Готовая курсовая работа

Введение

В данном курсовом проекте рассчитывается пламенная методическая печь. Результатом расчёта являются основные размеры печи, выбор и расчёт вспомогательного оборудования: керамический и металлический рекуператоры и инжекционная горелка.
В исходных данных задаются температура материала на выходе из печи, производительность печи и состав топлива.
Расчёт включает в себя: расчёт продуктов сгорания, определение действительной температуры продуктов сгорания, расчёт времени пребывания садки в зонах рабочего пространства, расчёт основных размеров рабочего пространства (технологических зон), тепловой баланс рабочего пространства, выбор типоразмера горелочных устройств, расчёт теплообменников для регенерации использования теплоты энергетических отходов.

исходные данные.

1. Нагреваемый материал: Ст.40
2. Производительность печи: Р = 6 т/ч
3. Температура материала на входе: t0 = 35oC
4. Температура материала на выходе: tмк = 1170oC
5. Величина: Δtдоп=30 oC
6. Размер нагреваемых изделий,
7. Температура уходящих газов: tух = 820oC
8. Удельная производительность печи: Hг = 200
9. Вариант расположения заготовок: 1
10. Конечная разность температур в томильной зоне: Δtкон= 50oC
11. Коэффициент несимметричности: μ = 0,5
12. Температура наружного воздуха: tвозд = 25oC
13. Температура наружной поверхности свода: tсв = 58oC
14. Угар металла: а = 0,8·10-2 т/кг
Вид топлива: 75%ДГ+25%КГ
Температура подогрева воздуха: 440oC
Температура подогрева топлива: 255oC
Расчёт и подбор инжекционной горелки: +

Состав топлива: [7,РН 2-02,стр.162]
Доменный газ – ДГ- 10,2% СО2; 28% СО; 2,7% Н2; 0,3% СН4; 58,5% N2; 0,3% Н2S;

Коксовый газ – КГ- 2,3% СО2; 6,8% СО; 57,5% Н2; 22,5% СН4; 7,8% N2; 0,4% Н2S; 1,9%(CmHn); 0,8% O2;

1. Расчёт горения топлива.

Так, как в исходных данных дано процентное содержания газов в топливе 75%ДГ и 25%КГ, то определяем процентное содержание компонентов в смеси:
СО2 = 10,2 • 0,75 + 2,3 • 0,25 = 8,225%
СО = 28 • 0,75 + 6,8 • 0,25 = 22,7%
Н2 = 2,7 • 0,75 + 57,5 • 0,25 = 16,4%
СН4 = 0,3 • 0,75 + 22,5 • 0,25 = 5,85%
N2 = 58,5 • 0,75 + 7,8 • 0,25 = 45,825%
Н2S= 0,3 • 0,75 + 0,4 • 0,25 = 0,325%
C2Н4 = 1,9 • 0,25 = 0,475%
O2 = 0,8 • 0,25 = 0,2%
Проверка: 8,225 + 22,7 + 16,4 + 5,85 + 45,825 + 0,325 + 0,475 + 0,2 = 100%
Расчет выполняется, ориентируясь на характерное для методических печей длиннофакельное сжигание топлива, осуществляемое, как правило, с коэффициентом расхода воздуха, α=1,1. Чтобы найти состав топливной смеси, необходимый для расчетов процесса горения по стехиометрическим уравнениям, необходимо воспользоваться свойством аддитивности теплоты сгорания .
При определении теплоты сгорания газа, следует использовать таблицы экзотермических эффектов реакций горения, приведенных в [1].
[1.1]
- экзотермический эффект i-гo компонента при нормальных условиях
[3.Табл. 2.11.стр. 39], кДж/м3;
- объемная доля i-го компонента в составе газообразного топлива (в долях единицы от %).

Расчёт расхода воздуха на горение, расчёт состава и количества продуктов сгорания ведётся на 100 м3 газа при нормальных условиях и даётся в табличной форме (Таблица 1).
Для предварительной оценки каломитрической температуры горения можно использовать H-t диаграмму топлива.
Определяем калометрическую температуру горения tк из балансового уравнения условно адиабатного топочного объёма.
Согласно этому уравнению вся теплота, вносимая в радиационную зону, включая химическую теплоту топлива, физическую теплоту прогрева воздуха и топлива расходуется исключительно на нагрев образующихся продуктов сгорания, характеризуемый теплосодержание
или
Откуда
; [1.2]

где - расчётные удельные объёмы воздуха на горение и образующихся продуктов сгорания отнесённых к 1м3 топлива [Таблица 1]
- температуры подогрева воздуха и газа, оС (по условию)
- средняя изобарная теплоемкость воздуха в интервале температур от 0 до 440оС.
[3,Табл. 2.13,стр.40]
- средняя изобарная теплоёмкость продуктов сгорания в интервале температур от 0 до . [3,Табл. 2.13,стр.40]
В современных методических печах минимально необходимая калориметрическая температура составляет 1800оС. Принимаем
, [1.3]
где - средняя изобарная теплоёмкость отдельных компонентов газовой смеси продуктов сгорания. [3,Табл. 2.13,стр.40]
CO2 = 0,5750 ккал/(м3•оС)
H2O = 0,4639 ккал/(м3•оС)
N2 = 0,3525 ккал/(м3•оС)
O2 = 0,373 ккал/(м3•оС)
- объемные доли компонентов, вычисленные при расчёте процесса горения по стехиометрическим реакциям [Таблица 1].

- средняя изобарная теплоёмкость топливной смеси в интервале температур от 0 до оС (по условию)
где - средняя изобарная теплоёмкость компонентов смеси. [3,Табл. 2.13,стр.40]
CO2 = 0,4368 ккал/(м3•оС)
CO = 0,3131 ккал/(м3•оС)
CH4 = 0,4365 ккал/(м3•оС)
H2 = 0,310 ккал/(м3•оС)
N2 = 0,311335 ккал/(м3•оС)
O2 = 0,32165 ккал/(м3•оС)
C2H4 = 0,6982 ккал/(м3•оС)
H2S = 0,3774 ккал/(м3•оС)
- объёмные доли компонентов в смеси [Таблица 1]
Поскольку теплоёмкости реальных газов, к которым относятся и продукты сгорания топлива, существенно зависят от температуры , то в балансовое уравнение топочного объёма входят две взаимосвязанные искомые величины: и . Поэтому поиск необходимо проверить методом последовательных приближений.

Введение…………………………………………………………………….3
Исходные данные…………………………………………………………..4
1. Расчёт горения топлива………………………….………………………5
2. Определение времени нагрева…………………………………………..9
2.1. Предварительное определение основных размеров печи..…….…..9
2.2.Определение степени развития кладки….………….…………..…...10
2.3.Определение эффективности толщины газового слоя…………......10
2.4. Определение времени нагрева металла в методической зоне…….11
2.5.Определение времени нагрева металла в сварочной зоне…………15
2.6.Определение времени топления металла……………..……………..17
2.7. Определение действительных основных размеров печи…………..18
3. Тепловой баланс…………………………………………………………20
3.1. Выбор футеровки печи…………………………………………….20
3.2. Общие положения……………………………………………………20
3.3. Статьи прихода теплоты……………………………………………..20
3.4. Статьи расхода теплоты………………………………………….…..21
3.5. Потери теплоты теплопроводностью через кладку
(приближённый расход)…………………………………..21
4. Расчёт и выбор вспомогательного оборудования……………………..26
4.1. Блочный керамический рекуператор……………………………….26
4.2. Трубчатый металлический рекуператор……………………………31
4.3. Расчёт инжекционной горелки……………………………………....36
Заключение…………………………………………………………………40
Список литературы………………………………………….……………..41
Приложение 1………………………………………………………………42
Приложение 2……………………………………………………………….43











Список литературы

.

1. Вальченко Н.А., Гурко В.В. Практическое пособие по выполнению курсового проекта по курсу «Высокотемпературные теплотехнические процессы и установки» для студентов специальности Т.01.02.00 «Теплоэнергетика». - ГГТУ, 2001.
2. Несенчук А. Жмакин Н. Теплотехнические расчёты пламенных печей для нагрева и термообработки металла – Мн.: Высш. Шк., 1974.

3. Роддатис К.Ф., Полтарецкий А.Н. Справочник по котельным установкам малой производительности. – М.: Энергоатомиздат, 1989.

4. Тимошпольский В.И., Несенчук А.П., Трусова И.А. Промышленные теплотехнологии. – Кн. 3. – Мн.: Высшая школа, 1998.

5. Мастрюков Б.С. Теплотехнические расчёты промышленных печей. – М.: Металлургия. 1972.

6. Промышленная теплоэнергетика и теплотехника: Справочник. – Кн. 4 /Под общ. ред. В.А. Григорьева, В.М. Зорина. – М.: Энергоатомиздат, 1991.

7. Тепловой расчёт котельных агрегатов (нормативный метод) /Под ред. А.М. Гурвича, Н.В. Кузнецова. – Госэнергоиздат, 1957.

8. Теплотехника /Под ред. И.Н. Сушкина. – Москва “Металлургия”,1973.

9. Аверин С.И., Гольфарб Э.М., и др. Расчёт нагревательных печей / Под ред. д.т.н., проф. Н.Ю. Тайца – Киев: Техника, 1969.