Курсовая работа по дисциплине «Теплотехника»

Копильник расплава заданного состава имеет площадь сечения А*В и высоту Н. Высота уровня расплава в копильнике h.

Для поддержания заданного уровня температур расплава в рабочем пространстве копильника сжигается органическое топливо заданного состава.

Температура продуктов сгорания топлива – Тпс

Температура отходящих из печи газов – Тог

Падение температуры расплава на глубине – 105 град./м

Температура наружной стенки под уровнем расплава – 70 град

Температура наружной стенки над уровнем расплава – 90 град.

Температура наружной поверхности свода – 250 град.

Температура наружной поверхности подины – 110 град.

Режим работы копильника – непрерывный.

Расчетная часть

1. Разработать конструкцию ограждений копильника.

2. Рассчитать процесс сжигания топлива для заданных температурных условий в копильнике.

3. Составить тепловой баланс копильника и определить расход топлива.

4. Выбрать и рассчитать сожигательные устройства.

Данные: a = 5561 мм

b = 15195 мм

H = 2480 мм

h = 808

Свод – распорный

Тпс = 1437 град

Трп = 1083 град

Тог = 1236 град

Основность расплава – 1,2

Состав топлива

Газообразное топливо, %объем CO H2 CH4 CnHm H2S CO2 O2 N2 - - 70,8 1,2 0,8 0,2 - 26,0

1. Расчет многослойного ограждения копильника расплава.

Разделим ограждение на зоны, в пределах каждой из которых можно считать постоянными агрессивное воздействие со стороны рабочего пространства печи на внутреннюю поверхность кладки и температуру наружной поверхности кладки. Такими зонами являются: верхняя часть стен, расположенная над уровнем расплава, нижняя часть стен, расположенная под уровнем расплава, свод и подина. Для каждой зоны расчет выполняет с учетом особенностей ее службы в копильнике.

Расчет верхней части стен.

Определяем материал и толщину рабочего слоя ограждения. Согласно исходным данным рабочий слой в этой в этой зоне имеет температуру внутренней поверхности Твн ≈Тпс = 1437 ˚С, контактирует с кислой (при n = 1,2) газовой средой и работает без теплосмен. По данным табл. 3.7 выбираем периклазохромитоый огнеупор и по приложению 13 определяем его рабочие свойства: температуру начала деформации под нагрузкой Тнд = 1500-1690 ˚С, коэффициент теплопроводности λ1 = 2,58-70*10^-5 Вт/(м*К), и предельную рабочую температуру Тпр = 1700 ˚С.

Плотность теплового потока от наружной поверхности кладки (по таблице 3.18): 984 Вт/м²

По табл. 3.14 определяем толщину рабочего слоя σ1 = 290 мм

Задаем приближенное значение (˚С)

Тогда

Определяем уточненное значение ˚C

Cопоставляем уточненное значение с первоначально принятым :

Так как относительная погрешность расчета больше допустимой (0,05), проводим новую итерацию, положив :

Определяем уточненное значение ˚C

Сопоставляем последующее приближение с предыдущим: .

Окончательно получаем Т₁ = = 1264,5 ˚С;

λ₁ = 1,634

σ₁ = 0,29 м.

Приступая к конструированию теплоизоляции ограждения, принимаем предварительное решение выполнить ее двухслойной, предусмотрев в качестве материала второго слоя огнеупор-легковес и третьего слоя – теплоизоляционный материал. Для второго слоя ограждения по табл. 3.13 и прил. 14 выбираем динасовый легковес ДЛ-1,2 с коэффициентом теплопроводности λ2 = 0,58+17,4*10^-5 Т, Вт/(м*К) и предельной рабочей температурой Тпр =

Задаюсь целью сделать кладку в три слоя, поэтому принимаю температуру на внешней границе второго слоя Т₂:

Т₂=500 °C;

Коэффициент теплопроводности:

Т.к. 0,38 не кратно 0,23 (стандартный размер о/у кирпича 230х115х65 мм) принимаю δ₂=0,46 м