Т - средняя температура печи, К;
F - площадь открытого окна, м2;
Ф - коэффициент диафрагмирования;
- доля времени (часа), когда окно открыто.
9) Теплом, затраченным на нагрев тары можно пренебречь.
10) Теплом, уносимым водой, можно пренебречь.
11) Потери теплоты в результате аккумуляции её кладкой:
,
- объем кладки, ;
- средняя температура кладки, ;
- теплоемкость кладки, Дж/кг;
- плотность кладки, кг/м3.
12) Неучтенные потери:
,
Уравнение теплового баланса:
,
,
,
,
Удельный расход топлива:
,
Коэффициент полезного теплоиспользования.
,
Тепловая мощность:
,
4. Выбор и расчёт топливосжигающих устройств
Устройства для сжигания топлива предназначены для того, чтобы обеспечить превращение химической энергии топлива в тепловую. Устройства для сжигания газового топлива называют горелками.
Расчёт сводится к определению диаметров воздушного и газового сопла и выбору стандартного устройства, близкого по параметрам к расчётным.
Расчет произведен по варианту №2
Задаем число форсунок: n = 6
,
Выбираем инжекционную газовую горелку Казанцева ИГК-1-15 с диаметром носика
5. Расчет воздухоподогревательного устройства
Рассчитать игольчатый рекуператор для шахтной печи, отапливаемой доменным газом при= , в которой расход топлива (при работерекуператора) составляет 15 ; температура подогрева воздуха равна
Состав дымовых газов:
,
,
,
,
Из расчета горения топлива
,
,
,
,
Решение:
Примем скорость движения воздуха
Составим тепловой баланс рекуператора. Для выбора теплоемкости дымовых газов предположим, что =6__--°C.
Таблица 5 Теплоемкости дымовых газов:
|
, |
, |
|
|
C(N2) = 1,187*0,7042 = 0,836 |
C(N2) = 1,14*0,7042 =0,803 |
|
|
C(CO2) = 1,259*0,2327 = 0,293 |
C(CO2) = 1,196*0,2327 =0,278 |
|
|
C(H2O) = 2,41*0,0375 = 0,09 |
C(H2O) = 2,198*0,0375 =0,082 |
|
|
C(О2) = 1,103*0,0256 = 0,028 |
C(О2) = 1,07*0,0256 =0,027 |
|
|
, |
, |
Потери тепла в окружающую среду приняты равными 10%.
1. Уравнение теплового баланса:
,
,
,
2. Определим tср(считаем, что движение газа происходит по схеме перекрёстного противотока). Пренебрегая поправкой на перекрёстный ток tср= f tСР.ПРОТИВОТОКАопределим tср.
Определим, по какому закону изменяется температура
,
,
3. Определим К, применяя график. При vв=6 м/с и vд=3 м/с
Определим общую поверхность нагрева и размеры рекуператора извыражения:
,
,
Условная поверхность нагрева каждой трубы длиной 880мм без наружных игл составляет 0,25 м2. Следовательно, общее число труб рекуператора составит:
,
Необходимое общее сечение для прохода воздуха:
,
Необходимое сечение для прохода дыма:
,
Ориентировочно должно быть труб на пути воздуха:
,
,
На пути движения дыма:
,
,
Таким образом, в рассчитываемом рекуператоре должно быть предусмотрено 3/1 = 3секции (хода) по 1 трубе в каждой. Принимаем, что воздух последовательно проходит 3 секции по 1-й трубе в каждой.
6. Расчет дымоотводящей системы
6.1 Расчет потерь давления
Схема дымового тракта представлена на рисунке 6.
Рисунок 6 - Дымовой тракт
Таблица 6 - Параметры, характеризующие дымовые газы в сечениях
|
Параметры |
1-1 |
2-2 |
|
|
Коэффициент расхода воздуха |
1,25 |
1,35 |
|
|
Температура, |
800 |
600 |
|
|
L0, м3/м3 |
1,033 |
1,033 |
|
|
м3/м3 |
1,291 |
1,395 |
|
|
0,629 |
0,629 |
||
|
м3/с |
1,92 |
2,024 |
|
|
0,044 |
0,047 |
||
|
F, м2 |
0,2 |
0,25 |
|
|
м/с |
0,22 |
0,188 |
Потери давления на местных сопротивлениях:
,
Где К - коэффициент, учитывающий потери;
- средняя плотность дымовых газов;
- скорость дымовых газов в данном сечении;
Т - температура в данном сечении.
Сечение 1-1:
,
Сечение 2-2:
,
Потери на трение:
В вертикальном канале:
,
В Борове:
,
Потери на геометрическоедавление в вертикальном канале:
,
,
Сопротивление рекуператора:
,
Суммарное сопротивление системы:
.
6.2 Расчет дымовой трубы
Суммарные потери давления в процессе эксплуатации печи, как правило, увеличиваются вследствие заноса дымовых каналов пылью, увеличение подсоса воздуха через несплошности либо вследствие форсированной работы. По этим причинам величина суммарных потерь давления при расчете дымовой трубы была принята на 20% больше рассчитанной, то есть
Скорость дымовых газов на выходе из трубы - ,
Тогда диаметр устья равен:
,
Диаметр основания трубы:
,
Предположим, что высота трубы Н = 10 м. Тогда температура дымовых газов на выходе из кирпичной трубы:
,
Средняя температура по высоте трубы:
,
Найдем действительную высоту трубы по формуле:
,
,
Таким образом, высота трубы была принята 8 м.
7. Охрана труда и техника безопасности
В процессе работы с печью на термиста могут воздействовать следующие опасные и вредные производственные факторы:
-подвижные части производственного оборудования, передвигающиеся готовые изделия или детали, движущиеся транспортные средства могут привести к травмам;
- повышенная температура может вызвать общий перегрев организма и тепловой удар; - высокая температура поверхности оборудования, деталей оснастки может привести к ожогам кожного покрова;
-повышенное содержание окиси углерода, загазованность и запыленность воздуха - к отравлению, заболеванию органов дыхания;
Для безопасного производства работ термист должен использовать следующие СИЗ: костюм х/б с огнезащитной пропиткой, ботинки кожаные, рукавицы брезентовые, защитные очки.
Должен быть также предусмотрен надежный отвод вредных выделений из этих цехов и обеспечена соответствующая вентиляция помещений, расположенных над ними.
Резервуары для хранения жидкого топлива следует размещать вне зданий цехов. Топливные баки должны быть плотно закрыты крышками и иметь указатели уровня топлива, спускной кран с трубкой, выведенной в подземный аварийный резервуар, трубку для сообщения с наружной атмосферой и переливную трубу, сообщающуюся с аварийным подземным резервуаром [11]
Заключение
В работе была проведена разработка шахтной печи для нагрева заготовок из стали 45 до температуры 820є С. Производительность печи 3000 кг/ч, топливо - доменный газ, температура подогрева воздуха 300
Для работы печи необходима подача топлива B=82 , и воздуха . При сгорании 1 кг топлива образуется 2,106 дымовых газов. Низшая теплота сгорания мазута .
Температура горения доменного газа??гор 1=1650О??.
Высота спроектированной печи составляет 3,6м с лучковым сводом, диаметр рабочего пространства печи 2,25м (диаметр пода 1,75м). Кладка печи двухслойная, состоит из огнеупорного (шамотный кирпич класса Б) и изоляционного (диатомитовый кирпич) слоев.
Коэффициент полезного теплоиспользования печи равен 55%
Для печи были выбраны инжекционную газовую горелку Казанцева ИГК-1-15, необходимое количество горелок 6.
Подогрев воздуха осуществляется в металлическом игольчатом рекуператоре. Рекуператор состоит из 3 труб.
Требуемая для отвода тепловых газов высота трубы 8 м.
Список использованной литературы
1. https://stankiexpert.ru/spravochnik/materialovedenie/stal-shkh-15.html
2. Овечкин Б.Б. Теплотехника: Метод. указания по выполнению курс. проекта для студентов направления 22.03.01 - Материаловедение и технология новых материалов. Томск: Изд. ТПУ. 2006. - 52 c.;
3. Овечкин Б.Б. Перенос энергии и массы, основы теплотехники: Учебное пособие. - Томск: Изд-во. ТПУ, 2006.- 102 с.;
4. Китаев Б.И. и др. Теплотехнические расчеты металлургических печей. - М.: Металлургия, 1970. - 528 с.;
5. Кривандин В.А. Металлургическая теплотехника. Т. 1. Теоретические основы. - М.: Металлургия, 1986. - 424 с.;
6. Коэффициент диафрагмирования- [Электронный ресурс] // Энциклопедия по машиностроению XXL [сайт] - режим доступа https://mashxxl. info/page/025047202243065244057061032088244246048020205193/
7. Телегин А. С. Теплотехнические расчёты металлургических печей. - М.: Металлургия,1987. - 528 с.;
8. Тебеньков Б. П. Рекуператоры для промышленных печей. - М.: Металлургия, 1985. - 404 с.;
9. Казанцев Е.И. Промышленные печи. Справочное руководство для расчетов и проектирования. 2-е изд., доп. и перераб. - М.: Металлургия, 1975. - 368 с.;
10. Миткалинный В.И., Кривандин В.А. Металлургические печи. Атлас. - М.: Металлургия, 1987. - 384 с.
11. ПОТ Р М-005-97 Межотраслевые правила по охране труда при термической обработке металлов