Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология
Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии


Теплотехнический расчет проходной газовой печи



 

Краткая характеристика печи:

Назначение печи – нагрев проволоки

Материал проволоки – сталь 1юпс

Температура нагрева проволоки – 870°С

Диаметр проволоки – 2, 0 мм

Скорость движения проволоки - 60 м/мин

Вид топлива – природный газ Qр=7990 ккал/м3

Температура подогрева воздуха – 400°С

Давление воздуха перед печью – 500 мм вод ст.

Давление газа перед печью – 400 мм вод ст.

Тип установленных горелок – IMPD33/3; IMPD22/3; IMPD16/3; IMPD11/3

Количество нитей на агрегате – 24

 

2.5.1 Расчет горения топлива:

Состав природного газа:

СН4 – 97, 567 %

С2Н6 – 0, 65 %

С3Н8 – 0, 319 %

С4Н10- 0, 131 %

С5Н12 – 0, 032 %

N2 - 1, 23 %

СО2 - 0, 051%

Н2О – 0, 00007 г/м3

2.5.2 Расчет горения газа с a = 1, 0

Низшая теплотворная способность газа 7990 кДж/м3

Количество кислорода, необходимое для сгорания рассчитывается по формуле:

 

= 0, 01 * (2СН4 + 3, 5С2Н6 +5* С3Н8 +6, 5С4Н10+8* С5Н12) (2.6)

=0, 01 * (2*97, 567 + 3, 5*0, 65+5*0, 319 + 6, 5*0, 131+8*0, 032) = 2, 00 м3; 3

Кислород на горение берут из воздуха.

Воздух по объему (в %) состоит из 21% кислорода и 79% азота:

l0 = (1 + VN ) * V0 (2.7)

 

Выразим объем азота через объем кислорода:

VN = 79/21 * V0 =3, 76* V0 (2.8)

lо = (1 + 3, 76) *2, 00= 9, 53 м33

Определим количество и состав продуктов сгорания:

V ° N = 0, 01 N2+ 3, 76 V °02 (2.9)

V ° N = 0, 01*1, 23 + 3, 76*2, 00= 7, 54 м33

V 0С02 = 0, 01 (СН4 + 2Н6 + 3 С3Н8 + 4С4Н10 +5 С5Н12) (2.10)

V 0С02 =0, 01 * (97, 567+2*0, 65+3*0, 319+4*0, 131+5*0, 032) =1, 01м33

V °Н2О= 0, 01* (2СН4+ЗС2Н6 +4С3Н8 +5С4Ню+6 С5Н12 +2Н2О) (2.11)

V °Н2О =0, 01 * (2*97, 567 + 3*0, 65 +4*0, 319+ 5*0, 131 + 2*0) =1, 99 м3/ м3

Общее количество продуктов сгорания:

V °общ = V °Н2О+ V °со2+ V °N2 (2.12)

V °общ = 1, 99+1, 01+7, 54=10, 53 м33

2.5.3 Расчет горения газа с a1 = 0, 5

Количество воздуха для сгорания:

L1 = a1 * L0 (2.13)

L1= 0, 5 * 9, 53 = 4, 76 м33

 

Количество кислорода для сгорания:

V '0 = a1 * V °0

V '0 = 0, 5 * 2, 00 = 1, 00 м33

 

Общее число продуктов сгорания:

V 'общ = V °общ - 0, 79 Lo * (1 - a1) (2.14)

 

V 'общ =10.53-0.79*9.53*(1-0.5) = 6.77 м33

В = V° Н2О- (к-2) * V°сО2 + 2 V °02 *( 1-a1 )* (к - 1) (2.15)

В = 1, 99-(1, 656-2)* 1, 01 +2* 2, 00*(1-0, 5)*(1, 656-1) = 3, 65 м33

(2.15)

 

= м33

 

Количество СО, Н2О, N2, Н2 в продуктах сгорания:

V 'н2о= V °со2 + V °Н2О - V 'со2- 2 * (1-0, 5)* V °0 (2.16)

V 'н2о = 1, 01 + 1.99 - 0, 262-2 * (1-0, 5)* 2, 0= 0, 73 м33

V 'N2= a1* V °N2 (2.17)

V 'N2= 0, 5 * 7, 54 = 3, 77 м33

СО2=V°СО2 - V 'со2 (2.18)

СО2= 1, 01-0, 262=0, 74 м33

V 'Н2О= V 'со2+ 2 * (1 - a1)* V °0 - V °0 (2.19)

V 'Н2О = 0, 262+2*(1-0, 5)*2, 00-1, 01=1, 26 м33

Сделаем проверку:

V 'общ = V 'Н2О+ V 'со2+ V 'N2 - V 'Н2 + V 'СО (2.20)

V 'общ = 0, 74+0, 262+3, 77+1, 26+0, 74=6, 77 м33

 

Определим состав продуктов горения в процентах:

[V 'со2 ] = V 'С02 / V 'ОГ1Щ 100% = 0, 262/6, 77* 100 % = 3, 9 %

[V 'со] =11, 0 %

[V'Н2] = 18, 6 %

[V'N2] = 55, 7 %

[V¢ Н2О] = 10, 8 %

Химическое тепло, выделяемое при неполном сгорании газа, определяется по следующей формуле:

q1 = QН p- V 'общ * (126, 4* [V 'со] + 108* [V 'Н2] (2.21)

 

q1=33398-6, 77*(126, 4*11+108*18, 6)=10385кДж/м3

 

2.5.4 Расчет догорания продуктов неполного сгорания газа с коэффициентом расхода воздуха а2 = 1, 0

Количество кислорода для дожигания определяем по формуле:

V" 02 = 0, 005* ([V 'со] + [V 'Н2]) = 0, 148 м33

Количество воздуха для дожигания:

l" 02 = (1+к) * V " 02 *a2 (2.22)

l" 02 = (1+3, 76) * 0, 148* 1, 0 = 0, 705 м33

 

Количество СО2, Н2О, N2, в продуктах сгорания:

V" Н2О= 0, 01*([V¢ Н2О]+[V¢ N2])=0, 294 м33

V" N2= 1, 113м33

V" co2=0, 149м33

V" общ = 1, 556м33

Определим температуру горения при a= 0, 5 и температуре подогрева воздуха t = 400°С

 

t тa = (q1 + qB)/(сд* V 'общ ) = (q1+ L1 * t * СВ)/ (СД* V 'ОБЩ ) (2.23)

 

где q1 - химическое тепло, выделяемое при неполном сгорании;

qB - физическое тепло воздуха, поступающего на горение единицы топлива, кДж/м'3

Сд - теплоемкость дымовых газов, кДж/м' °С

СВ- теплоемкость воздуха при t = 400°С, кДж/м'' °С

tтa = (10385+4, 64*400*1, 3)/ (1, 52*6, 77)= 1250°С

 

2.5.5 Расчет дожигания продуктов неполного сгорания газа с a 2 = 1, 0

 

Действительная температура горения

tдействa =1250*0, 75 = 933 °

Принимаем температуру печи в зоне нагрева t a = 900°С

 

2.5.5 Расчет дожигания продуктов неполного сгорания газа с a 2 = 1, 0

Состав газа:

Н2О = 10, 8 %; N2 = 55, 7 %; СО2 = 3, 9 %; СО = 11 %; Н2 = 18, 6 %

Низшая теплотворная способность:

 

qHp = 126, 4 [V 'со] + 108 [V 'Н2] (2.24)

 

qHp = 126, 4*11+ 108*18, 6 = 3399, 2 кДж/м3

 

V" °02=0, 005*(11+18, 6)=0, 148 м33

L" o2=(1+3, 76)*0, 148=0, 705м33

V " Н2О=0, 01*(10, 8+18, 6)=0, 294 м33

V" N2 =0, 01*55, 7+3, 76*0, 148=1, 113 м33

V" СО2=0, 01*(3, 9+11)=0, 149

V" общ = 1, 556 м33

СО2 = 9, 6 %; Н2О = 18, 9 %; N2 = 71, 5%

Определим действительную температуру горения при подаче холодного воздуха tB и горячих продуктов неполного сгорания tП =900°С

 

taТ==(qН Р+qНГ+qB)/(СД*V" ОБЩ) = (qНР+ L НГ * t НГ*+LО" *СВ*tВ)/ (СД* V '" ОБЩ )= =(3399, 2+1, 55*900+0, 705*1, 3*20)/(1, 65*1, 556)=1874º С

Действительная температура горения: tдейств = 1874 * 0, 75 = 1405º С

 

2.5.6 Определение коэффициента расхода воздуха a2 в зоне нагрева

Для проволоки диаметром 2, 0 мм в таблице принимаем температуру печи в зоне нагрева tП = 900°С. Для установления этой температуры необходимо ввести дополнительный холодный воздух в соответствии с a2, рассчитанному по формуле:

 

a2=1+V" CОБЩ(taдейств1действ-tП*С)/(tП*С*L0) (2.25)

a2=1+1, 556*(1419*1, 58-900*1, 56)/(900*1, 56*0, 7)=2, 28

 

В дымовых газах дополнительно к V" О2 образуется:

 

V" О2=(2, 28-l, 0)*0, 148 = 0, 19 м33

 

Определение количества воздуха, необходимого на горение в зоне нагрева:

L" =(1 +3, 76)* 0, 148* 0, 19= 1, 17 м33

 

Количество дымовых газов:

V" дым = 1, 556 + 0, 19 = 1, 746 м33

 

2.5.7 Расчет времени нагрева проволоки в зоне предварительного нагрева и определение длины зоны

Температура в зоне tП =900°С, начальная температура металла tМН=20°C, конечная температура металла tМК = 250°С. Время нагрева проволоки определяется по формуле:

(2.26)

где d - диаметр проволоки, мм;

r - плотность проволоки, кг/м3 (ρ = 7850 кг/м3)

Сρ - средняя теплоемкость металла в интервале температур (tН- tК), Дж/кг °С Спр - приведенный коэффициент излучения с учетом конвективно­го теплообмена, Вт/кг*К4;

xtМН, xtМК - начальный и конечный температурный фактор, К-3

 

(2.27)

 

= Дж/м2*°С

 

где iМК; iМК – энтальпия при tМК; tМК, Дж/кг

Энтальпия металла:

iМН =9, 7 кДж/кг при tМН=20°С

iМК =127, 7 кДж/кг при tМК=250°С

 

tМСР=900-(250-20)/ln[ (900-20)/(900-250) ]=141°С

 

(2.28)

Вт/м*К4

 

Спр = Ск + СПР (2.29)

 

Спр = 3, 6+3, 5=7, 1 Вт/м24

 

Конечный и начальный температурные факторы определяются в зависимости от темпера­туры печи, начальной и конечной температур металла по графикам 1 и 2 из приложения [ ]: для температуры tП = 900°С;

при tН = 20°С xНМ = 0, 019 К-3

при tК = 250°С xКМ = 0, 033 К-3

Время нагрева проволоки определяется по формуле 2.26:

 

c

 

Длина зоны:

l=V*t/60 (2.30)

 

l=60*3, 2/60=3, 12 м


Поделиться:



Популярное:

  1. Акт, обеспечивающий земельными участками тех лиц, которые действительно селятся нагосударственных землях и обрабатывают их.
  2. Блокировочные схемы, обеспечивающие наладочные режимы.
  3. В ст. 329 ГК установлено, что исполнение обязательств может обеспечиваться неустойкой, залогом, поручительством, банковской гарантией, задатком и другими способами.
  4. Вопрос 2. Технические мероприятия, обеспечивающие безопасность работ в электроустановках.
  5. Вот вам правило: в ущерб рабочему весу ищите позицию, которая обеспечивает самую
  6. Вторая глава. Попечительство
  7. Золото тянется к тому, кто откладывает десятую часть своего заработка, обеспечивая будущее себе и своей семье.
  8. Изготовитель (исполнитель) обязан обеспечивать безопасность товара (работы) в течение установленного срока службы или срока годности товара (работы).
  9. Интенсивная сыворотка-корректор — концентрированное средство активного действия. Помогает сделать ежедневный уход за кожей по-настоящему эффективным. Обеспечивает быстрый видимый результат.
  10. Как «Короли Крыс» — Управляющий Банком Англии Норман Монтегю и владельцы ФРБ Нью-Йорка, — спровоцировали Великую Депрессию и обеспечили приход Гитлера к власти
  11. Как обеспечить активность допрашиваемого
  12. Катаболизм обеспечивает все биохимические процессы в клетке энергией, поэтому его еще называют энергетическим обменом.


Последнее изменение этой страницы: 2016-04-10; Просмотров: 1524; Нарушение авторского права страницы


lektsia.com 2007 - 2024 год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! (0.059 с.)
Главная | Случайная страница | Обратная связь