tв= 5000 С.

9. Нагрев двухсторонний.

10. Тип рекуператора – керамический.

11. Тип горелок – турбулентная.

Принимаем для нагрева заготовок однорядную толкательную печь с торцевой задачей и торцевой выдачей, тремя зонами отопления, нижним обогревом в сварочной зоне и монолитной подиной в томильной зоне.

4.2 Расчет горения топлива

По условию задания выбираем турбулентную горелку типа « Труба в трубе», работающую с коэффициентом избытка воздуха n=1,2 /для инжекционных горелок n=1,05/

Состав исходного топлива приводим в таблице 5

Таблица 5- Состав исходного топлива

Наименование газа	H2	CO	CH4	CO2	C2H4	N2	O2	QН кДж/м
доменный	1,73	27,8	0,4	13	0,1	56,97	-	3970
коксовый	57,3	7	26,4	2,1	2,24	4,2	0,6	18200
природный	1	0,5	93,5	0,1	3,9	1	-	35807

Примечание: В виду того, что используется по заданию смешанный коксодоменный газ, определим:

Долю доменного газа в смеси и коксового газа

, (1)

где: Qн. к - теплота сгорания коксового газа;

Qн. д - теплота сгорания доменного газа;

Qн см - теплота сгорания смешанного газа /см. задание/

Если всю смесь газа принять за 1 часть, то доля коксового газа равна:

=1-0,832=0,168 (2)

Рассчитываем состав коксовой смеси в %:

H2 = % Hдг 2 × aд. г + %Hкг 2 × aк. г, (3)

Н2=1,73×0,832+57,3×0,168=11,07%

CO=27,8×0,832+7×0,168=24,31%

CH4=0,4×0,832+26,4×0,168=4,77%

CO2=13×0,832+2,1×0,168=11,17%

C2H4=0,1×0,832+2,24×0,168=0,46%

N2=56,97×0,832+4,2×0,168=48,10%

O2=0+0,6×0,168=0,1%

Всего: 100%

4.3 Расчет расхода воздуха, состава и количества продуктов сгорания

производим в табличной форме (таблица 6).

Таблица 6-Результаты расчета расхода воздуха, состава и количества продуктов сгорания

Топливо	Воздух,	Продукты сгорания,
Состав	Кол-во	Реакции горения			Всего					Всего
CO	11,07 24,31 4,77 11,17 0,46 48,10 0,10	H2+1/2O2= Н2О CO+1/2O2= CO2 CH4+2O2= CO2+2Н2О C2H4+3O2= 2CO2+2Н2О	5,5 12,16 9,54 ____ 1,38 ____ ____	02•3,76=28,62•3,76=107,61	+=107,61+28,62=136,23	___	____ 24,3 4,77 11,1 0,92 ____ ____	11,07 ___ 9,54 ____ 0,92 ___ _	(топл.)+(возд)=48,10+107,61=155,71	=+++= 0+41,1+21,53+155,71=218,41
Всего 100%
28,62	107,61	136,23	-	41,1	21,53	155,71	218,41
	n=1,2		34,48	129,13	163,48	5,86	41,1	21,53	177,23	245,79
%	21	79	100	2,38	16,75	8,76	72,11	100

С помощью таблицы 6 находим, что 1 м газа расходуется воздуха

(4)

и образуется продуктов сгорания при этом

(5)

Определяем калориметрическую температуру горения топлива:

энтальпия дымовых газов (теплосодержание )

(6)

где: - теплота сгорания смешанного газа;

- физическое тепло, вносимо подогретым воздухом

до tв= 5000 С. (tв см. задание)

(7)

где: Zв - расход воздуха на 1 м;

iв – энтальпия сухого воздуха при 500/ прил. А. /