Министерство образования и науки украины национальный технический университет "харьковский политехнический институт"
Кафедра "Обработки металлов давлением"
РГЗ
По теме "Проектирование нагревательной печи."
Выполнил:
ст. гр. МТ
Гнева
Принял:
Кузьменко В. И.
Харьков 2013
Содержание
1. Расчёт горения топлива.
2. Расчёт времени нагрева заготовки.
3. Определение размеров рабочего пространства печи.
4. Выбор кладки. Компоновка печи.
5. Тепловой баланс. Определение расхода топлива.
6. Основные технико-экономические показатели печи.
7 Вариант
1. Расчёт горения топлива
Исходные данные:
Температура
воздуха:
300
.
Коэффициент избытка воздуха: а=1,25.
Определить состав рабочей массы топлива:
1.1 Рабочий состав топлива:
=84,6%
=6,58%
=0,94%
=0,94%
=0,94%
=1%
=5%
Состав рабочей массы топлива:
84,6+6,58+0,94+0,94+0,94+1+5=100%
1.2 Определение количества воздуха необходимого для сгорания топлива.
Количество кислорода, необходимое для горения:
=0.01(157,94+36,85)=1,94
Количество теоретически необходимого воздуха:
4.76*1,94=9,23
.
Действительное количество воздуха необходимого для горения:
1,2*9,23=11,07
.
Количество и состав продуктов горения (ПГ):
Объем СO2:
0.01-1.876*84,6=1.59
.
Суммарное количество водяного пара в продуктах горения:
0.01*(73,696+6,2)=0,8
.
Объем SO2:
0.007*0.94=0.00658
.
Объем избыточного кислорода:
0.2*1,94=0,388
.
Объем азота:
0.01*0,94+7,29=7,3
.
Объем избыточного азота:
3.76*0.388=1.45
.
Суммарный объем азота:
7,3+1,45=8,75
.
Теоретическое количество продуктов сгорания (дыма):
1,59+0,8+0,00658+7,3=9,7
.
Суммарный объем продуктов сгорания:
9,7+1,45+0,388=11,54
.
Состав влажных продуктов сгорания:
159/11,54=13,78%
80/11,54=6,93%
730/11,54=63,26%
145/11,54=12,56%
0,658/11,54=0.06%
Состав сухих продуктов сгорания:
1378/93,07=14,8%
6326/93,07=67,97%
1256/93,07=13,5%
6/93,07=0.06%
Результаты расчетов влажных и сухих продуктов сгорания:
|
СO2 |
H2O |
SO2 |
O2 |
N2 |
Сумма % |
Влажные |
13,78 |
6,93 |
0,06 |
12,56 |
63,26 |
100 |
Сухие |
14,8 |
- |
0,06 |
13,5 |
67,97 |
100 |
Плотность продуктов сгорания:
0,01*(1815,28+124,74+401,92+3,84)/22,4=1,04
.
1.1.3. Определение температуры горения топлива:
Теплота сгорания мазута:
=28764+6777,4-125=35416,4 кДж/кг
Химическая энтальпия продуктов сгорания:
35416,4/11,54=3069
кДж/
Энтальпия воздуха:
1,3*300*0,95=370,5
кДж/
Энтальпия продуктов сгорания:
кДж/
Теоретическая температура сгорания: 1921,5
2022,7
Действительная температура сгорания:
0,7*2022,7=1416
2. Расчет времени нагрева заданной заготовки для ковки (штамповки) в камерной печи
Выбор температурного режима ковки:
Температура начала ковки и конца ковки
Материал: Сталь У12
tн.к.=1160
tк.к.=800
Температура рабочего пространства печи:
tп= tн.к.+(50…100)=1160+90=1250
Температура конца нагрева:
tк.н.= tн.к.+(0…50)=1160+40=1200
Температура начала нагрева:
tн.н.=20 0С
Критерий Био:
=(209,13*0,0475)/34,7=0,28
- тело переходное.
=3,5*(((1250+273)/100)4-((500+273)/100)4)/(1250-500)+12=209,13
Определение времени нагрева
Аналитический расчет времени нагрева заготовок [1]:
1) Суммарный коэффициент теплопередачи учитывающий лучистый и конвективный теплообмен для средней температуры металла, используется для расчета времени нагрева
tм=0,67tк.н=0,67*1250=804 0С – средняя температура металла
= 3,5*[((1250+273)/100)4-((804+273)/100)4]/(1250-804)+12=286,31
2) Время нагрева:
,
где k1 – коэффициент формы. Для цилиндра k1 = 2.
с - средняя удельная теплоёмкость, 699
;
p - удельный вес при средней температуре,
7565
;
tГ=tп– температура газов печи
- конечная температура заготовки, [°C];
- начальная температура заготовки, [°C]
m – коэффициент учитывающий поправку на массивность (см.ниже)
k3=1,98
k2=1,965
=1+[(1,98-1)/(1,965*1,98)]*0,25=1,075
=(0,0475*7565*699)/(2*286,31)*3,28*1,075=1546,7 с=27,77 мин
Т.к. заготовки в печи располагаются на расстоянии равном диаметру, то необходимо ввести поправочный коэффициент k=1,2 учитывающий взаимное расположение заготовок.
Отношение
длины заготовки к ее диаметру l/d=1,59,
тогда коэффициент учитывающий торцевые
потоки
=0,87.
Тогда:
27,77*1,2*0,87=28,99
мин =28,99/60= 0,4831 ч.