МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Липецкий государственный технический университет Кафедра промышленной теплоэнергетики

К У Р С О В О Й П Р О Е К Т

по теплотехнике и промышленным печам

Расчетно-пояснительная записка

«Расчёт металлургической печи»

Преподаватель: Карамышева Е.П.

Студент: Карташов А. В.

Группа: ОД – 04 – 1

Липецк - 2007

Аннотация

С. 40, рис. 6, табл. 3, прил. 1, библ. 9 назв.

В данной работе рассчитывается методическая печь с двусторонним обогревом, предназначенная для нагрева изделий из углеродистой стали Ст20 размерами 210´1250´9100. Производительность рассчитываемой печи составляет 135 т/ч. Печь обогревается продуктами сгорания смеси коксо-доменного газа.

Содержание

1. Расчёт горения топлива…………………………………………………………4

2. Расчёт нагрева металла………………………………………………………….9

   1. Расчёт основных размеров рабочей камеры и параметров

внешнего теплообмена...……………………………………………………9

2. Расчёт времени нагрева....…………………………………………………11

3. Расчёт длины и напряжённости рабочего пода печи…………………….18

1. Тепловой баланс методической печи………………………………………….19

2. Выбор горелочных устройств………………………………………………….38

3. Расчёт керамического рекуператора…………………………………………..32

4. Расчёт дымового трактов нагревательных печей……………………………..34

6. 6.1. Расчёт дымовой трубы…………………………………………….……….38

6.2. Расчёт газо- воздушного тракта………………………….………………..39

Приложение….………………………..………….…….…………………………..39

Библиографический список………….…………………………………………….40

1. Расчёт горения топлива.

В методических печах обычно применяют горелки типа “труба в трубе” без предварительного смешения газа и воздуха, поэтому принимаем коэффициент расхода воздуха a=1,1.

Из справочной литературы выписываем состав сухих коксового и доменного газов [1. стр17] в процентах.

Состав	СО2	СО	СH4	C2H4	H2	N2	О2	Всего
Коксовый	2,3	5,4	26,5	1,7	50,8	12,3	1	100
Доменный	10	27,4	0,9	-	3,3	58,4	-	100

Принимаем влажность газов:

• коксового W₁=30 ;

• доменного W₂=30 .

Определяем содержание влаги во влажном газе:

• коксовый:

• доменный:

Пересчитаем состав сухих газов на влажные:

Доменный газ.

Содержание СО₂ во влажном газе:

Аналогично находим содержание других компонентов во влажных газах.

Состав	СО2	СО	СH4	C2H4	H2	N2	О2	H2O	Всего
Доменный	9,64	26,41	0,87	-	3,18	56,3	-	3,6	100
Коксовый	2,22	5,21	25,55	1,64	48,97	11,86	0,96	3,6	100

Определим низшие теплоты сгорания влажных газов:

Доменного:

Коксового:

Находим долю доменного газа в смеси:

Доля коксового газа:

Определим состав смешанных влажных газов:

где х₁ и х₂ – содержание данного компонента в доменном и коксовом

газах соответственно, %.

Содержание СО₂ в смешанном газе:

Аналогично определяем содержание других компонентов смешанного газа и получаем его состав, %.

СО2	СО	СH4	C2H4	H2	N2	О2	H2O	Всего
6,86	18,48	10,1	0,61	20,31	39,67	0,36	3,6	100

Для проверки точности расчёта определяем теплоту сгорания смешанного газа:

Разность между расчётной и заданной теплотой сгорания смешанного газа не превышает ±0,5%.

Далее табличным способом рассчитываем удельное теоретическое количество воздуха и продуктов сгорания (см. табл. 1).

Используя данные табл.1 для a=1,1 определим:

• удельное количество воздуха:

• удельное количество продуктов сгорания:

• удельное количество азота:

• удельное количество кислорода:

Удельное количество других продуктов горения [табл. 1]:

Определим химический состав продуктов горения:

Таблица 1

Расчёт горения топлива (на 100 м³ при a=1,0)

Участвуют в горении							Образуется при горении газообразных продуктов
Топливо				Воздух
Состав-ляющая	Содержание %	Кол-во, м3	Реакция горения	О2, м3	N2, м3	Всего, м3	СО2, м3	H2O, м3	N2, м3	Всего, м3
H2	20,33	20,33	H2+0,5O2=H2O	10,16	41,07´3,76=154,44	41,07´154,44=195,51	—	20,31	—	20,31
СО	18,47	18,47	СО+0,5О2=СО2	9,24			18,48	—	—	18,48
СН4	10,1	10,1	СН4+2О2=СО2+2Н2О	20,20			10,1	20,2	—	30,3
С2Н4	0,61	0,61	С2Н4+3О2=2СО2+2Н2О	1,84			1,23	1,23	—	2,46
CO2	6,86	6,86	—	—			6,86	—	—	6,86
N2	39,67	39,67	—	—			—	—	194,11	194,11
О2	0,36	0,36	—	-0,36			—	—	—	—
H2O	3,6	3,6	—	—			—	3,6	—	3,6
Всего	100	100	—	41,07	154,44	195,51	36,67	45,34	194,11	276,12
На 1 м3 газа				0,41	1,54	1,96	0,37	0,45	1,94	2,76

Определи плотность газа и продуктов сгорания:

Составим материальный баланс горения на 1м³ газа:

Поступило: - газа r_гV_г=0,99 × 1=0,9937 кг,

- воздуха r_вV_в=1,293×2,15=2,7808 кг,

- Всего 3,7745 кг.

Получено: - продуктов горения r_пV_п=1,2726×2,96=3,7627 кг.

Невязка материального баланса =0,314 %

Рассчитаем калориметрическую температуру горения. Для этого сначала определим энтальпию продуктов горения:

Предварительно примем t_к¢=1700 ^оС. Найдём температуру горения при данной температуре:

Так как i_п¢ < i_п, то действительная калориметрическая температура горения больше 1700 ^оС.

Повторно примем t_к¢¢=1800 ^оС.

Так как i_п¢ < i_п < i²_п, следовательно t_п¢ < t_п < t²_п.

Интерполяцией найдём калориметрическую температуру:

Требуемая колориметрическая температура:

где t_м – температура металла по заданию, ^оС;

Dt – рекомендуемая разность температур [1. табл.2];

h - пирометрический коэффициент [1. табл.3].

Так как t_к<t_к^min, то необходим подогрев воздуха.

Энтальпию продуктов горения при t_к=1807 ^оС находим интерполяцией:

Определим минимальную необходимую температуру подогрева воздуха:

В целях экономии топлива принимаем t_в=360 ⁰С.