9.1 Исходные данные

На участке цеха установлена нагревательная печь, работающая на природном газе. Температура в печи Т₁, воздуха на участке цеха Т₂. Ширина загрузочного окна b_о, высота h₀. Во время операций загрузка-выгрузка изделий, а также через неплотности между заслонкой печи и окантовкой окна в помещение участка прорываются продукты горения газа из печи. Для удаления вырывающихся продуктов горения через загрузочное окно над ним установлен вытяжной зонт на высоте Н от нижней кромки окна (пода печи). Расстояние от нижней кромки зонта до верхней кромки окна С, тогда Н=h₀+С. В соответствии с правилами безопасности, в любом случае, расстояние от пола до нижней кромки зонта (Н_р) должно быть не менее 1,8 м.

Схема нагревательной печи с вытяжным зонтом над загрузочным окном приведена на рис. 9.1

Параметры исходных данных приведены в табл. 9.1 Номер варианта в табл. 9.1 соответствует номеру, под которым числится фамилия студента в групповом журнале. Некоторые параметры (Р_а, Р₀, V_0П) в таблице приведены для номеров групп.

9.2. Задание

1. Рассчитать ширину А и длину В вытяжного зонта над загрузочным окном печи.

2. Определить количество газов, вырывающихся из печи через открытое окно под вытяжной зонт.

3. Рассчитать количество воздуха, подсасываемого под вытяжной зонт с участка цеха.

4. На основании теплового баланса определить температуру смеси Т₃ в вытяжной трубе зонта, плотность и объемный расход смеси, площадь вытяжной трубы и её диаметр.

9.3. Методика расчета

1. Определяют коэффициент К_у отношения расстояния (Н) от нижней кромки окна до вытяжного зонта к высоте окна (h₀)

К_у=Н/h₀ (9.1)

2. Рассчитывают коэффициент m по формуле

, (9.2)

где Р₀ – избыточное давление газа в печи на уровне нижней кромки загрузочного окна (на уровне пода печи), П_а; (см. табл. 9.1);

- плотность воздуха на участке цеха, кг/м ;

- плотность газа в печи, кг/м .

3. Плотность воздуха и газа рассчитывают по формуле

, кг/м (9.3)

где - атмосферное давление воздуха на участке цеха или газа в печи, мм. рт.ст. (табл. 9.1);

Т – температура воздуха на участке цеха или газа в печи, ºС (табл. 9.1).

4. По графику (рис. 9.2) определяют коэффициент отношения ширины зонта ( ) к высоте окна ( )

, (9.4)

5. Из уравнения (9.4) находят ширину зонта

м (9.5)

6. Длина вытяжного зонта

В=b₀ , м (9.6)

7. Избыточное давление газа в печи на уровне середины высоты загрузочного окна печи с учетом избыточного давления на нижней кромке окна ( Р₀)

, Па (9.7)

8. Количество вырывающихся под зонт газов из печи

, м /с (9.8)

То же, в массовых единицах

, кг/с (9.9)

9. Количество воздуха, подсасываемого под зонт, установленный над загрузочным окном печи,

, м /с (9.10)

То же, в массовых единицах

, кг/с (9.11)

10. На основание теплового баланса

(9.12)

Температура смеси (газ+воздух) в вытяжной трубе зонта

, (9.13)

11. Плотность смеси газа и воздуха

, кг/м (9.14)

12. Объемный расход смеси

, м /с (9.15)

12. Необходимая площадь труб при оптимальной скорости смеси в ней V_ОП (табл.9.1)

, м (9.16)

14. Диаметр трубы

, м (9.17)

Таблица 9.1 - Исходные параметры

Вари-	Температура, ºС		Размер окна,	м	Параметры для
Ант	В печи, Т1	На участке, Т2	Длина, b0	Высота, h0	групп
1	1100	21,5	2,0	1,00	Группа 1:
2	1300	22,5	1,5	1,21	Ра=750 мм
3	1000	23,0	1,7	1,17	рт.ст.
4	1400	24,5	1,8	1,10	Р0=0,1Па
5	1200	25,5	1,6	1,20	С=0,05 м
6	1150	26,0	1,3	1,15	VОП=8,5м/с
7	1250	27,5	1,4	1,07
8	950	24,0	1,9	1,25	Группа 2:
9	1450	23,5	1,8	1,14	Ра=760 мм
10	1050	28,0	1,5	1,25	рт.ст.
11	1350	27,0	1,6	1,03	Р0=0,15Па
12	890	26,5	1,7	1,17	С=0,1 м
13	1170	25,0	1,8	1,27	VОП=10,0м/с
14	1320	23,7	1,9	1,05
15	1070	26,8	2,0	1,17
16	1230	25,2	1,5	1,76	Группа 3:
17	1115	24,2	1,4	1,09	Ра=745 мм
18	1480	22,7	1,3	1,08	рт.ст.
19	975	28,2	1,8	1,12	Р0=0,12Па
20	1275	27,3	1,7	1,03	С=0,07 м
21	1375	26,3	2,2	1,32	VОП=9,0 м/с
22	1190	22,9	2,1	1,30
23	1025	25,2	1,95	1,29
24	1340	24,7	1,9	1,11
25	1410	26,9	1,85	1,31

10 Расчет стального грузового и чалочного канатов для подъема и транспортировки груза