1.1.3. Определение температуры горения топлива:

Теплота сгорания мазута:

=340*78,96+1030*11,28-109*(0,94-1,88)-25*4=38057,42 кДж/кг

Химическая энтальпия продуктов сгорания:

=38057,42/12,76=2982,17 кДж/м³

Энтальпия воздуха:

=1,31*250*12,07/12,76=310,48 кДж/м³

Энтальпия продуктов сгорания:

i = i_x+i_в=2982,17+310,48=3292,65 кДж/м³

Теоретическая температура сгорания:

1957,05 ⁰С

Действительная температура сгорания:

t_n=ηt=0,7*1957,05=1369,93 ⁰С

1.2 Расчет горения газообразного топлива

Дано: топливо природный газ

CH₄=91,5%, CO₂=0,6%, N₂=4,2%, C₂H₆=2,3%, C₄H₁₀=1,1%, C₃H₈=0,2%, C₂H₈=0,1

Температура воздуха: t_в=40 ⁰С

Коэффициент избытка воздуха: α=1,05

Состав топлива:

CH₄ + C₂H₆ + C₄H₁₀ + C₃H₈ + C₂H₈ + CO₂ + N₂ = 100 %.

91,5+2,3+1,1+0,2+0,1+0,6+4,2 =100

1.2.1. Определение количества воздуха необходимого для полного сгорания топлива

Количество кислорода необходимое для горения:

=

=0.01*(2*CH4+3.5*C2H6+5*C3H8+6.5*C4H10+4*C2H8)=0.01*(2*91,5+3.5*2,3+5*0,2+6.5*1,1+4*0,1)=2 м³/м³

Количество теоретически необходимого воздуха:

=4,76*2=9,5 м³/м³

Действительное количество воздуха необходимого для горения:

L_α = αL₀=1,05*9,5=9,98 м³/м³

1.2.2 Количество и состав продуктов горения (пг):

Объем RO₂:

.=0.01*(CO2+CH4+2*C2H6+4*C4H10+3*C3H8+2*C2H8) =0.01*(0,6+91,5+2*2,3+4*1,1+3*0,2+2*0,1) =1,02 м³/м³

Водяной пар образуется при горении углеводородов, водорода и сероводорода. Тогда количество водяного пара в продуктах полного горения^:

.=0.01*(2*CH4+3*C2H6+5*C4H10+4*C3H8+4*C2H8)= 0.01*(2*91,5+3*2,3+5*1,1+4*0,2+4*0,1)=1,97 м³/м³

Объем азота:

.=0,01*4,2+3,76*2=7,55 м³/м³

Объем избыточного кислорода:

=0,05*2=0,1 м³/м³

Объем избыточного азота:

=3,76*0,1=0,38 м³/м³

Суммарный объем азота:

=7,55+0,38=7,92 м³/м³

Теоретическое количество продуктов сгорания (дыма):

=1,02+1,97+7,55=10,53 м³/м³

Общее количество продуктов сгорания (дыма):

=10,53+0,1+0,38=11,01 м³/м³

Состав продуктов сгорания (дыма):

=(1,02*100)/11,01=9,26 %:

=(1,97*100)/11,01=17,86 %:

=(7,92*100)/11,01=71,97 %:

=(0,1*100)/11,01=0,91 %:

Плотность продуктов сгорания:

=0,01*(44*9,26+28*71,97+18*17,86+32*0,91)=1,24 кг/м³

1.2.3 Определение температуры горения топлива:

Теплота сгорания газа:

358*CH4+636*C2H6+913*C3H8+1185*C4H10+590*C2H8=35764,9 кДж/м³

Химическая энтальпия продуктов сгорания:

=35764,9/11,01=3249,28 кДж/м³

Энтальпия воздуха:

=1,3*40*(9,98/11,01)=47,11 кДж/м³

Энтальпия продуктов сгорания:

i = i_x+i_в=3249,28+47,11=3296,4 кДж/м³

Теоретическая температура сгорания:

1958,79 ⁰С

Действительная температура сгорания:

t_n=ηt=0,7*1958,79=1371,15 ⁰С

2. Расчет времени нагрева заданной заготовки

Выбор температурного режима ковки:

Температура начала ковки и конца ковки [3]

Материал: Сталь 30Х

t_н.к.=1250 ⁰С

t_к.к.=800 ⁰С

Температура рабочего пространства печи:

t_п= t_н.к.+(50…100)=1250+50=1300 ⁰С

Температура конца нагрева:

t_к.н.= t_н.к.+(0…50)=1250+0=1250 ⁰С

Температура начала нагрева:

t_н.н.=20 ⁰С

Критерий Био:

=(264,23*0,04)/36,5=0,33

где - расчетный суммарный коэффициент теплопередачи учитывающий лучистый и конвективный теплообмен при температуре металла 500 ⁰С (так как есть опасть появления термических трещин); s - толщина пластины или радиус цилиндра s=0,04 м;

=36,5 Вт/(м²К) – коэффициент теплопроводности [4];

=3,5*(((1300+273)/100)⁴-((500+273)/100)⁴)/(1300-500)+12=264,23

Определение времени нагрева