Зависимости необходимы для расчета теплового баланса печи рассмотрены в п.5 - «Тепловой баланс. Определение расхода топлива».

2.Задание. Данные для выполнения задания

Все студенты получают индивидуальное задание в соответствии с порядковым номером в журнале академической группы. Исходные данные приведены в приложении 2.

Выполненное задание должно содержать следующие разделы:

1. Расчет горения топлива.

2. Расчет времени нагрева заданной заготовки для ковки (штамповки) в камерной печи

3. Определение размеров рабочего пространства печи. Эскиз пода печи (с расположенными на нем заготовками).

4. Выбор кладки. Компоновка печи. Эскиз печи.

5. Тепловой баланс. Определение расхода топлива.

6. Основные технико-экономические показатели работы печи.

Исходные данные для выполнения расчетного задания приведены в таблице 1 (Приложение 3).

3. Расчет горения топлива

3.1. Расчет горения газообразного топлива.

3.1.1 Записать состав топлива соответствующий заданию (№ варианта):

CH₄ + С_mH_n + СО + Н₂ + H₂S + SO₂ + CO₂ + О₂ + N₂ = 100 %.

3.1.2 Определение количества воздуха необходимого для полного сгорания топлива.

1) Количество кислорода необходимое для горения:

2) Количество теоретически необходимого воздуха:

,

где k- отношение объемного содержания азота к кислороду в обычном воздухе, не обогащенного кислородом, k = 3,76

3) Действительное количество воздуха необходимого для горения:

L_α = αL₀,

где α – коэффициент избытка воздуха заданный в условии задачи, предусматривающий некачественное смесеобразование.

3.1.3 Количество и состав продуктов горения (пг):

Продукты горения содержат следующие элементы и соединения: RO₂ (RO₂=CO₂+SO₂), Н₂О, N₂ и О_2.

1) Объем RO₂ (RO₂=CO₂+SO₂), в м³/м³:

.

2) Водяной пар образуется при горении углеводородов, водорода и сероводорода. Тогда количество водяного пара в продуктах полного горения, м³/м^3:

.

3) Объем азота, м³/м³:

.

4) Объем избыточного кислорода, м³/м³:

5) Объем избыточного азота, м³/м³:

6) Суммарный объем азота, м³/м³:

7) Теоретическое количество продуктов сгорания (дыма):

8) Общее количество продуктов сгорания (дыма):

9) Состав продуктов сгорания (дыма), %:

10) Плотность продуктов сгорания, кг/м³:

3.1.4 Определение температуры горения топлива по формуле Менделеева:

1) Теплота сгорания газа, кДж/м³:

2) Химическая энтальпия продуктов сгорания, кДж/м³ :

3) Энтальпия воздуха, кДж/м³(в случае его подогрева):

,

где С – теплоемкость воздуха при заданной температуре t_в, находим ее из таблицы приведенной ниже, t_в – температура воздуха заданная в условии задачи.

t,0C...................	0	100	200	300	400
C, кДж/(м3.0С)..	1,298	1,302	1,309	1,318	1,330

4) Энтальпия продуктов сгорания, кДж/м³:

i = i_x+i_в

5) Теоретическая температура сгорания, ⁰С:

Определив энтальпию продуктов сгорания i, методом интерполирования на интервале находим по таблице теоретическую температуру сгорания:

i, кДж/м3	2405	2585	2785	2955	3170	3385	3625	3890	4190	4520	5015
t,0C…….	1500	1600	1700	1800	1900	2000	2100	2200	2300	2400	2500

Принцип метода интерполирования рассмотрим на примере:

Допустим мы получили i = 3055 кДж/м³

1. По таблице выбираем интервал на котором присутствует i = 3055 кДж/м³, это интервал между 2955 кДж/м³ и 3170 кДж/м³.

2. Затем определяем сколько ⁰С приходится на 1 кДж/м³ на этом интервале, делаем это следующим образом: (1900-1800)/(3170-2955)=0,4651 ⁰С

3. Определяем сколько ⁰С приходится на участок от 2955 кДж/м³ до 3055 кДж/м³

t_int=(3055-2955)*0,4651=100*0,4651=46,51 ⁰С

4. Находим температуру соответствующую i = 3055 кДж/м³. Т.к. При i = 2955 кДж/м³ температура t = 1800 ⁰С, а на интервале от 2955 кДж/м³ до 3055 кДж/м³ приходится Δt = 46,51 ⁰С. То наша искомая температура t = 1800+46,51 = 1846,51 ⁰С

6) Действительная температура сгорания, ⁰С:

Действительная температура горения t_n, наблюдаемая в печи, всегда ниже теоретической, так как процесс горения сопро­вождается потерей теплоты печью в окружающую среду: чем больше теряется теплоты, тем ниже практическая температура сгорания:

t_n=ηt

где η − пирометрический коэффициент; для нагревательных печей он равен 0,65—0,75.

Меньшие значения η принимают для камерных печей, большие – для

методических, карусельных и т.п. печей. В нашем случае используется камерная печь, η принимаем равным 0,65. Если же температура горения недостаточна, то коэффициент η необходимо повысить, приведя соответствующую мотивировку или повысить температуру подогрева воздуха.