Расчет секционной печи для нагрева труб
Исходные данные
1.Тип и название печи Проходная секционная печь для скоростного нагрева труб
2.Размеры труб
.1 наружный диаметр dтр=50 мм
.2 толщина стенки Sтр=1мм
.3 длина l =12 м
3.Марка стали(плотность, кг/м3) малоуглеродистая, 7850 кг/м3
4.Производительность печи P =0,3 т/ч
.Число ручьев n=1 шт
Разрыв между трубами в печи м 0,5
. Температура в 1 секции печи tc 0С выбрать
. Температура трубы 0С
.1 начальная tмнач =20 0С
.2 конечная tмкон =600 0С
. Топливо
Наименование топливаСостав сухого топлива в объемных %Влажность W г/м3CH4C2H4C2H6C3H8C4H10C5H12CO2N2ВсегоПриродный газ Туймазинского мр57,500,0015,0011,008,004,001,503,0010028
9. Температура подогрева воздуха tв =3700С
. Коэффициент расхода воздуха ?в =1,08
. Тип горелок выбрать
. Размеры рабочего пространства секции
.1 длина Lc=1,5 м
.2 диаметр Dc =1,0 м
. Размеры рабочего пространства тамбура
.1 длина Lт=0,5 м
.2 диаметр Dт=0,5 м
. Размеры проема между секцией и тамбуром
.1 диаметр Dпр=0,3 м
.2 толщина lпр = 0,2 м
. Футеровка секции
.1 материал шамотно-волокнистые плиты ШВП-350
.2 толщина Sс=300 мм
. Футеровка тамбура
.1 материал муллитокремнеземистый войлок МКВР-200
.2 толщина Sт=200 мм
1. Краткое описание печи и ее схема
Секционные печи скоростного нагрева применяют для нагрева больших партий однородного сортамента трубной заготовки и труб диаметром до 200 мм и длиной не менее 2,5-3 м. Иногда в этих печах нагревают квадратную заготовку небольших размеров.
Секционные печи состоят из установленных в одну линию отапливаемых камер. (секций) и расположенных между ними неотапливаемых тамбуров, в которых находятся транспортирующие ролики. Ролики косо расположены, что обеспечивает непрерывное вращение заготовки во время нагрева. Заготовки можно перемещать в печи в один, два или три ряда (ручья). Каждая секция имеет самостоятельное," отопление - и дымоотбор; несколько секций объединяют в общую систему регулирования (зону). Длина секции 1,5- 1,75 м, поперечные размеры на 0,4-0,6 м больше поперечных размеров нагреваемой заготовки; длина неотапливаемого тамбура 0,35 - 0,5 м.
2. Расчет теплообмена в рабочем пространстве печи
. Наружная поверхность трубы (на 1 м длины), м2
2. Внутренняя поверхность кладки (на 1м длины), м2
3. Угловой коэффициент излучения кладки на трубу
4. Приведенный коэффициент излучения, Вт/(м2.К4)
5. Приведенный коэффициент излучения с учетом конвекции, Вт/(м2.К4)
3. Расчет нагрева труб
. Температура кладки, оС
Принимаем температуру кладки:
. Температура трубы, оС
·Начальная
·Конечная (задаемся)
·Средняя
3. Теплотворность металла при средней температуре, Вт/(м.К)
4. Средняя теплоемкость металла в интервале температур нагрева,
. Число Старка
<0,15 --- тело тонкое
6. Коэффициент заполнения печи
где: l- длина трубы, t-разрыв между трубами в печи.
. Масса одного метра трубы, т/м
т/м
8 Продолжительность нагрева трубы в секции, ч
где: n-число ручьев; Lc-длина секции; M- масса 1 м длины заготовки; P- производительность печи; kз- коэффициент заполнения печи.
. Коэффициент формы
10. Начальный температурный фактор, К-3
К-3
. Конечный температурный фактор, К-3
К-3
12. Конечная температура трубы, оС
. Расчет горения топлива (состав исходного газа, состав и калориметрическая температура продуктов горения)
Пересчет сухую массу на влажную, в исходном топливе появляется H2O (сумма каждой составляющей = 100%)
Таблица №1
Наименование топливаСостав сухого топлива в объемных, %Влажность W г/м3CH4C2H4С2H6C3H8C4H10C5H12CO2N2ВсегоПриродный газ Мухановского м/р.57,500,0015,0011,08,004,001,503,0010028Состав влажного топлива в объемных, %Природный газ Мухановского м/р.55,570,0014,510,67,733,871,452,9100
Дано: n=1,08; Tв=370 оС
а). Определим теплоту сгорания природного газа, пользуясь табличными значениями тепловых эффектов горения горючих компонентов топлива.
б). Определение расхода воздуха необходимого для горения количества и состава продуктов сгорания ведется на 100 м3 исходного топлива, а вычисления делаются в табличной форме.
Реакция окисления горючих компонентов топлива:
CH4+2O2=2H2O(пар)
С2H4+3O2=2CO2+2H2O(пар)
C2H6+7/2O2=2CO2+3H2O(пар)
C3H8+5O2=3CO2+4H2O(пар)H10+13/2O2=4CO2+5H2O(пар)H12+8O2=5CO2+6H2O(пар)
Таблица № 2
ТопливоВоздух, м3Образуется продуктов сгорания, м3СоставСодержание, м3, %O2N2ВсегоCO2H2OO2N2ВсегоCH455,57111,1455,57111,14C2H614,550,752929C3H810,65331,842,4C4H107,7350,24530,9238,65C5H123,8730,9619,3523,22CO21,45---1,45N22,9---5,07H2O3,4---3,4n=1100296,11113,91410168,09247,811124,21540%2179100111673100n=1,08319,81203,0121522,8168,09247,8134,861228,771663,2%217910010,1152,09673,88100
в). Находим плотность компонентов газа и продуктов сгорания топлива.
, кг/м3
г). Составим материальный баланс горения.
Поступило:
м3 топлива, в том числе:
CH4=> 55,57?0,714=39,68 кг
C2H6=> 14,5?1,339=19,41 кг
C3H8=> 10,6?1,964=20,82 кг
C4H10=> 7,73?2,589=20 кг
C5H12=> 3,87?3,214=12,44 кг
CO2=> 1,45?1,964=2,85 кг
N2=> 2,9?1,25=3,63 кг
H2O=> 3,4?0,804=2,734 кг
Всего топлива: 121,6 кг
Воздуха 1758,46 м3 , в том числе:
О2 => 319,8 ? 1,429=457 кг N2=> 1228,77?1,25=1536 кг
Всего воздуха: 1993 кг
Итого: топлив + воздух = 121,6+1993=2114,6 кг
Получено продуктов сгорания 1663,2м3 , в то числе:
CO2=> 168,09?1,964=330,13 кг
H2O=> 247,81?0,804=199,24 кг
О2=> 34,86?1,429=49,81 кг
N2=> 1228,77?1,25=1536 кг
Всего: 2115,18кг
Невязка баланса:
е). Определение колориметрической температуры горения топлива методом последовательных приближений.
где =0 - в таблице энтальпий, энтальпия зависит от T
при температуре Tв=370 оС => Cв=1,318 кДж/(м3К) =>
кДж/м3
кДж/м3
Задаемся Т1=2100 оС
кДж/м3
кДж/м3
кДж/м3
кДж/м3
кДж/м3
Т2=2200 оС
кДж/м3
кДж/м3
кДж/м3
кДж/м3
кДж/м3
. Тепловой баланс печи
. Химическое тепло топлива, кВт
. Физическое тепло воздуха, кВт
. Средняя теплоемкость металла в секции, кДж/(кг K)
. Расход тепла на нагреве труб, кВт
. Температура уходящих продуктов сгорания ,?С
. Потери тепла с уходящими продуктами сгорания, кВт
. Температура внутренней поверхности кладки секции, ?C
. Материал (толщина, мм) кладки секции
Шамотно-волкнистые плиты ШВП-350
9. Удельный тепловой поток через кладку, кВт/м2
. Поверхность кладки, м2
11. Потери тепла через кладку, кВт
. Неучтенные потери, кВт
кВт
. Уравнение теплового баланса
. Расход газа, м3/ч
. Тепловая мощность, кВт
кВт
6. Расчет расхода топлива по секции
. Химическое тепло топлива, кВт
. Физическое тепло воздуха, кВт
. Расход тепла на нагреве труб, кВт
. Потери тепла с уходящими продуктами сгорания, кВт
. Потери тепла через кладку, кВт
. Неучтенные потери, кВт
кВт
. Расход газа, м3/ч
.Тепловая мощность, кВт
кВт
. Потребление тепла печью,кВт
.Удельный расход тепла, кДж/кг
. Определения основных размеров и параметров печи
. Количества секций, шт
N=1шт
.Длина печи, м
. Общая продолжительность нагрева, ч
. Скорость перемещения трубы в печи, м/ч
. Удельное время нагрева, мин/см
8. Расчет горелок
По расчетам горения топлива общий расход газа на печь составляет =0,0006 м3/с; теплота сгорания топлива - Qн = 53,66 МДж/м3; температура подогрева воздуха - tв=370 0С, tг=20 0С, =1,08,=16,09м3.
Принимаем давление газа перед горелкой 5 кПа
Давление воздуха 3 кПа
Нормализованные горелки типа труба в трубе вида ДВМ-20. По графику определяем, что при данном давлении пропускная способность горелки для газа с заданной теплотой сгорания составит VВ=0,01 м3/с.
По таблице находим, что полученному значению к соответствует горелка с диаметром носика dн.г.=30, т.е. горелка ДВМ-20. Считая газ холодным, т.е. Тг=Т0=293 К, находим скорость истечения газа из сопла:
Количества воздуха
м3/с
Расчетной расход воздуха
м3/с
Диаметр газового сопла определяется по графику: d2=12мм
Расчетной пропускной способность по газу определяется
м3/с
Скорость истечения газа и воздуха из горелки равен: v=60м/с
Горелка типа «труба в трубе» малой мощности для газов с высокой теплотой сгорания: 1 - газовое сопло; 2 - воздушная коробка
секционный печь труба газ
Литература
1. В.С. Мастрюков. Теория, конструкция и расчёты металлургических печей. М., Металлургия, 1986(1972, 1978)
. Металлургические печи. Атлас. Учебное пособие для вузов. В.И. Миткалинный, В.А. Кривандин и др. 3-е издание, перераб. и доп. М., Металлургия, 1987г
. Расчет нагревательных и термических печей. Справочник. Под ред. В.М. Тымчака и В.Л. Гусовского Издательство М., Металлургия, 1987г стр 76-84
Больше работ по теме:
Предмет: Физика
Тип работы: Курсовая работа (т)
Новости образования
КОНТАКТНЫЙ EMAIL: [email protected]
Скачать реферат © 2018 | Пользовательское соглашение
ПРОФЕССИОНАЛЬНАЯ ПОМОЩЬ СТУДЕНТАМ