Расчет методической печи с шагающим подом и торцевым отоплением для нагрева заготовок размерами h=190 мм, b=190 мм" на "сечением 190 мм х 190 мм

Оглавление
Введение
1 Общая часть
1.1Описание конструкции проектируемой печи
1.2Краткая характеристика режима работы печи
1.3Краткая характеристика используемого топлива
2. Специальная часть
2.1 Расчет горения топлива
2.2 Расчет предварительных размеров печи
2.3 Расчет теплообмена в рабочем пространстве печи и времени нагрева металла
2.4 Расчет основных размеров печи
2.5 Расчет теплового баланса печи
3 Охрана труда и окружающей среды
3.1 Требования техники безопасности при эксплуатации газового оборудования
3.2 Характеристика экологических проблем производства
Заключение
Список литературы
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
it-диаграмма
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Значения коэффициента и поправок для расчета характеристик горения топлив приближенным методом
ПРИЛОЖЕНИЕ 3
Состав продуктов горения некоторых топлив
ПРИЛОЖЕНИЕ 4
Теплосодержание продуктов сгорания топлив I-III группы
ПРИЛОЖЕНИЕ 5
Средняя теплоемкость газообразного воздуха и топлива
ПРИЛОЖЕНИЕ 6
Значение степени черноты в функции от температуры
ПРИЛОЖЕНИЕ 7
Предварительные значения степени черноты в функции от температуры
ПРИЛОЖЕНИЕ 8
Значение поправочного множителя к степени черноты водяного пара
ПРИЛОЖЕНИЕ 9
Отношение толщины заготовки, прогреваемой сверху, к общей толщине в зависимости от распределения мощности
ПРИЛОЖЕНИЕ 10
Средняя теплоемкость и теплопроводность сталей
ПРИЛОЖЕНИЕ 11
Рекомендуемые значения в зависимости от температуры внутренней поверхности кладки
ПРИЛОЖЕНИЕ 12
Рекомендуемые плотности теплового потока на поверхности водоохлаждаемых подовых труб

Рекомендуемые плотности теплового потока на поверхность поперечных подовых труб в зоне I:• с теплоизоляцией qвод =26кВт/м2;• без теплоизоляции qвод = 73 кВт/м2;• среднее значение qводI = 0,5(26+73)=50 кВт/м2.Потери теплоты с водой, охлаждающей поперечные подовыетрубы в методической зоне:Qохл1”=FтрIqводI=11.4·50=570кВт.Потери теплоты с водой в зоне IQохл1=Qохл1’+ Qохл1”=259+570=829кВт.Подобным образом находим потери теплоты с водой в зоне II, где средняя температура газовtгII=0,5(tг1 + tг2) = 0,5(1230 + 1210) = 1220°С.Поверхность двух продольных подовых труб в зоне II:FтрII=2·πdтрLтрII=6.2 м2,а пяти сдвоенных поперечных подовых трубFтрII=FтрI=11.4 м2.Из прил.12 следует, что для продольных подовых труб плотности теплового потока:• с теплоизоляцией qвод =36.2кВт/м2;• без теплоизоляции qвод = 84.9 кВт/м2;• среднее значение qводII = 0,5(36.2+84.2)=60.6 кВт/м2.Потери теплоты с водой, охлаждающей продольные трубы в зоне II,QохлII’=FтрIIqводII=376 кВт.Потери теплоты с водой, охлаждающей поперечные подовые трубы в зоне II:QохлII’’=FтрIIqводII=690 кВт.Потери теплоты с водой в зоне IIQохлII=QохлII’+ QохлII”=690+376=1066кВт.Общие потери теплоты с водой, охлаждающей подовые трубы впечи:Q5охлII=Q5охлI+ Q5охлII=1895кВт.Q5= Q5т+Q5л+Q5охл=2852 кВт.Если принять, что неучтенные потери не превышают 30 % от рассчитанной Q5 =2852 кВт, то конечная величина потерь теплоты в окружающее пространство составитQ5 =1,3·2852=3708 кВт.5 Потери теплоты с уходящими газамиРанее в сечении 0 температура газов была принята равной tг0=800 °С. Ширина дымопада составляет DД = 2,442 м, следовательно, часть газов покидает рабочее пространство имея температуру выше, чем 800 °С. Полагаем линейное изменение температуры газов по длине зоны 1 от tг0=800 °С доtг1=1200°С, тогда на 1м длины зоны I приходится изменение температуры газов:∆tг=(tг1-tг0) ∕ L1=(1230-800) ∕7.3=59°CСледовательно, часть газов покидает рабочее пространство с температуройtг0’=tг0+∆tг0DД=800+59·2,442=944. Средняя температура уходящих газов составитtг0= 0,5(tг0+tг0’)=0,5(800+944)=872°Cсогласно прил. 4, соответствует теплосодержание отходящих газовtг0=1305 кДж/м3.Удельные теплопотери с отходящими газами составятq2=iг0Vα=13.05*12.15=15856кДж/м3.6 Определение теплоты экзотермических реакцийQэкз=0,01Рругqэкз=566 кВт.7 Расход топлива, основные показатели и таблица теплового баланса печиНаходим общий расход топлива на всю печь:Удельный расход условного топливаУдельная производительность печиОпределим неизвестные статьи теплового баланса и составим таблицу.Статьи приходаХимическое тепло топлива:Qx=B=0,3·34909=10473 кВт.Физическое тепло подогретого воздуха:Qв=Bqв=ВСвtвLα=0,3·5268=1580кВт.Статьи расходаПотери теплоты с отходящими газами:Q2=Bq2=0,3·15856=4757кВт.Потери теплоты вследствие химического недожога:Q3=Bq3=0,3·500=150кВт.Тепловой баланс рассчитанной методической печиПриход теплотыРасход теплотыСтатьякВт%СтатьякВт%Qx1047384,52Qм357223,55Qв158010,63Q2475756,79Qэкз5664,85Q31502,67Q5370816,99В том числеQ5т5703,74Q5л3873,97Q5охл18959,28Qнеуч910_Итого12619100Итого13097100,0Расход чуть больше прихода, но входит в допустимые инженерные пределы. В свою очередь, в приходной части не учитывалось физическое тепло топлива, из-за небольшой значимости.Из таблицы теплового баланса видно, что наибольшее количество теплоты из печи уносят продукты горения, поэтому следовало предусмотреть в проекте более высокий подогрев воздуха для горения топлива, чтобы уменьшить расход последнего.8 Определение расходов топлива по зонамОбщий расход топлива на печь известен из расчета теплового баланса и составляетВ=1080 м3/ч. По условиям расчета тепловой работы печи было принято, что 50 % этого количества приходится на нижнюю сварочную зону, следовательно, Вниз=0,5В = 0,5·1080 = 540 м3/ч. В верхней части печи расход топлива будет таким же Вверх=540 м3/ч.Определим расход топлива в томильной зоне, предварительно рассчитав неизвестные величины.Потери теплоты в окружающую среду, которые включают:• потери теплоты теплопроводностью через кладку зоны IIIQ5тIII=FклIIq5тнклIII=75·1,7=128 кВт.• потери излучением составляютQ5лIII=340 кВт.• предварительные потери в окружающую средуQ5III =Q5тIII+Q5лIII=128+340=468 кВт; неучтенные потери в зоне Ш Q5нIII=0,3·468=140кВт; потери теплоты в окружающую среду зоной III:Q5III =Q5III+Q5нIII=468+140=608кВт.Теплосодержание продуктов горения, покидающих зону с температурой tгз=1170 °С, составляет iг3=1890 кДж/м3 (см. прил. 4).Теплота экзотермических реакций в зоне III составит долю отобщей Qэкз =566кВт:QэкзIII=QэкзLIII/ (LII+LIII)=302кВт. Расход топлива в зоне III: или 115 м3/ч.В сварочной зоне расход топлива:ВII= Вверх-ВIII=540-115=425 м3/ч.3Охрана труда и окружающей среды3.1 Требования техники безопасности при эксплуатации газового оборудованияИзвестно, что горючие газы токсичны. Также известно о взрывоопасности воздуха, вызванная утечкой газа в рабочих помещениях.Это может вызвать отравление людей. Образование газовоздушнойсмесн в полостях печей, боровов, в газопроводах может быть причиной сильных
взрывов. Взрывоопасная смесь образуется в силу разных причин: недостаточного удаления воздуха из газопроводов перед пуском цеховых агрегатов, присосов воздуха и т. д. Чаще всего имеют место взрывы в агрегатах и газопроводах и реже в помещениях. Для предотвращения отравлений и взрывов необходимо, чтобы
устройство, монтаж и эксплуатация газового хозяйства, в том числе
газопроводов и газовых печей, производились бы со строгим соблюдением правил охраны труда. Особенно необходимо, чтобы: а) былавысокой и отвечала нормам испытаний на плотность герметичность газопроводов и всех элементов газового хозяйства; б) осуществлялся систематический надзор за газовым хозяйством для своевременного предотвращения утечек газа и их ликвидации; в) персонал был хорошо
обучен.3.2 Характеристика экологических проблем производстваОхрана воздушной среды от загрязнений промышленными выбросами, очистка промышленных выбросов входит в комплекс глобальных проблем охраны природы. Каждый год в атмосферный воздух попадает свыше тысячи тонн промышленной пыли и вредных газообразных веществ. Многие предприятия металлургической промышленности регионе построены еще в годы индустриализации без учета экологических требований. Борьба с пылегазовыми выбросами в черной металлургии требует больших капитальных и эксплуатационных затрат и осложняется тем, что выбросы образуются на всех стадиях металлургического передела и зачастую носят неорганизованный характер. Крупнейшим источником загрязнения окружающей среды в черной металлургии является агломерационное производство. Аглофабрики выбрасывают в атмосферу около 50 % всего количества оксида углерода (СО) и сернистого ангидрида (502), свыше 20 % оксидов азота (N0*) и пыли. Обычно аглофабрнки выбрасывают 1—6 млн м3/ч аглогазов, содержащих 17 % кислорода, а также вредные вещества: СО—12,5, О2 — ОД МО*—-0,2, пыль — 0,25 г/м3Особая роль в энергосбережении и сохранении минеральных ресурсов принадлежит металлургии – базовой отрасли промышленности, которая практически во всех странах является одной из самых материало- и энергоемких отраслей производства.ЗаключениеНагревательная печь является теплотехническим агрегатом, предназначенным для осуществления определенного технологического процесса. Основная теплотехническая задача таких печей – передать тепло нагреваемому металлу или отнять тепло у нагретого металла в соответствии с технологией его нагрева или термической обработки. Таким образом, определяющим процессом для печного агрегата является теплопередача к металлу, подвергаемому тепловой обработке, и именно расчет этой теплопередачи есть основа расчета нагревательной печи.Теплопередача к металлу в печах происходит излучением и конвекцией, в распространении тепла внутри металла – теплопроводностью.Список литературыТеплотехнические расчеты металлургических печей / Я.М. Гордон, Б.Ф. Зобнин, М.Д. Казяев и; под ред. А.С. Телегина. – М.: Металлургия, 1993 – 368 с.Теплотехнические расчеты металлургических печей / Б.Н. Китаев, Б.Ф. Зобнин, В.Ф. Ратников и; под ред. А.С. Телегина. – М.: Металлургия, 1970 – 528 c.Теплотехника металлургического производства. Т.2 Конструкция и работа печей / В.А. Кривандин, В.В. Белоусов, Г.С. Сборщиков под ред. В.А. Кривандина – М.: МИСИС, 2001 – 736 с.Сожигательные устройства нагревательных и термических печей. Справочник. В.Л.Гусовский, А.Е. Лифшиц, В.М. Тымчак–М.:Металлургия, 1981. – 272 с. Дипломное и курсовое проектирование теплотехнических агрегатов: методические указания к оформлению дипломных и курсовых работ /Н.Б. Лошкарёв, А.Н. Лошкарёв, Л.А. Зайнуллин–Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ–УПИ, 2007.– 50 с.ПРИЛОЖЕНИЕ1it-диаграммаПРИЛОЖЕНИЕ 2Значения коэффициента и поправок для расчета характеристик горения топлив приближенным методомПРИЛОЖЕНИЕ 3Состав продуктов горения некоторых топливПРИЛОЖЕНИЕ 4Теплосодержание продуктов сгорания топлив I-III группыПРИЛОЖЕНИЕ 5Средняя теплоемкость газообразного воздуха и топливаПРИЛОЖЕНИЕ 6Значение степени черноты в функции от температурыПРИЛОЖЕНИЕ 7Предварительные значения степени черноты в функции от температурыПРИЛОЖЕНИЕ 8Значение поправочного множителя к степени черноты водяного параПРИЛОЖЕНИЕ 9Отношение толщины заготовки, прогреваемой сверху, к общей толщине в зависимости от распределения мощностиПРИЛОЖЕНИЕ 10Средняя теплоемкость и теплопроводность сталейПРИЛОЖЕНИЕ 11Рекомендуемые значения в зависимости от температуры внутренней поверхности кладкиПРИЛОЖЕНИЕ 12Рекомендуемые плотности теплового потока на поверхности водоохлаждаемых подовых труб