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 и работает без теплосмен. Выбор огнеупора для рабочего слоя: т.к. длинна копильника 15195 мм, то для того, чтобы сжечь газообразное топливо и обеспечить прогрев всего пространства печи, необходимо установить горелки типа «труба в трубе», для которых значение коэффициента расхода воздуха n=1,15 (таблица 4.1[1]). В этом случае газовая среда внутри копильника является кислой. Исходя из этого и того, что рабочий слой в этой зоне имеет температуру внутренней поверхности Т_вн.=Т_п.с.=1437°С и работает без теплосмен, по таблице 3.7[1] выбираю форстеритовый огнеупор и по приложению 13[1] определяю его рабочие свойства

Т_пр=1450 – 1570 °С;

Высота надслоевого пространства H - h=2480 – 808 = 1798 мм = 1,672 м

По таблице 3.14 [1] выбираю толщину рабочего слоя: δ₁=0,23 м.

В соответствии с условием температура наружной поверхности стенки над уровнем расплава не должна превышать Т_нар=90 ºС. По таблице 3.13 [1] определяю плотность теплового потока от вертикальной стенки: q_о.с.= 984

Для определения λ₁ задаюсь предварительно приближённым значением:

Т₁=0,8* Т_вн.=0,8*1437=1149,6 ºС;

Тогда:

Определяю уточнённое значение :

Относительная погрешность расчёта:

Повторяю расчет, приняв для определения , :

Окончательно получаю:

δ₁=0,23 м.

Расчёт 2-го теплоизоляционного слоя.

По приложению 14 с учетом таблицы 3.10 [1], принимаю к установке во втором ряду шамотный легковес ШЛ - 0,9 со следующими рабочими свойствами:

Т_пр=1270 °C

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

Т₂=500 °C;

Коэффициент теплопроводности:

Толщина 2-го слоя:

Т.к. 0,36 не кратно 0,115 (стандартный размер о/у кирпича 230х115х65 мм) принимаю δ₂=0,46 м