МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

МАГНИТОГОРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ.Г.И.НОСОВА

ХИМИКО-МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

пояснительная записка к курсовому проекту

по дисциплине «Теплотехника» на тему:

Тепловой расчет регенератора

Выполнил: студент гр. МС - 06

Проверил: проф., д.т.н Злоказова Н.Г.

Магнитогорск

2009г

Содержание:

1. Задание ……………………………………………………………………………..3

2. Введение…………………………………………………………………………....4

3. Расчет горения топлива……………………………………………………………8

   0. Расчет горения природного газа………………………………………………8

   1. Расчет горения мазута………………………………………………………...10

   2. Расчет горения смеси топлив…………………………………………………11

4. Расчет насадки регенератора……………………………………………………..14

5. Аэродинамический расчет дымового тракта……………………………………21

   0. Расчет аэродинамических сопротивлений дымового тракта……………… 23

   1. Расчет дымовой трубы………………………………………………………...27

6. Библиографический список…………………………………………………….. 29

1 Задание

Произвести тепловой расчет и определить основные размеры воздушного регенератора.

Температура воздуха на входе в насадку 25 .

Средняя температура подогрева воздуха 1000 .

Вид топлива: природный газ +30%;

мазут.

Максимальная тепловая нагрузка 44,4 МВт.

Температура продуктов горения на входе в насадку 1520 .

Средний коэффициент расхода воздуха в регенераторе 1,46.

Тип насадки Петерсона.

Размер ячейки 120 120.

Продолжительность периодов 10 мин.

Влагосодержание природного газа 10 г/

Состав природного газа

Состав мазута

2 Введение

Дымовые газы, покидающие рабочее пространство печей, имеют высокую температуру и поэтому уносят с собой значительное количество тепла. Например, в мартеновских печах из рабочего пространства с дымовыми газами уносится около 80% всего тепла, поданного в рабочее пространство, в нагревательных печах – 60%. Из рабочего пространства печей дымовые газы уносят с собой тем больше тепла, чем выше температура дымовых газов и чем ниже коэффициент использования тепла в печи. Поэтому целесообразно обеспечивать утилизацию тепла отходящих дымовых газов, которая может быть выполнена принципиально двумя методами: с возвратом части тепла, отобранного у дымовых газов, обратно в печь, и без возврата этого тепла в печь. Для осуществления первого метода необходимо тепло, отобранное от дыма, передать идущим в печь газу или воздуху. Для этого широко используются теплообменники рекуперативного и генеративного типа, применение которых позволяет повысить к.п.д. печного агрегата, увеличить температуру горения и сэкономить топливо.

Следует отметить, что единица тепла, отобранная от дыма и вносимая в печь воздухом или газом, оказывается ценнее единицы тепла, полученной в печи в результате сгорания топлива, так как не влечет за собой потерь тепла с дымовыми газами. Утилизация тепла отходящих дымовых газов позволяет достичь экономии топлива.

Кроме экономии топлива, применение подогрева воздуха сопровождается увеличением калориметрической температуры горения.

Утилизация тепла отходящих дымовых газов с возвратом в печь можно осуществить в теплообменных устройствах регенеративного и рекуперативного типов. Регенеративные теплообменники работают при нестационарном тепловом состоянии, рекуперативные – при стационарном.

Регенеративные теплообменники

Регенератор, обычно применяемый в металлургических печах, представляет собой камеру, заполненную кирпичной многорядной решеткой (насадкой), выложенной из огнеупорных кирпичей. Сначала через регенератор пропускают дым, а затем в обратном направлении воздух или газообразное топливо. В этот период регенеративная насадка отдает воздуху (газу) ранее аккумулированное тепло. Существует оптимальная в теплотехническом отношении время между перекидкой клапанов, т.е. между следующими друг за другом изменениями поступления газообразных сред. Для мартеновских и нагревательных печей причем и в том и другом случае, продолжительность периодов составляет 5 – 10 минут и определяется особенностями работы регенеративно насадки в целом и каждого кирпича в отдельности.

В начале дымового периода температура насадки относительно мала и перепад температур между дымовыми газами и кирпичами насадки значительный. Постепенно насадка нагревается перепад температур уменьшается и наступает такой момент, когда необходима перекидка клапанов. К .тому времени насадка настолько нагревается, что температура ее может находиться на грани огнеупорности кирпича. Изменение температуры подогрева воздуха (газа) вызвано постепенным охлаждением насадки в течение воздушного (газового) периода.

Наиболее высокая температура подогрева воздухом наблюдается в начале воздушного периода, когда температура насадки максимальна.

Требования теплового режима печи к работе регенераторов обусловлены тем, что понижение температуры подогрева воздуха или газа приводит к снижению температуры горения и не благоприятно влияет ан температуру в печи. Поэтому, когда необходимо поддержать температуру в печи достаточно высокой, следует часто делать перекидку клапанов.

К насадке предъявляют следующие требования, определяющие ее экономичность и эксплуатационные качества:

1. высокий общий коэффициент теплопередачи;

2. минимальное аэродинамическое сопротивление;

3. максимальная удельная поверхность нагрева;

4. минимальная опасность засорения;

5. необходимая строительная устойчивость.

Материал, из которого выполняют насадку, должен характеризоваться соответствующей огнеупорностью, термостойкостью и обладать определенным сопротивлением деформации под нагрузкой при повышенных температурах. В мартеновских печах крайне важное значение имеет способность кирпича насадки выдерживать воздействие железистых шлаков.

Ячейкой регенеративной насадки называется сечение свободное для прохода газов и заключенное между четырьмя кирпичами регенератора.

Конструкции регенераторов

Регенераторы состоят из трех конструктивных элементов:

1. основной камеры, ограниченной сводом, стенами и лещадью;

2. насадки, служащей для отбора тепла от продуктов сгорания, аккумуляции этого тепла и передачи его нагреваемому воздуху или газу;

3. наднасадочного и поднасадочного пространств, которые служат для подвода и отвода газов, поступающих в регенераторы.

Наиболее ответственным элементом регенераторов является их насадка. Правильно выбранное соотношение основных размеров насадки и сечения ее ячеек обеспечивает необходимый тепловой режим работы мартеновской печи.

К основным размерам насадок регенераторов относятся высота, ширина и длина. Важное значение для конструкции регенераторов имеет правильно выбранное соотношение этих величин.

Высота насадки имеет решающее значение в конструкции и тепловой работе регенератора. При одинаковом объеме насадок чем больше их высота, тем меньше площадь для прохода газов, больше скорость их движения по ячейкам насадки и лучше теплообмен между кирпичом насадки и газами. Поэтому в высоких насадках всегда достигается лучший подогрев воздуха или газа. В то же время у чрезмерно высоких насадок есть и ряд недостатков. С увеличением скорости движения продуктов сгорания в регенераторах стойкость насадки значительно снижается, кирпич быстрее изнашивается (оплавляется). Высокие насадки создают большое сопротивление прохождению дыма и для нормальной тяги требуют строительства более высоких дымовых труб или большего разряжения дымососа. Помимо этого, при высоких насадках приходится сооружать высокие рабочие площадки или заглублять регенераторы в землю, что удорожает строительство печи.

Высота насадки должна быть оптимальной, обеспечивающей необходимый подогрев газа и воздуха при хорошей стойкости кирпичной кладки. Высота насадки определяется «коэффициентом стойкости» воздушной насадки

,

где H – высота насадки, м;

F – площадь сечения камеры регенератора, .

Для мартеновских печей, работающих на высококалорийном топливе (газе, мазуте) с подогревом только воздуха в регенераторах, К = 1,4 – 1,1.

Для печей, работающих с подогревом газа и воздуха в регенераторах

К = 1,6 – 1,3.

Отступление от оптимальных ширины и длины регенераторов приводит обычно к неравномерному распределению продуктов сгорания по сечению насадки и как следствие – к плохому подогреву в ней газа и воздуха или пониженной стойкости огнеупоров.