Курсовая работа: Расчёт камерной печи с выкатным подом для термообработки слябов

Министерство образования и науки Российской федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова»

Кафедра теплотехнических и энергетических систем

КУРСОВАЯ РАБОТА

РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

по дисциплине: Энергообеспечение промышленных технологических комплексов

на тему: Расчёт камерной печи с выкатным подом для термообработки слябов

Магнитогорск, 2017

Министерство образования и науки Российской федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова»

Кафедра теплотехнических и энергетических систем

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ

Тема: Расчёт камерной печи с выкатным подом для термообработки слябов

Студенту Калмыковой Н.С.

Исходные данные:

Оглавление

теплообмен печь нагрев энергосбережение

• Введение
• 1 Расчет теплообмена в рабочем пространстве печи в период нагрева
• 2 Расчет нагрева металла
• 3 Расчет теплообмена в рабочем пространстве печи в период охлаждения
• 4 Расчет охлаждения металла
• 5 Статьи теплого баланса периода нагрева
• 6 Тепловой баланс периода нагрева
• 7 Статьи теплового баланса периода выдержки
• 8 Статьи теплового баланса периода выдержки
• 9 Расчет числа и характеристик печей
• 10 Выбор и обоснование путей энергосбережения
• Список использованных источников

Введение

Камерная печь с выкатным подом - печь, в которой загрузка и выгрузка металла производятся цеховым краном на подину, выкатываемую относительно стен и свода печи. Эту печь используют в тех случаях, когда масса садки велика и имеет сложную "архитектуру", например, садка располагается в несколько слоёв.

В разогретой пустой печи поднимается заслонка и подина, опираясь на катки, выкатывается на площадку перед печью. Часто вместо катков используют колеса, прикрепляемые к раме подины и движущиеся по специально уложенным рельсам. С помощью подъёмного крана на выкатанную подину укладывается садка металла в определённом порядке. В это время горелки не работают, а стены и свод интенсивно отдают теплоту излучением на то место, где только что стояла подина. Поэтому место под подиной должно быть теплоизолировано. После загрузки всей садки подина вкатывается обратно, заслонка закрывается и включаются горелки. Горелки располагаются в нижней части боковых стен (на рис. 1 - 14 горелок; по 7 штук на каждой стене). Часто горелки располагаются в два ряда и сжигание топлива практикуется в форкамерах. В данном примере горелочные камни подобраны таким образом, что они создают факел под некоторым углом к стене для обеспечения интенсивной циркуляции дыма и максимальной равномерности нагрева садки. Продукты горения удаляются из рабочего пространства через дымовые окна в боковых стенках. В данном примере 16 каналов, по 8 в каждой стенке. Дым проходит по подъемным дымовым каналам и поступает в сборные каналы, располагаемые вдоль стен печи над сводом. Из сборных каналов дым поступает в общий канал, в котором находится рекуператор для подогрева воздуха. Охлажденный в рекуператоре дым направляется в дымовую трубу и выбрасывается без очистки в атмосферу. После завершения процесса термообработки подина выкатывается и металл заменяется на холодный. Далее процесс повторяется.

Технологический процесс контролируется термопарами, вставляемыми через специально предусмотренные отверстия в стенах. Число смотровых и рабочих окон ограничено одним, закрытым в нормальном состоянии заслонкой.

Газоплотность печи обеспечивается системой песочных затворов, которые установлены между подиной и всеми стенами, а также между подиной и заслонкой.

Рисунок 1 - Камерная печь с выкатным подом

1 _ заслонка; 2 _ механизм подъёма заслонки; 3 _ дымовой канал для соединения сборных каналов; 4 _ рекуператор; 5 _ металлический каркас; 6 _ подъемный дымовой канал; 7 _ сборные каналы, располагаемые вдоль стен над сводом; 8 _ рабочее пространство печи;

9 _ горелки; 10 _ горелочный камень; 11 _ песочный затвор; 12 _ дымовые окна; 13 _ отверстие для термопары; 14 _ подина; 15 _ ролики (катки, колёса);

16 _ механизм перемещения подины.

Рисунок 2 - схема камерной печи с выкатным подом

1 - выкатной под; 2 - горелки; 3 - люк для присоса воздуха в период охлаждения; 4 - свод печи; 5 - стопа слябов с прокладками между ними; 6 - кладка печи; 7 - дымовые каналы

1. Расчет теплообмена в рабочем пространстве печи в период нагрева

Рисунок 3 - изменение температур в камерной печи с выкатным подом

1 - продуктов сгорания; 2 - кладки, 3 - металла

1. Температура металла в печи, ⁰С (по заданию):

2. Температура металла по участкам, ⁰С (принимаем):

3. Температура продуктов сгорания по участкам, ⁰С (принимаем):

4. Температура кладки, ⁰С (принимаем):

5. Эффективная длина пути луча, м:

где а=0,1 - толщина прокладки между слябами.

6. Коэффициент расхода воздуха в продуктах сгорания (принимаем):

7. Поправочный коэффициент для природного газа (7) (рис. I.8, (1)):

8. Приведенная толщина продуктов сгорания:

9. Степень черноты продуктов сгорания (рис. I.7, (1)):

10. Отношение высоты прокладки к ширине сляба:

где а - высота прокладки (0,1 м),

где b - ширина сляба (0,9 м).

11. Отношение длины сляба к его ширине:

где l - длина сляба (1,6 м).

12. Коэффициент взаимного облучения кладки (табл. 1.2, (1)):

13. Угловой коэффициент излучения кладки на металл:

14. Коэффициенты:

Где степени черноты соответственно продуктов сгорания, кладки и металла.

принимаем.

15. Удельный тепловой поток излучением на металл, Вт/м²:

Где коэффициент излучения абсолютно черного тела.

16. Коэффициент теплоотдачи излучением к металлу, Вт/(м²К):

Конвекцией, Вт/(м²К):

Принимаем 14 Вт/(м²К).

17. Вид теплообмена:

18. Условный коэффициент теплоотдачи конвекцией в единицах коэффициента излучения, Вт/(м²К⁴):

где- отношение температур, определяем по рис. 13.23 (1).

19. Приведенный коэффициент излучения, Вт/(м²К⁴):

20. Приведенный коэффициент излучения с учетом конвекции, Вт/(м²К⁴):

2. Расчет нагрева металла

1. Расчетная схема нагрева металла: двухсторонний нагрев в среде с постоянной температурой.

2. Расчетная толщина сляба, м:

где p - толщина сляба.

3. Коэффициент теплопроводности металла при средней температуре на участке, Вт/(мЧК) (табл. V.47 (1)):

4. Число Старка:

где - температура окружающей среды (20 ⁰С).

5. Число Био:

6. Числовое соотношение для определения области «тонких» тел (на всех участках слябы являются тонкими):

7. Методика расчета нагрева металла:

8. Расчет продолжительности нагрева:

Для первого и второго участков используем формулу:

где плотность стали,

- начальное и конечное значение температурного фактора (рис. I.19, I.20, I.21 в зависимости от ).

Для второго и третьего участков рассчитываем по формуле:

где - конечный и начальный температурные факторы (рис. I.16, I.17 в зависимости от температуры металла при температуре окружающей среды 20 или 100⁰С по рис I.17 (1)).