2.4.3 Расчет количества волочильных станов

Примерный расчет ведем для низкоуглеродистой проволоки диаметром 2,0мм:

Расчет производительности волочильных станов рассчитывается по формуле 2.1:

Р₁=18*0,024*1*3600*0,9=1399,68 кг/час

Массу одного погонного метра проволоки рассчитываем по формуле 2.4:

m=7,8*10³*3,14*(2,0*10^-3/2)²=0,024 кг

Фактическая производительность волочильных станов рассчитывается по формуле 2.2:

Q_факт^час=1399,68*7409=10370229кг=10370,2т

Необходимое количество волочильных станов для диаметра 2,0 мм составит:

n=4752/10370,2=0,5

Расчет производительности и количество волочильных станов для остальных диаметров определяется аналогично. Данные расчетов сводим в таблицу 2.4.

Таблица 2.4 – Расчетная ведомость загрузки волочильных станов и необходимое их количество

Диаметр, мм	Количество металла для оборудования	Вес погонного метра проволоки, кг	КИО	Годовая производительность	Количество волочильных станов
2,0	4752	0,024	0,9	10370,2	0,5
2,5	8316	0,035	0,9	16535	0,6
3,0	10692	0,055	0,9	23811	0,6
Всего					2

2.5 Теплотехнический расчет проходной газовой печи

Краткая характеристика печи:

Назначение печи – нагрев проволоки

Материал проволоки – сталь 1юпс

Температура нагрева проволоки – 870С

Диаметр проволоки – 2,0 мм

Скорость движения проволоки  60 м/мин

Вид топлива – природный газ Q^р=7990 ккал/м³

Температура подогрева воздуха – 400С

Давление воздуха перед печью – 500 мм вод ст.

Давление газа перед печью – 400 мм вод ст.

Тип установленных горелок – IMPD33/3; IMPD22/3; IMPD16/3; IMPD11/3

Количество нитей на агрегате – 24

2.5.1 Расчет горения топлива:

Состав природного газа:

СН₄ – 97,567 %

С₂Н₆ – 0,65 %

С₃Н₈ – 0,319 %

С₄Н₁₀- 0,131 %

С₅Н₁₂ – 0,032 %

N₂ - 1,23 %

СО₂ - 0,051%

Н₂О – 0,00007 г/м³

2.5.2 Расчет горения газа с  = 1,0

Низшая теплотворная способность газа 7990 кДж/м³

Количество кислорода, необходимое для сгорания рассчитывается по формуле:

V = 0,01 * (2СН₄ + 3,5С₂Н₆ +5* С₃Н₈ +6,5С₄Н₁₀+8* С₅Н₁₂) (2.6)

V =0,01 * (2*97,567 + 3,5*0,65+5*0,319 + 6,5*0,131+8*0,032) = 2,00 м³/м^;3

Кислород на горение берут из воздуха.

Воздух по объему (в %) состоит из 21% кислорода и 79% азота:

l₀ = (1 + V_N ) * V₀ (2.7)

Выразим объем азота через объем кислорода:

V_N = 79/21 * V₀ =3,76* V₀ (2.8)

l_о = (1 + 3,76) *2,00= 9,53 м³/м³

Определим количество и состав продуктов сгорания:

V ° _N = 0,01 N₂+ 3,76 V °₀₂ (2.9)

V ° _N = 0,01*1,23 + 3,76*2,00= 7,54 м³/м³

V ⁰_С02 = 0,01 (СН₄ + 2С₂Н₆ +3 С₃Н₈ + 4С₄Н₁₀ +5 С₅Н₁₂) (2.10)

V ⁰_С02 =0,01 * (97,567+2*0,65+3*0,319+4*0,131+5*0,032) =1,01м³/м³

V °_Н2О= 0,01* (2СН₄+ЗС₂Н₆ +4С₃Н₈ +5С₄Ню+6 С₅Н₁₂ +2Н₂О) (2.11)

V °_Н2О =0,01 * (2*97,567 + 3*0,65 +4*0,319+ 5*0,131 + 2*0) =1,99 м³/ м³

Общее количество продуктов сгорания:

V °_общ = V °_Н2О+ V °со₂+ V °_N2 (2.12)

V °_общ = 1,99+1,01+7,54=10,53 м³/м³

2.5.3 Расчет горения газа с ₁ = 0,5

Количество воздуха для сгорания:

L¹ = ₁ * L₀ (2.13)

L¹= 0,5 * 9,53 = 4,76 м³/м³

Количество кислорода для сгорания:

V '₀ = ₁ * V °₀

V '₀ = 0,5 * 2,00 = 1,00 м³/м³

Общее число продуктов сгорания:

V 'общ = V °_общ - 0,79 L_o * (1 - ₁) (2.14)

V 'общ =10.53-0.79*9.53*(1-0.5) = 6.77 м³/м³

В = V _Н2О- (к-2) * Vс_О2 + 2 V °₀₂ *( 1-₁ )* (к - 1) (2.15)

В = 1,99-(1,656-2)* 1,01 +2* 2,00*(1-0,5)*(1,656-1) = 3,65 м³/м³

(2.15)

= м³/м³

Количество СО, Н₂О, N₂, Н₂ в продуктах сгорания:

V 'н₂о= V °со₂ + V °_Н2О - V 'со₂- 2 * (1-0,5)* V ₀ (2.16)

V 'н₂о = 1,01 + 1.99 - 0,262-2 * (1-0,5)* 2,0= 0,73 м³/м³

V '_N2= ₁* V °_N2 (2.17)

V '_N2= 0,5 * 7,54 = 3,77 м³/м³

V_СО2=V_СО2 - V 'со₂ (2.18)

V_СО2= 1,01-0,262=0,74 м³/м³

V '_Н2О= V 'со₂+ 2 * (1 - ₁)* V °₀ - V °₀ (2.19)

V '_Н2О = 0,262+2*(1-0,5)*2,00-1,01=1,26 м³/м³

Сделаем проверку:

V 'общ = V '_Н2О+ V 'со₂+ V '_N2 - V '_Н2 + V '_СО (2.20)

V 'общ = 0,74+0,262+3,77+1,26+0,74=6,77 м³/м³

Определим состав продуктов горения в процентах:

[V 'со₂ ] = V '_С02 / V '_ОГ1Щ 100% = 0,262/6,77* 100 % = 3,9 %

[V 'со] =11,0 %

V'_Н2] = 18,6 %

[V'_N2] = 55,7 %

V_Н2О] = 10,8 %

Химическое тепло, выделяемое при неполном сгорании газа, определяется по следующей формуле:

q₁ = Q_Н ^p- V '_общ * (126,4* [V 'со] + 108* [V '_Н2] (2.21)

q₁=33398-6,77*(126,4*11+108*18,6)=10385кДж/м³

2.5.4 Расчет догорания продуктов неполного сгорания газа с коэффициентом расхода воздуха а₂ = 1,0

Количество кислорода для дожигания определяем по формуле:

V"₀₂ = 0,005* ([V 'со] + [V '_Н2]) = 0,148 м³/м³

Количество воздуха для дожигания:

l" ₀₂ = (1+к) * V "₀₂ *₂ (2.22)

l" ₀₂ = (1+3,76) * 0,148* 1,0 = 0,705 м³/м³

Количество СО₂, Н₂О, N₂, в продуктах сгорания:

V"_Н2О= 0,01*(V_Н2О+V_N2)=0,294 м³/м³

V"_N2= 1,113м³/м³

V"co₂=0,149м³/м³

V"_общ = 1,556м³/м³

Определим температуру горения при = 0,5 и температуре подогрева воздуха t = 400°С

t ^т_ = (q₁ + q_B)/(с_д* V '_общ ) = (q₁+ L¹ * t * С_В)/ (С_Д* V '_ОБЩ ) (2.23)

где q₁ - химическое тепло, выделяемое при неполном сгорании;

q_B - физическое тепло воздуха, поступающего на горение единицы топлива, кДж/м'³

Сд - теплоемкость дымовых газов, кДж/м' °С

С_В- теплоемкость воздуха при t = 400°С, кДж/м'' °С

t^т_ = (10385+4,64*400*1,3)/ (1,52*6,77)= 1250°С

2.5.5 Расчет дожигания продуктов неполного сгорания газа с  ₂ = 1,0

Действительная температура горения

t^действ_ =1250*0,75 = 933 °

Принимаем температуру печи в зоне нагрева t _ = 900С

2.5.5 Расчет дожигания продуктов неполного сгорания газа с  ₂ = 1,0

Состав газа:

Н₂О = 10,8 %; N₂ = 55,7 %; СО₂ = 3,9 %; СО = 11 %; Н₂ = 18,6 %

Низшая теплотворная способность:

q_H^p = 126,4 [V 'со] + 108 [V '_Н2] (2.24)

q_H^p = 126,4*11+ 108*18,6 = 3399,2 кДж/м³

V"°₀₂=0,005*(11+18,6)=0,148 м³/м³

L"o₂=(1+3,76)*0,148=0,705м³/м³

V "_Н2О=0,01*(10,8+18,6)=0,294 м³/м³

V"_N2 =0,01*55,7+3,76*0,148=1,113 м³/м³

V"_СО2=0,01*(3,9+11)=0,149

V"_общ = 1,556 м³/м³

СО₂ = 9,6 %; Н₂О = 18,9 %; N₂ = 71,5%

Определим действительную температуру горения при подаче холодного воздуха t_B и горячих продуктов неполного сгорания t_П =900°С

t_^Т==(q_Н ^Р+q_Н^Г+q_B)/(С_Д*V"_ОБЩ) = (q_Н^Р+ L _Н^Г * t _Н^Г*+L_О"*С_В*t_В)/ (С_Д* V '"_ОБЩ )= =(3399,2+1,55*900+0,705*1,3*20)/(1,65*1,556)=1874ºС

Действительная температура горения: t^действ = 1874 * 0,75 = 1405ºС