Тепловой расчёт камерной печи безокислительного нагрева стальных заготовок (стр. 1 из 4)

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

Российской Федерации

БРЯНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра "Турбины и Теплоэнергетика"

Курсовая работа по предмету

"Высокотемпературные теплохнологические процессы и установки"

"Тепловой расчёт камерной печи безокислительного нагрева стальных заготовок"

Студент группы 02-ПТЭ

Шаталова М. И.

Преподаватель

Кондаков С.А.

Брянск 2005 г.

содержание

Введение

1. Исходные данные

2. Материальный расчёт процесса горения топлива

3. Расчёт производительности печи

3.1 Расчёт коэффициента излучения

3.2 Расчёт продолжительности нагрева заготовок

3.3 Производительность нагревательной печи

4. Расчёт теплового баланса рабочей камеры нагревательной печи

4.1 Расчёт теплового баланса

4.2 Анализ теплового баланса рабочей камеры

Список используемой литературы

Введение

При выполнении данной курсовой работы необходимо выполнить расчёты материального баланса горения топлива и теплового баланса рабочей камеры, расчёт теплообмена в рабочей камере, определить продолжительность тепловой обработки изделий, определение конструктивных размеров камеры и производительности печи.

В камерной печи рассматриваемой в курсовой работе стальные изделия нагревают перед обработкой давлением (прокаткой, ковкой, штамповкой) для уменьшения их сопротивления пластической деформации. Такой процесс сопровождается окислением (угаром) металла и его обезуглероживанием. Обезуглероживание поверхностного слоя металла ухудшает его механические свойства.

Вредное влияние окисления и обезуглероживания стали при нагреве на её качество вызывает необходимость принимать меры, предупреждающие эти явления.

В последнее время широкое распространение получает способ создания безокислительной (угар 0 – 0,3%) и малоокислительной атмосферы (угар 0,3 – 0,7%) непосредственно в рабочем пространстве печей. Это достигается при неполном сжигании топлива (с коэффициентом расхода воздуха

).

В курсовой работе рассматривается малоокислительный нагрев стали открытым пламенем при сжигании топлива с

.

Для обеспечения достаточной эксплуатационной надёжности более целесообразно осуществлять нагрев стали в продуктах горения природного газа, полученных при

.

1. Исходные данные

1. Топливо – природный газ из газопровода Шебелинка – Москва, влажность

2. Окислитель – атмосферный воздух

, коэффициент расхода воздуха

3. Температура воздуха перед горелками

4. Температура топлива перед горелками

5. Марка стали – ст.10

6. Размеры заготовок в мм

7. Внутренние размеры рабочей камеры в мм

8. Размеры садочного окна в мм

9. Температура нагрева металла

10. Температура окружающей среды

11. Облицовка рабочей камеры – двухслойная;

I-й слой толщиной

из огнеупора магнезитохромита,

II-й слой толщиной

из диатомита.

2. Материальный расчёт процесса горения топлива

В материальном расчёте процесса горения топлива определяется равновесный состав и выход продуктов неполного горения топлива, расход окислителя.

При расчёте горения топлива принимается:

температура продуктов горения в рабочей камере

влажность окислителя

,

где

- относительная влажность атмосферного воздуха, принимаем . Абсолютная влажность воздуха при насыщении находится по таблице 2.1 [1], температуре соответствует .

Так как горение топлива осуществляется при

и хорошем предварительном смешении компонентов горения, то предполагается, что в продуктах горения отсутствует сажистый углерод, метан и другие углеводороды.

Теоретический удельный расход окислителя

Удельный расход окислителя

Уравнения материальных балансов химических элементов имеют вид

для углерода

для водорода

для кислорода

для азота

Здесь

Константа равновесия реакции конверсии

Константа равновесия может быть определена из приближенного уравнения

отсюда

Удельные выходы продуктов неполного горения топлива определяют при решении системы уравнений материальных балансов химических элементов соответствующих веществ.

=>

Общий объём продуктов горения

3. Расчёт производительности печи

Для расчёта коэффициента излучения

и производительности нагревательной печи необходимо определить теплофизические характеристики стали.

По составу марки стали (прил.2) [1] рассчитываются плотность

, энтальпия и коэффициент теплопроводности .

Для заданного состава стали, расчет ведётся по формуле:

где поправка

на содержание химических элементов в стали , % из таблицы (прил.2) [1].

Для углеродистых сталей

, при

Влияние температуры на теплопроводность стали, представлено в таблице 1.

Таблица 1.

	0	200	400	600	800	1000	1200
	1	0,95	0,85	0,75	0,68	0,68	0,73
	50,305	47,7898	42,759	37,7288	34,207	34,207	36,723

Влияние температуры на энтальпию стали, представлено в таблице 2.

Таблица 2.

	0	100	200	300	400	500	600
	0	46,5	95,43	148,3	205,2	265,5	339,15
	700	800	900	1000	1100	1200	1250
	419	532,35	629,3	704,3	780,12	849,7	884,9