Расчет методической толкательной печи

ºC

ºC

λ=28,6 Вт/(м*К)

a=5,9

По номоргаммам: Fo=0,5

θ =0,45

t ºC

Определение времени  томления металла:

Перепад температур по толщине металла в начале томильной зоны составляет: 
ºC

Допустимый перепад  температур в конце нагрева составляет ºC

Степень выравнивания температур равна:

При коэффициентах  несимметричности нагрева равном μ=0,55 критерий Фурье для томильной зоны согласно номограмме Fo=0,58.

 
 

При средней  температуре в томильной зоне: 
ºC

По приложению IX (согласно справочнику 1 ) находим:

λ=29,6 Вт/(м*К)

Время томления:

Полное время  пребывания металла в печи:

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

________________________

1-стр.363-364

 
 

Определение основных размеров печи.

 

Для обеспечения  производительности 0,12 кг/с в печи должно одновременно находиться следующее количество металла: 

Масса одной  заготовки равна

Количество заготовок, одновременно находящихся в печи: 

При однорядном расположении заготовок общая длинна печи: 

При ширине печи B=0,55 площадь пода равна: 

Высоты отдельных  зон печи оставляем теми же, что  были приняты при ориентировочном  расчете. Длину печи разбиваем на зоны пропорционально времени нагрева металла в каждой зоне:

 

Длина первой сварочной  зоны: 

Длина второй сварочной  зоны:

Длина томильной  зоны:

Свод печи выполняем  подвесного типа из каолинового кирпича толщиной 300мм.Стены имеют толщину 460мм, причем слой шамота составляет 345мм, а слой изоляции (диатомитовый кирпич), 115мм.Под томильной зоной выполняем трехслойным: тальковый кирпич 230мм, шамот 23мм, и тепловая изоляция (диатомитовый кирпич) 115мм.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Тепловой  баланс

 

При проектировании печи за определением основных размеров следует конструктивная проработка деталей, согласно справочнику 1

Приход  тепла.

1.Тепло от  горения топлива 

 кВт

В-расход тепла  при нормальных условиях.

 

2.Тепло вносимое  подогретым воздухом 

 кВт

 

3.Тепло экзотермических  реакций (принимая, что угар металла составляет 1%)

 кВт

 

Расход  тепла.

1.Тепло затраченное на нагрев металла

 кВт

И приложения IX согласно справочнику 1

ºC

ºC

2.Тепло уносимое  уходящими дымовыми газами

кВт

ºC

 

3.Потери тепла теплопроводностью через кладку.

Потери тепла  через свод.

Площадь свода  принимаем равной площади пода 34 м ; толщина свода 0,3м, материал каолин.

Принимаем что  температура внутренней поверхности  свода равна средней по длине температуре газов, которая равна:

ºC

Температура окружающей среды 30ºC, то температуру поверхности однослойного свода можно принять равной 340ºC.

 
 

_________________________________

1-таблица №38 стр.181

2-приложение  IX стр.363

При средней  по толщине температуре свода:

ºC

 Вт/(м*К)

Тогда потери тепла  через свод печи будут равны: 

Потери тепла  через стенки печи.

Стены печи состоят  из слоя шамота толщиной м и слоя диатомита, толщиной м.

Наружная поверхность  стен равна:

методическая  зона

первая сварочная  зона

вторая сварочная  зона

томильная зона

 
торцы печи

Полная площадь  стен: 

Средняя температура  слоя шамота:

 где t’-температура на границе раздела слоев

Слой диатомита: 
где t -температура наружной поверхности стен которую можно принять равной 160ºC

 Вт/(м*К)

 Вт/(м*К)

В стационарном режиме:

Подставляя значения коэффициентов теплопроводности получим: 

или

Тогда

ºC

ºC

Окончательно  получим:

Общее количество тепла теряемое теплопроводностью  через кладку: 

4.Потери тепла с охлаждающей водой по практическим данным принимаем равными 10% от тепла, вносимого топливом и воздухом.

 кВт

5.Неучтенные  потери:

7500B+384B+6,78=284+1632B+2548+788B+382+118B

5346B=2352

B=0,6

 

Результаты расчетов сведем в таблицу

 
 

Удельный расход тепла на нагрев 1 кг металла:

кДж/кг

 
 
 
 
 
 
 
 
 

Расчет  рекуператора

 

В игольчатом  рекуператоре воздух подогревается  до ºC;

Температура дыма на входе в рекуператор ºC;

Начальная температура  воздуха  ºC;

Расход воздуха  ;

Количество дымовых  газов  ;

Состав дымовых  газов: 
33,5%CO              60,65%N

0,27%O                   5,5%

Считаем, что  рекуператор собирается из труб длиной 0,88м с иглами только на воздушной  стороне.

Ориентировочно  примем скорость движения воздуха а скорость дымовых газов согласно справочнику 1 .

Находим температуру  уходящих дымовых газов. На входе в рекуператор при температуре 850ºC:

теплоемкость  дымовых газов согласно справочнику 1 .

На выходе из рекуператора теплоемкость дымовых  газов при  ºC:

Действительную  температуру дыма на выходе из рекуператора найдем из уравнения теплового баланса, учитывая, что утечка воздуха в дымовые каналы в игольчатых рекуператорах, составляет 10%

Решая это уравнение  получим: ºC

Для определения средней разности температур принимаем, что движение теплоносителей происходит по схеме перекрестного противотока.

ºC

 

___________________

1-табл.28 стр.125

2-прил.I стр.344

Для определения  поправки на перекрестный ток находим: 

Согласно справочнику 1 :

Суммарный коэффициент  теплопередачи находим согласно скорости движения воздуха 6м/с и  скорости дымовых газов 3м/с:

 

Находим количество тепла, передаваемого от дыма к воздуху согласно справочнику 1 :

Теперь можно  найти общую поверхность нагрева  рекуператора:

Выбирая трубы  длиной 880мм типа 17,5 согласно справочнику 1 находим, что условная поверхность этих труб равна 0,25м .

Общее число  труб n=3,2/,25=13

Необходимое общее  сечение для прохода воздуха: 

Необходимое сечение  для прохода дыма: 

Следовательно, по ходу движения воздуха должно быть установлено не менее 0,056/0,008=7 труб, а по ходу дыма 0,155/0,042=4 трубы, где 0,008м и 0,042м -проходные сечения для воздуха и дыма.

Принимаем, что  по ходу дыма установлено 4 трубы, а по ходу воздуха 4*2=8 труб. Тогда общее число ходов (по воздуху) рекуператора будет равно: 30/8=4 т.е. рекуператор будет четырехходовым.

Фактическое сечение  для прохода воздуха равно: 

Фактическая скорость воздуха: 

Фактическое сечение  для прохода дыма: 

Фактическая скорость дыма: 

 

_________________________

1-рис.48 стр.124

2-формула 116 стр.121

3-табл.30 стр.128

 
 

При фактических  значениях скоростей дыма и воздуха суммарный коэффициент теплопередачи равен  К=36Вт/(м²*К).

 

Общая поверхность  нагрева рекуператора: 

Т.к.полученное значение поверхности нагрева отличается от расчетного только на

 перерасчет не производим.

Потери давления на пути движения воздуха:

Коэффициент местного сопротивления  , тогда при средней температуре воздуха ºC

4-число ходов

Потери давления в трех коробах определяются так же, принимая коэффициент местного сопротивления равным

Потери давления на пути движения дыма: 
Учитывая, что на наружной поверхности трубы иглы расположены с шагом 17,5мм находим:

 

где n=8-число рядов по направлению движения дыма

      m=4- число труб в поперечном направлении

 Теперь при  средней температуре дыма  ºC находим