1. Расчет горения топлива

1. . Пересчет состава топлива

Для газового топлива пересчет объемного состава газа с сухого на влажный проводится по формуле:

где ­– влагосодержание газа, г/м³ г/м³

– содержание компонента, %

2. Объем воздуха и продуктов полного сгорания

Теоретический расход сухого кислорода:

Теоретический расход сухого окислителя:

где O_2ок – объемное содержание O₂ в окислителе, %

Для атмосферного воздуха =21 %.

Расход сухого окислителя при

Расход сухих трехатомных газов:

Теоретический выход азота:

где – объемное содержание азота в окислителе, %. Для атмосферного воздуха в окислителе N_2ок=79 %.

Теоретический выход водяных паров:

где – влагосодержание окислителя, г/м³, которое для природного газа равно 0,13 г/м³.

Выход продуктов полного сгорания при

Объемный состав продуктов полного сгорания

Плотность продуктов сгорания при нормальных условиях

2. Низшая теплота сгорания

2. Температура горения топлива

Химическая энтальпия продуктов сгорания

где – недожог топлива, кДж/м³ ( )

– физическое тепло, вносимое воздухом и газом

При t=450 ⁰С изобарная теплоемкость воздуха: Сp = 1,335 кДж/(м³ К)

Тогда энтальпия воздуха

Энтальпия продуктов сгорания

Энтальпия одного м³ продукта сгорания

Выбираем для расчета температуру продуктов сгорания от 500 °С до 2500 °С:

По полученным значениям строим график зависимости энтальпии 1м³ продуктов сгорания от температуры (рис. 1)

Графически определяем расчетную температуру, соответствующую

i_общ =3498, 617 кДж/м³

t_расч=1400 ^oC

Действительная температура горения

где – опытный пирометрический коэффициент ( )

_{Рис.1. Зависимость i=f(t)}

2.Расчет теплообмена в рабочем пространстве печи

2.1. Режим нагрева заготовок

Расчет нагрева заготовок проводится в предположении:

• симметричного температурного поля в заготовке в зонах с двухсторонним обогревом;

• постоянной температуры газов в сварочной зоне.

2. Расчет внешнего теплообмена в рабочем пространстве печи

Ширина рабочего пространства:

где n – число рядов заготовок

– расстояние между рядами заготовок или между торцами заготовок и боковыми стенками печи, м

l – длина заготовки, м

Средняя высота рабочего пространства печи принимаем :

в сварочной зоне: h_св = 2 м

в методической зоне: h_мет = 1,5 м

Площадь пода печи:

где L_св , L_мет – соответственно длины сварочной и методической зон, м

Внутренняя поверхность стен и свода в сварочной и методической зонах

Суммарная поверхность кладки и металла, окружающих газовый объем

Объем заполняемого газом рабочего пространства в сварочной и методической зонах:

Средняя эффективная длина луча в сварочной и методической зонах:

Парциальное давление газов:

Степень черноты газов ε и ε в сварочной и методической зонах определяем по приложениям 5 и 6.

ε _{= 0,12;}

ε _{= 0,14;}

ε _{= 0,12;}

ε _{= 0,14;}

Температуру газов в сварочной зоне считаем постоянной, предварительно её можно принять на 50 выше температуры поверхности металла в конце нагрева.

Температура газов в сварочной зоне:

Средняя температура газов в методической зоне:

где температура уходящих газов ( ).

Степень черноты газов продуктов сгорания для сварочной и методической зоны в сварочной и методической зоны

где ­- поправочный коэффициент, учитывающий совместное действие CO₂ и Н₂О (определяем по приложению 7).

Угловой коэффициент излучения кладки на металл в сварочной и методической

зонах

Общая степень черноты системы газ-кладка-металл:

в сварочной зоне:

в методической зоне:

где степень черноты металла ε_м=0,8

Приведенный коэффициент излучения от газов и кладки металла:

, Вт/м² ·К⁴

, Вт/м² ·К⁴

Среднее значение приведенного коэффициента излучения:

, Вт/м² ·К⁴