6. Примерный расчет нагрева металла

Рассчитать нагрев заготовки размером 300х300х11000 из среднеуглеродистой стали. Конечная температура поверхности .

Перед расчетом нагрева металла проводится расчет горения топлива.

6.1. Расчет горения природного газа

Рассчитать расход воздуха, количество и состав продуктов горения природного газа следующего состава:

Воздух подогревается в металлическом рекуператоре до температуры 300С. Влагосодержание сухого газа d_Г = 15 г/м³, температура t_В = 30С.

Пересчет состава сухого газа на влажный проводится по формулам (2)–(4):

Аналогично рассчитываем:

Низшая теплота сгорания топлива влажного природного газа составит

Фактический расход воздуха на горение 1 м³ влажного природного газа в соответствии с формулами (8), (13)

При температуре окружающего воздуха t_В = 30С, влагосодержание составляет d_В = 30,3 г/м³ (см. табл. 2).

Принимаем, что газ сжигается горелками внешнего смешивания (см. табл. 3). Тогда коэффициент расхода воздуха принимаем равным n = 1,1. Фактический расход воздуха L_n составит

Количество составляющих продуктов горения топлива рассчитывается в соответствии с формулами правой колонки табл. 4.

Выход продуктов горения составит (15)

Состав влажных продуктов горения определяется по формулам (16):

Плотность продуктов горения в соответствии с составом влажных продуктов горения составит

Для определения теоретической температуры горения, определим теплосодержание продуктов горения с учетом подогрева воздуха по формулам (19), (21):

Содержание свободного воздуха в продуктах горения при n = 1,1 составит

При рассчитанном теплосодержании продуктов горения и содержании в них свободного воздуха, теоретическая температура воздуха рассчитывается по формуле (25):

Результаты расчетов приведены табл. 6.

Таблица 6

Результаты расчета горения топлива

Параметр	Условное обозначение	Единица измерения	Кол-во
Состав газа: метан	CH4	%	96
этан	С2Н6	%	2
пропан	С3Н8	%	1,4
диоксид углерода	СО2	%	0,2
азот	N2	%	0,4
Влагосодержание: газа	dr	г/м3	15
воздуха	dв	г/м3	30,3
Температура: газа	tr	0С	0
воздуха	tв	0С	300
Коэффициент расхода топлива	n	Доли	1,1
Температура окружающей среды	tос	0С	30
Теплота сгорания топлива		кДж/м3	36225
Фактический расход воздуха	L	м3/м3	10,97
Выход продуктов горения	V	м3/м3	12,03
Состав продуктов горения:
паров воды	H2O	%	20,52
диоксида углерода	CO2	%	8,64
свободного азота	N2	%	69,5
избыточного кислорода		%	1,68
Плотность продуктов горения		кг/м3	1,225
Теоретическая температура горения	tr	0С	2019
Действительная температура горения	tq	0С	1581