Кольцевая печь с вращающимся подом

 

Определим состав влажного газа при g = 15 гр/м3, тогда содержание водяных паров в газе составит

.       (5.1)

При Н2О = 1,83% получим, что содержание элементов во влажном газе составит:

;

;

;

;

;

Σ = 93,07+0,39+2,45+0,49+1,77= 100%.       (5.2)

 

Таблица 5.2

Состав влажного природного газа

элемент	H2О	CO2В	CH4В	C2H6В	C3H8В	C4 H10В	C5H12В	N2В	Итого:
Содер-жание, %	1,83	--	93,07	2,45	0,49	--	--	1,77	100

 

Вычислим расход кислорода на горение  топлива.

(5.3);

 м³/м³.

 

 

Найдем теоретический расход воздуха  на горение.

м³/м³.       (5.4)

  где К- 3.76 – коэффициент соотношения  N₂ и O₂.

Действительный расход воздуха  на горение.

м³/м³.                  (5.5)

Действительное количество атмосферного воздуха.

Вычислим объем отдельных  составляющих продуктов сгорания:

Объем избыточного кислорода равен

             (5.6)

Общее количество продуктов сгорания составит

           (5.7)

Вследствие химического недожога рассчитанный объем продуктов сгорания и их состав будут несколько отличатся  от фактического. При относительно небольшой величине недожога этой разностью можно пренебречь.

Вычислим состав продуктов сгорания

    (5.8)

 

Определим плотность продуктов  сгорания.

;      (5.9)

.

Найдем теплоту сгорания

 (5.10)

Определим химическую энтальпию продуктов  сгорания:

без учета химического недожога

;          (5.11)

;   

с учетом химического  недожога

                                 (5.12)

.    

Вычислим энтальпию  продуктов сгорания без учета  химического недожога.

,        (5.13)

где Сm=1,55 кДж/м3, СВ=1,325 кДж/м3,

  

.

Тогда с учетом химического недожога имеем:

;        (5.14)

.                           

Определим содержание воздуха в продуктах сгорания:

.          (5.15)

.

По диаграмме i-t находим, что  .

Составляем материальный баланс процесса горения.

.

Расход L0=9.39 м3/м3, тогда объем продуктов сгорания будет

;              (5.17)

 

 

 

 

 

 

 

2.2. Расчет кольцевой печи

Принимаем для нагрева  заготовок однорядную кольцевую  печь со сводовым отоплением. Шаг раскладки  заготовок принимаем S=0,8м.

Распределение температуры  продуктов сгорания по длине печи принимаем в соответствии с данными  по рис.1 [1].

 

Для расчета нагрева  металла разбиваем график распределения  температур продуктов сгорания по длине  печи на четыре расчетных участка: участок 1 – неотапливаемая зона с повышением температуры продуктов сгорания от 820 до 1060 ; участок 2 – первая зона отопления с повышением температуры продуктов сгорания от 1060 до 1120 ; участок 3 – вторая зона отопления с повышением температуры продуктов сгорания от 1120 до 1280 ; участок 4 – томильная зона с постоянной температурой продуктов сгорания 1280 .

Удельное время нагрева  для заготовки диаметром d=0,4м в кольцевых печах составляет z=6 мин/см, а продолжительность нагрева:

,

где S- толщина нагреваемого металла, м;

       z- удельное время нагрева, мин/см.

.

Для повышения экономичности работы печи и обеспечения низкой температуры уходящих продуктов сгорания принимаем удлиненное время наргева в неотапливаемой методической зоне ( ). Продолжительность нагрева в остальных зонах принимаем: ; .

 

2.3. Расчет теплообмена излучением в рабочем пространстве печи

Температура продуктов горения  на I участке:

        в начале участка ;

          в конце  участка  ;

          среднее по участку  .

Температура продуктов  горения на II участке:

        в начале участка  ;

          в конце участка  ;

          среднее по участку  .

 

 

Температура продуктов горения на III участке:

        в начале участка  ;

          в конце участка  ;

          среднее по участку  .

Температура продуктов  горения на IV участке:

        в начале участка ;

          в конце участка  ;

          среднее по участку  .

Ширина рабочего пространства:

,

      где:  - число поперечных рядов заготовок на поду;

              B – ширина рабочего пространства печи, м

м, принимаем расстояние до стены 0,7м.

Высота рабочего пространства: H=2,0 м.

Объем, в котором заключены продукты сгорания (на 1м длины печи):

Проходное сечение боровов F, , можно определить как произведение внутренней высоты (подъем канала) Н, м, борова на его ширину В, м, из которого следует вычесть поправку f, , учитывающую уменьшение площади поперечного сечения из – за наличия свода.

                                      .

Значение поправки f определяют по графику рис. 2 в зависимости от центрального угла свода и внутренней ширины борова В.

                                     

Площадь поверхности ограничивающей объем продуктов сгорания (на 1м  длины печи):

                                      ,

          где: l- поправка, м, определяемая по графику на рис.3 

                                     

Эффективная длина пути луча:

                                       ,

                               

  где:  V- объем газового тела, ;

          F- площадь поверхности, ограничивающей газовое тело, .

Коэффициент расхода  воздуха в продуктах сгорания: .

Поправочный коэффициент: .

 

Приведенная толщина  слоя продуктов сгорания:

.

Степень черноты продуктов  сгорания:

Условная степень черноты  зазора:

,

где:  - степень черноты металла.

Угловой коэффициент излучения  кладки на зазор (на 1м длины печи):

.

Приведенный коэффициент излучения  в зазоре:

где:  - угловой коэффициент излучения кладки на металл;

        - коэффициент излучения абсолютно черного тела;

        - излучающая поверхность кладки и тепловоспринимающая

        поверхность  металла.

      

Угловой коэффициент излучения  в зазоре на поверхность заготовки:

.

 

Приведенный коэффициент излучения:

,

;

;

;

.

Результаты расчетов сведены в табл. 1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 1

Теплообмен излучением в рабочем пространстве печи

№	Наименование, еденица  измерения	Обозначение	Расчетные участки
			I	II	III	IV
1	Температура продуктов сгорания: В начале участка В конце Среднее		820   1060   940	1060   1120   1090	1120   1280   1200	1280   1280   1280
2	Ширина рабочего пространства, м	В	3,5
3	Высота рабочего пространства, м	H	2,0
4	Объем, в котором заключены  продукты сгорания (на 1м длины печи),	V	6,55
5	Площадь поверхности, ограничивающий объем продуктов сгорания (на 1м длины печи),	F	10,3
6	Эффективная длина пути луча, м	l	2,3
7	Коэффициент расхода  воздуха в продуктах сгорания		1,1
8	Поправочный коэффициент		0,9
9	Приведенная толщина  слоя продуктов сгорания, м	-	1,84
10	Степень черноты продуктов  сгорания		0,32	0,3	0,26	0,25
11	Условная степень черноты  зазора		0,911
12	Угловой коэффициент излучения кладки на зазор (на 1м длины печи)		0,31
13	Приведенный коэффициент  излучения в зазоре,		3,66	3,49	3,29	3,26
14	Угловой коэффициент  излучения в зазоре на поверхность заготовки		0,575
15	Приведенный коэффициент  излучения,		2,1	2	1,89	1,87

 

 

 

2.4. Расчет нагрева металла

Расчетная схема нагрева металла:

На I участке: Всесторонний нагрев при линейно возрастающей температуре продуктов сгорания и ее равномерном начальном распределении.

На II и III участке: Всесторонний нагрев  при линейно возрастающей температуре продуктов сгорания и параболическом начальном распределении.

На IV участке: Всесторонний нагрев при постоянной температуре продуктов сгорания и ее параболическом начальном распределении.

Продолжительность нагрева:

Предполагаемая температура нагрева  металла:

На I участке: Начальная- ;

                        Конечная- ;

                        Средняя-  .

На II участке: Начальная- ;

                        Конечная- ;

                        Средняя- .

На III участке: Начальная- ;

                        Конечная- ;

                        Средняя-  .

На IV участке: Начальная- ;

                        Конечная- ;

                        Средняя-  .

Коэффициент теплопроводности металла  при средней температуре поверхности:

Коэффициент температуропроводности металла при средней температуре  поверхности:

Коэффициент теплоотдачи  излучением:

На I участке: В начале участка-

                        В конце-

                        Средний- 

На II участке: В начале участка-

                        В конце- 

                        Средний-

На III участке:

                       В начале участка-

                        В конце- 

                        Средний- 

 

 

На IV участке:

                      В начале участка-

                      В конце-

                        Средний- 

 

Число Фурье:

Число Био:

,

;