Расчет нагревательной методической печи производительностью 2,7 кг/с

     (3.11)

 1-й  участок.

 Определим при t_Гср=1000 °С

 

   Вт/(м²·К⁴);

 Значение  коэффициентов теплоотдачи излучением для начала и конца интервала:

   Вт/(м²·К);

   Вт/(м²·К);

 2-й  участок.

 Определим при t_Гср=1100 °С

 

   Вт/(м²·К⁴);

 Значение  коэффициентов теплоотдачи излучением для начала и конца интервала:

   Вт/(м²·К);

   Вт/(м²·К);

 3-й  участок.

 Определим при t_Гср=1150 °С

 

   Вт/(м²·К⁴);

 Значение  коэффициентов теплоотдачи излучением для начала и конца интервала:

   Вт/(м²·К);

   Вт/(м²·К);

 4-й  участок.

 Определим при t_Гср=1200 °С

 

   Вт/(м²·К⁴);

 Значение  коэффициентов теплоотдачи излучением для начала и конца интервала:

   Вт/(м²·К);

   Вт/(м²·К);

 5-й  участок.

 Определим при t_Гср=1200 °С

 

   Вт/(м²·К⁴);

 Значение  коэффициентов теплоотдачи излучением для начала и конца интервала:

   Вт/(м²·К);

   Вт/(м²·К);

 Среднее значение коэффициентов теплоотдачи  излучением на участках:

   Вт/(м²·К);

   Вт/(м²·К);

   Вт/(м²·К);     (3.12)

   Вт/(м²·К);

   Вт/(м²·К);

 Значение  коэффициента теплоотдачи излучением во всей печи:

Вт/(м²·К)

 Суммарный коэффициент теплоотдачи:

       (3.13)

 Тепло, передаваемое на поверхность нагрева конвекцией, приближённо учитывается путём  увеличения значения α_л на 10%:

 

 Вт/(м²·К). 
 
 

        4 Тепловой баланс печи и расход топлива.

 4.1. Приход  теплоты.

 4.1.1. Химическая  теплота топлива:  ;           (4.1)

 4.1.2. Физическая  теплота топлива:  ;                                     (4.2)

 4.1.3. Физическая  теплота воздуха:  ;              (4.3)

 4.1.4. Теплота  экзотермических реакций:  ,         (4.4)

 где 5650 –  средний тепловой эффект окисления  1 кг железа;

 G – производительность печи, кг/с;

 l – угар металла, принимаем 1%.

   кВт

 4.2. Расход  теплоты.

 4.2.1. На нагрев  металла: 

   кВт;   (4.5)

 4.2.2. Теплота, уносимая отходящими  продуктами горения:

  ;    (4.6)

 4.2.3. Потери  теплоты через кладку за счёт  теплопроводности:

  ,кВт;  (4.7)

 В соответствии с температурой газов внутри печи выбираем толщину кладки и изоляции соответственно: S₁=230 мм, S₂=230мм. Определим поверхности теплообмена и теплопроводности:

  м²                                                 (4.8) 

F_НАР=2(L+2S₁+2S₂)·(H+2S₁+2S₂)+2(B+2S₁+2S₂)·(H+2S₁+2S₂)+2(L+2S₁+2S₂)·

·(B+2S₁+2S₂)=2(16,5+2·0,23+2·0,23)·(0,72+2·0,23+2·0,23)+2·(2,8+2·0,23+2·0,23·

·(0,72+2·0,23+2·0,23)+2·(16,5+2·0,23+2·0,23)·(2,8+2·0,23+2·0,23)=199,2 м²                                (4.9) 

F₁=2(L+S₁)·(H+S₁)+2(B+S₁)·(H+S₁)+2(L+S₁)·(B+S₁)=2·(16,5+0,23)·(0,72+0,23+

 +2·(2,8+0,23)·(0,72+0,23)+2·(16,5+0,23)·(2,8+0,23)=139 м²              (4.10) 

 F₂=2(L+2S₁+S₂)·(H+2S₁+S₂)+2(B+2S₁+S₂)·(H+2S₁+S₂)+2(L+2S₁+S₂)·(B+S₁+S=

=2(16,5+2·0,23+0,23)·(0,72+2·0,23+0,23)+2·(2,8+0,23+0,23)·(0,72+2·0,23+0,23)+  +2·(16,5+2·0,23+0,23)·(2,8+2·0,23+0,23)=178,3 м²     (4.11)

 Определим приблизительные температуры слоёв  кладки:

   °С    (4.12)

   °С        (4.13)

 Определим коэффициент теплопроводности слоёв:

   Вт/(м·К)  (4.14)

   Вт/(м·К)   (4.15)

 Коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности  стенки в окружающую среду рассчитаем по формуле:

   Вт/(м²·К)  (4.16)

  ,кВт

 Проверим  правильность принятых значений средних  температур:

  °С  (4.17)

   °С     (4.18)

 Расхождения между принятыми и подсчитанными  температурами не более чем 15%. 

 4.2.4. Потери теплоты излучением через  открытые окна и щели:

      (4.19)

 F=0,5 м² – поверхность открытого окна (по чертежу);

 Ф=0,99 – коэффициент диафрагмирования;

 ψ=0,1 – величина, численно равная отношению  времени, в течение которого садочное окно открыто, к полному времени  пребывания металла в печи.

 

,Вт

 4.2.5. Теплота,  уносимая охлаждённой водой.

 Эти потери принимаются  равными 15..20% от общего расхода тепла  на печь.

     (4.20)

 4.2.6. Неучтённые  потери теплоты

 Неучтённые  потери принимают равными 15..20% от всех статей расхода, за исключением Q_ПОЛЕЗН и Q_ОТХ.

  2072,3    (4.21)

 4.3. Расход  топлива.

 Приравнивая сумму статей прихода тепла сумме  статей расхода, получим уравнение  теплового баланса, в котором  неизвестной величиной является расход топлива.

    (4.22)

 Коэффициенты 1,2 и 1,4 учитывают теплоту, уносимую охлаждённой водой и неучтённые потери. Из полученного уравнения  выразим расход топлива:

       (4.23)

   м³/с  (4.24) 

Таблица 2.

 Тепловой  баланс печи

 

 Удельный  расход теплоты на нагрев металла:

  ,кДж/кг  (4.25)

 Удельный  расход условного топлива:

  ,кг_усл.т./кг_м   (4.26)

 Термический КПД, характеризующий эффективность  тепловой работы агрегата:

   (4.27) 
 
 
 
 
 
 
 
 

Заключение

   В проекте произвели теплотехнический расчёт нагревательной методической печи:

   производительность  G=2,7 кг/с;

   низшая  теплота сгорания топлива Q_Н^Р=5158,57 кДж/м³;

   действительная  температура горения t_g=1200 °С;

   коэффициент теплоотдачи α=289,2 Вт/(м²·К);

   расход  топлива В=2,3 м³/с;

   термический КПД  η=12%.

Основные  размеры печи:

   длина L=16,5 м;

   ширина  В=2,8 м;

   высота  Н=0,72 м;

   действительная  площадь пода F_Д=46,2 м². 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

   Список  использованных источников

   1. Мусатов Ю.В., Серов Д.Ю., Прелатов В.Г. Теплотехнические расчёты высокотемпературных установок. Методические указания к выполнению курсовой работы.

   2. Васильев  Ю.А. Теплотехнические расчёты  промышленных печей. Саратов.  СПИ. 1984г.