Энергосбережение в теплоэнергетике и теплотехнологиях Методические указания к курсовой работе (стр. 7 )

Рекуператор изготовлен из чугуна, поэтому температура дымовых газов на входе в рекуператор не должна превышать 750 °С.

Следовательно, продукты сгорания, выходящие из печи, необходимо разбавить воздухом. Определим фактор разбавления j.

;

здесь – теплоемкости продуктов сгорания до и после разбавления, а также воздуха.

Тогда расчетный объем дымовых газов:

Секундные объемы газов:

дымовых газов

воздуха

Примем падение температуры воздуха от рекуператора до печи 20 °С, тогда:

Средняя теплоемкость воздуха с2 = 1,32 кДж/(м3×°С), дымовых газов с1 = 1,51 кДж/(м3×°С).

Теплота, полученная воздухом в рекуператоре:

Принимаем потери теплоты рекуператором в окружающее пространство в размере 10 % от . Тогда теплота, которую должны отдавать дымовые газы в рекуператоре:

Теплота, вносимая дымовыми газами в рекуператор:

Теплота, уносимая дымовыми газами из рекуператора:

Определим температуру дымовых газов на выходе из рекуператора, для чего воспользуемся уравнением теплового баланса.

Отношение водяных эквивалентов:

Тогда температура дымовых газов на выходе из рекуператора:

Таким образом, в рекуператоре температура воздуха повышается с 20 до 320 °С, а дымовых газов снижается с 750 до 560 °С.

Средняя логарифмическая разность температур для противотока:

В рекуператоре фактически имеет место перекрестный ток. Поэтому фактическая разность температур для условий примера будет на 5–8 % ниже. Тогда действительная логарифмическая разность температур

Примем скорость воздуха в рекуператоре W2 = 6 м/с, а дымовых газов W1 = 2 м/с. Сечение для прохода дыма одной трубы типа 17,5 при длине 880 мм равно 0,06 м2, а для прохода воздуха 0,008 м2.

Тогда сечение каналов для прохождения воздуха:

а общее сечение каналов для дыма

Труб на пути воздуха ориентировочно должно быть 0,062/0,008 = 8 шт.

На пути дыма число труб 0,254/0,6 = 4 шт.

Принятым значениям скоростей воздуха и дымовых газов в рекуператоре соответствует коэффициент теплопередачи k = 90 Вт/(м2×°С). Его величина принята с учетом последующего заноса внешней поверхности труб отложениями сажи.

Тогда поверхность нагрева рекуператора:

Условная поверхность нагрева одной трубы равна 0,25 м2, поэтому труб в рекуператоре должно быть 3,6/0,25 = 14,4 шт.

Из конструктивных соображений выбираем двухходовой рекуператор, состоящий из 16 труб, по 8 труб в ходу (по 4 трубы в два ряда).

Библиографический список

1.  Щукин, А. А. Промышленные печи и газовое хозяйство заводов / . – М.: Энергия, 1983.

2.  Арутюнов, В. А. Металлургическая теплотехника. Т. 1 / , , . – М., Металлургия, 1984.

3.  Китаев, Б. И. Теплотехнические расчёты металлургических печей / , [и др.]. – М., Металлургия, 1970.

4.  Кривандин, В. А. Металлургические печи / . – М., Металлургия, 1987.

5.  Казанцев, Е. И. Промышленные печи / . – М., Металлургия, 1964.

6.  Справочная книжка энергетика. – М.: Энергия, 1972.

7.  Тайц, Н. Ю. Методические нагревательные печи / , . – М.: Металлургиздат, 1984.

8.  Васильев, В. А. Методическое пособие к курсовому проектирование по курсу «Промышленные печи и газовое хозяйство заводов» / . – Саратов, 1972.

9.  Глозштейн, Я. С. Использование газа в промышленных печах / , [и др.]. – Л.: Недра, 1987.

10.  Телегин, А. С. Теплотехника и нагревательные устройства / , . – М.: Машиностроение, 1985.

11.  Рей, Д. Экономия энергии в промышленности / Д. Рей. – М.: Энергоатомиздат, 1983.

12.  Сазанов, Б. В. Теплоэнергетические системы промышленных предприятий / , . – М.: Энергоатомиздат, 1990.

13.  Высокотемпературные теплотехнологические процессы и установки / под ред. . – М., Энергоатомиздат, 1989.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Таблица 1

Рекомендуемые значения коэффициента избытка воздуха и допустимые

относительные величины химического недожога

Топливо	Топливосжигающие устройства	a
Доменный, генераторный и коксодоменный газы	Длиннопламенные горелки	1,10 – 1,30	2 – 3
Все виды газообразного топлива	Короткопламенные горелки	1,05 – 1,15	1 – 2
Мазут	Форсунки	1,15 – 1,35	2 – 3

В таблице: a – рекомендуемые значения коэффициента расхода воздуха; – допустимые относительные величины химического недожога.

Таблица 2

Напряжение активного пола и удельные расходы тепла для различных нагревательных печей

Наименование печи	Напряжение пода кг/м2×ч	Удельный расход тепла кДж/кг
Печи прокатного и кузнечного производства	Методические печи Камерные, щелевые печи Печи с кольцевым и вращающимся подом	400 – 100 300 – 800 400 – 700	200 – 700 500 – 2000 400 – 600
Печи термических цехов	Камерные, проходные, конвейерные	200 – 400	400 – 800

Таблица 3

Значение поправочного коэффициента в зависимости от формы и расположения заготовок

Таблица 4

Рекомендуемые толщины кладки нагревательных печей

Элементы кладки	Температура внутренней поверхности кладки, °С	Толщина слоев, мм
Огнеупорного	Теплоизоляционного
Стены высотой до 1 м	До 1000 1000 – 1200 Выше 1200	116 232 232	116 – 232 232 348
Стены высотой 1 – 2 м	До 1200 Выше 1200	232 232 – 348	232 348
Стены высотой до 3 м	1000 – 1200	348	232
Своды лучковые пролетом до 1 м и центральным углом 60°	До 1200 Выше 1200	116 232	65 – 230 65 – 230
Своды лучковые пролетом до 5 м и центральным углом 60°	До 1200 и выше	300	65 – 230
Своды лучковые пролетом до 3,5 м и центральным углом 60°	До 1200 Выше 1200	232 300	65 – 230 65 – 230

Таблица 5

Средние теплоемкости некоторых сталей, кДж/кг×град

Марка стали	Средняя теплоемкость в интервале температур, °С
20-100	20-200	20-400	20-600	20-800	20-1000	20-1200
Ст 15 Ст 20 Ст 25 Ст 30 Ст 35 Ст 40 Ст 45 Ст 50 Ст 55 18 ХНВ 25 ХНВ 12 ХНЗ 20 ХНЗ	0,468 0,468 0,468 0,468 0,468 0,468 0,468 0,478 0,478 0,486 0,466 - -	0,478 0,481 0,481 0,481 0,481 0,481 0,481 0,686 0,686 0,514 - - -	0,514 0,536 0,518 0,523 0,523 0,523 0,523 0,512 0,512 - 0,570 0,657 0,657	0,570 0,570 0,570 0,570 0,570 0,570 0,574 0,570 0,570 0,774 0,755 0,646 0,646	0,667 0,687 0,687 0,687 0,683 0,679 0,679 0,679 0,690 - - - -	0,705 0,699 0,696 0,696 0,690 0,683 - 0,683 0,675 0,726 0,825 0,642 0,153	0,705 0,699 0,696 0,696 0,690 0,683 - 0,675 0,161 - - - -

Таблица 6

Теплопроводность углеродистых и легированных сталей Вт/м×град

Марки сталей	Температура °С
20	100	200	300	600	900	1200
Ст 15 Ст 20 Ст 25 Ст 30 Ст 35 Ст 40 Ст 45 Ст 50 Ст 55 18 ХНВ 25 ХНВ 12 ХНЗ 20 ХНЗ	77,4 78,0 78,0 75,5 75,5 66,3 67,7 68,2 68,2 34,3 - 31,0 32,8	66,4 60,5 66,4 64,8 64,8 53,2 55,0 55,3 55,3 - - - 32,1	47,0 38,4 47,8 44,0 52,3 46,9 35,5 46,3 35,5 25,2 37,8 - -	41,4 32,6 41,8 37,9 37,9 37,8 31,4 31,4 31,4 - 36,1 25,7 -	- 32,6 - 26,2 - - 30,3 - - 28,1 32,6 21,3 26,7	- - - 26,2 - - 26,7 - - 24,4 31,4 18,8 19,3	- - - - - - 27,9 - - - - - -

Таблица 7

Значения функций y

	y		y		y		y
0,20 0,22 0,24 0,26 0,28 0,30 0,32 0,34 0,36 0,38 0,40 0,42 0,44	0,2000 0,2200 0,2402 0,2602 0,2803 0,3005 0,3207 0,3409 0,3612 0,3816 0,4012 0,4226 0,4434	0,46 0,48 0,50 0,52 0,54 0,56 0,58 0,60 0,62 0,64 0,66 0,68 0,70	0,4662 0,4854 0,3066 0,5277 0,5497 0,5718 0,5938 0,6166 0,6400 0,6639 0,6882 0,7132 0,7389	0,72 0,74 0,76 0,78 0,80 0,82 0,84 0,86 0,88 0,90 0,91 0,92 0,93	0,7655 0,7936 0,8229 0,8588 0,8864 0,9224 0,9599 1,0020 1,0389 1,1024 1,1332 1,1659 1,2046	0,94 0,95 0,96 0,97 0,98 0,985 0,990 0,992 0,994 0,996 0,998 0,999 0,9995	1,2463 1,2959 1,3563 1,4310 1,5670 1,6120 1,7180 1,7700 1,8420 1,9440 2,1170 2,2930 2,44630

Таблица 8

Теплофизические свойства строительных материалов печей

Материал	Плотность кг/м3	Коэффициент теплопроводности l при температуре t, Вт/м×град
Динас	1980
Шамот	1860
Шамотный легковес	1250
Красный кирпич	1600
Магнезит	2700
Пеношамот	800
Хромомагнезит	2870
Диатомит	500