Расчёт металлургической печи

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ЛИПЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра теплофизики

Курсовая работа

РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

по теплотехнике

на тему:

«Расчёт металлургической печи»

Липецк 2001

Аннотация

С. 36, рис. 6, табл. 3, прил. 2, библ. 8 назв.

В данной работе рассчитывается методическая печь с двусторонним обогревом, предназначенная для нагрева изделий из углеродистой стали Ст20 размерами 230´850´9200. Производительность рассчитываемой печи составляет 155 т/ч. Печь обогревается продуктами сгорания смеси природно-доменного газа.

Содержание.

1. Расчёт горения топлива……………………………………….….…4

2. Расчёт нагрева металла……………………………………..……...10

2.1. Расчёт основных размеров рабочей камеры и

параметров внешнего теплообмена…………………………….…….10

2.2. 1-я ступень нагрева – методическая зона …………………11

2.3. 2-я ступень нагрева – сварочная зона ……………………….……..14

2.4. 3-я ступень нагрева – томильная зона..……………………….….…17

3. Тепловой баланс методической печи….……………………...…..19

4. Расчёт керамического рекуператора …….……………………….30

4.1.Определение коэффициента теплоотдачи

продуктов сгорания……………………………………………………...31

4.2. Определение требуемой поверхности теплообмена……………...31

4.3. Определение размеров рекуператора……………………………...33

4.4. Окончательные размеры рекуператора……………………………34

4.5. Расчет аэродинамического сопротивления воздушного тракта…35

4.6. Расчет аэродинамического сопротивления тракта продуктов сгорания……………………………………………………………………...…...36

5. Выбор горелочных устройств …….………………………..…….37

6. Расчет газового, воздушного и дымового

трактов нагревательных печей………………...…………….…………...38

6.1. Определение размеров газо- и воздухопроводов …………40

6.2. Расчет дымового тракта…………………………………….40

6.3.Аэродинамический расчёт дымового тракта……………...……..41

Библиографический список….………….…….………………………….42

Приложения………………………..…….………………………….…….45

1. Расчёт горения топлива.

Производим расчет горения смеси природно-доменного газа с теплотой сгорания Q^p _н =8100 кДж/м³ в нагревательном колодце для нагрева слитков до 1230^о С.

В нагревательных колодцах применяют горелки без предварительного смешения газа с воздухом, поэтому принимаем коэффициент расхода воздуха a=1,1.

Из справочной литературы берем состав сухих газов.

Таблица 1

Состав сухих газов

Газ	СО2	СО	СН4	С2 Н6	Н2	N2	С4 Н10	Всего
доменный	10,0	27,4	0,9	-	3,3	58,4	-	100
природный	-	-	92,2	0,8	-	6,0	1,0	100

Принимаем влажность газов:

- доменного W₁ =30 г/м³ ,

- природного W₂ =10 г/м³ .

Определяем содержание влаги во влажном газе:

доменном

Н₂ О=100×W₁ /(803,6+ W₁ )=3,598 %,

природном

Н₂ О=100×W₂ /(803,6+ W₂ )= 1,229 %.

Пересчитаем состав сухих газов на влажные.

Доменный газ.

Содержание СО₂ во влажном газе:

=9,64 %.

Аналогично находим содержание других компонентов во влажном доменном газе.

Химический состав влажного доменного газа, %:

СО₂ ^Р СО^Р СН₄ ^Р Н₂ ^Р N₂ ^Р Н₂ О Всего

9,64 26,41 0,867 3,18 56,29 3,598 100

Таким же путем определяем состав влажного природного газа:

СН₄ ^Р С₂ Н₆ ^Р N₂ ^Р С₄ Н₁₀ ^Р Н₂ О Всего

91,06 0,79 5,926 0,987 1,229 100

Определяем низшую теплоту сгорания газов:

- доменного

Q_н ^Р =126,45×СО+107,6×Н₂ +358×СН₄ =3992,712 кДж/м³

- природного

Q_н ^Р =358×СН₄ +635× С₂ Н₆ +1253,36× С₄ Н₁₀ =34340,34 кДж/м³

Находим долю доменного газа в смеси:

=0,864

Доля природного газа (1-)=0,135.

Определяем состав смеси влажного газа:

Х=×Х₁ +(1-)×Х₂ ,

где Х₁ -содержание данного компонента (например СО₂ ,% ) в доменном газе;

Х₂ -то же, в природном газе.

Находим содержание СО₂ в смешанном газе:

=0,864×9,64+0=8,329 %

Аналогично определяем содержание других компонентов смешанного газа и получаем его состав, %:

СО₂ СО СН₄ Н