Автор работы: Пользователь скрыл имя, 03 Октября 2013 в 15:08, курсовая работа
В курсовом проекте рассмотрен расчет трехзонной методической печи и определены следующие ее параметры : температура газов и заготовки на входе и выходе из зон , основные размеры печи (ширина пода, высота зон, длина зон). Определены размеры окон и их количество . Рассчитаны основные потери и на основание этого расчета определен расход топлива на печь, составлен материальный баланс печи, определен технологический КПД печи. Коэффициент использования топлива составил 87,7 %, это говорит о том, что парамеры печи рассчитаны верно.
Введение. 5
1 Расчёт горения топлива 9
2. Температурный режим нагрева металла. 11
3.Нагрев металла. 12
3.1 Методическая зона. 12
3.2 Сварочная зона. 15
3.3 Томильная зона. 18
4 Длина печи и напряжение пода. 19
5.Тепловой баланс печи. 20
5.1 Расход тепла 20
5.2 Расход топлива 26
5.3.Приход тепла 27
5.4. Тепло уносимое продуктами сгорания 27
5.5. Приходные и расходные статьи баланса 27
5.6 Технологический К.П.Д. 28
5.7 Коэффициент использования топлива. 28
Заключение. 29
Литература. 30
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Южно-Уральский
(нац. исследовательский
Факультет «Заочный инженерно-экономический»
Кафедра «Промышленная теплоэнергетика»
Расчет трёхзонной методической печи с двухсторонним обогревом
Пояснительная записка
к курсовой работе
по дисциплине «энергоиспользование в энергетике и технологии»
ЮУрГУ–140104.2013.14.00. ПЗ
Нормоконтролёр
Реш А.Г
«___»____________2013 г.
Руководитель
Реш А.Г.
«___»____________2013 г.
автор проекта
студент группы ЗФ - 415
Малова Ю.А.
«___»____________2013 г.
Проект защищён с оценкой
______________________
«___»____________2013 г.
Министерство образования Российской Федерации
Южно-Уральский
Кафедра «Промышленная теплоэнергетика»
ЗАДАНИЕ
на курсовую работу
по дисциплине «Энергоиспользование в энергетике»
для студентов специальности 140104
Факультет: Заочный инженерно - экономический
Группа: ЗФ – 415
Студент: Малова Ю.А
Исходные данные:
газ |
СН4 |
C2Н6 |
СО2 |
О2 |
СО |
Н2S |
Н2 |
N2 |
Влажность |
Доменный |
0.3 |
─ |
12.5 |
0.2 |
27.0 |
─ |
5.0 |
55.0 |
40 |
Коксовый |
25.5 |
2.3 |
2.4 |
0.5 |
6.5 |
─ |
59.8 |
3.0 |
35 |
Руководитель курсовой работы: Реш А.Г.
Зав. кафедрой ПТЭ Торопов Е.В.
Дата сдачи:
Аннотация.
Малова Ю.А. Расчет трёхзонной методической печи с двухсторонним обогревом . – Челябинск: ЮУрГУ, ЗФ, 2013, 30 с. Библиографический список – 4 наименования.
В пояснительную записку входит расчет основных размеров печи, продолжительности нагрева заготовки в различных зонах печи. Определение приходных и расходных статей баланса и на их основе определение расхода топлива, технологического КПД и коэффициента использования топлива.
.
Основной задачей управления процессом нагрева металла в методической печи является выбор и поддержание такого теплового режима, чтобы получить металл, прогретый равномерно по сечению до заданной температуры, с заданной кристаллической структурой и обладающий заданными не химическими свойствами, а также обеспечить нужный процесс и до минимума уменьшить угар (окисление) металла, создать экономичную, безопасную и безаварийную работу печи. Система регулирования температуры предназначена для поддержания заданной температуры в каждой зоне печи в отдельности, с учетом изменения производительности. Поддержание температуры в каждой зоне производится изменением подачи газа в каждую зону. Температура в печи должна поддерживаться с высокой точностью.
При увеличении температуры металл теряет свою кристаллическую решетку, она начинает распадаться, будет происходить оплавление слитков, они становятся мягкими и теряют свои характеристики. Так же будет увеличиваться количество угара. Кроме получения бракованных слитков идет перерасход топлива, что ведет к неэкономной работе печи.
При уменьшении температуры в рабочем пространстве печи, слиток не равномерно прогревается по сечению. Непрогретый металл имеет жесткую форму и происходит коррозия металла, что приводит к невыполнению дальнейшей обработки.
В период нагрева металла, когда его температура и температура в печи ниже заданной, в печь подается максимально допустимое количество топлива. В период выдержки в верхней зоне регулятор обеспечивает необходимую температуру, изменяя расход газа. По мере прогрева металла тепловая нагрузка в печи снижается тогда, когда температура в печи становится меньше заданной. Величина максимальной тепловой нагрузки определяется стойкостью конструктивных элементов кладки, свода. При нагреве холодных заготовок из высокоуглеродистой и легированных сталей необходимо ограничивать скорость подъема температуры и тепловой нагрузки, чтобы избежать расстрескивание заготовок из-за возникновения больших термических напряжений.
На температуру и на ее изменения влияют:
Методическая печь, как объект регулирования является объектом статистическим, т.е. имеет самовыравнивание. Это объект большой емкости и обдает большим запаздыванием. В процессе нагрева изменяются динамические параметры, коэффициент передачи и постоянная времени, что требует перенастройки средств регулирования в процессе работы.
Методические печи применяются, для
нагрева металла перед
Методическая печь разделена на зоны. Металл нагревается непрерывно, постепенно перемещаясь из одной зоны в другую. В каждой зоне поддерживается заданная для нее температура. Зоны имеют разное назначение:
а) методическая зона или зона предварительного нагрева:
Как правило, эта зона не отапливается. Нагрев металла осуществляется за счет тепла отходящих дымовых газов, поступающих из других зон.
б) сварочная зона:
Металл нагревается интенсивно за счет подачи тепла от теплоносителя.
в) томильная зона:
Происходит полный нагрев заготовки. Чем толще заготовка, тем больше температура и тепла необходимо для ее нагрева.
г) нижняя сварочная зона:
Служит для интенсивного нагрева металла снизу.
В методические печи загружают холодные или горячие (600-800 0С) заготовки. Заготовки подаются в печь через окно посада наиболее холодную часть печи, т.е. со стороны методической зоны так, чтобы их продольные оси были перпендикулярны продольной оси печи, а боковые грани соприкасались по всей длине. Уложенные таким образом заготовки занимают всю активную площадь печи. Когда очередная заготовка подается в печь, толкатель продвигает все заготовки вдоль печи в более горячую часть – к окну выдачи и выдается одна нагретая заготовка. Продвигаясь в печи, металл нагревается постепенно до определенной температуры за счет сгорания топлива, поступающего через инжекционные горелки, которые устанавливаются по шесть штук в верхней и нижней зонах по ширине печи. Для наилучшего горения в горелки поступает воздух из атмосферы. Перед тем, как топливо поступает в горелки, его подогревают в рекуператоре. Рекуператор нагревается с помощью отходящих дымовых газов. Температура нагрева воздуха должна быть не менее 300 0С. Это придает топливу эффективное и экономическое горение при нагреве металла.
Нагрев каждой марки стали, осуществляется по специальной инструкции.
При нагреве металла в сварочной зоне температура поверхности заготовки приближается к заданной, т.е. 1300 0С, в то время температура середины заготовки может быть еще низкой. Для ускорения нагрева заготовки служит нижняя сварочная зона, при наличии этой зоны в методической и сварочной зонах, заготовка лежит на водоохлаждаемых трубах. По ним слябы продвигаются в печи. А в области контакта с этими трубами на заготовки образуются холодные пятна. С целью выравнивания температуры по сечению заготовки и устранения холодных пятен предусматривается часть печи, где заготовку выдерживают на томильном огнеупорном поде. Эту часть печи конструктивно оформляют, как отдельную зону – томильная, с индивидуальным отоплением.
Продукты сгорания топлива, сжигаемого в томильной и сварочной зонах, отводятся через методическую зону, таким образом, в печи заготовка и продукты сгорания движутся противоточно.
После того, как металл нагрели до определенной температуры, его при помощи все тех же толкателей выталкивают из печи и по рольгангам он поступает на многоклетьевой стан.
Целью расчета является определение расхода воздуха, количества и состава продуктов сгорания.
Для отопления нагревательных
печей главным образом
1) Пересчитаем состав сухого газа на влажный, для этого определим содержание водяного пара в газах (формула 1.1 [1])
а) Доменный :
б) Коксовый :
и состав влажных газов (формула 1.2 [1])
где: xiвл, xiс – объёмные доли компонента соответственно во влажных и сухих газах. Пересчитанные составы сводим в таблицу 1:
Таблица 1
газ |
СН4 |
C2Н6 |
СО2 |
О2 |
СО |
Н2 |
N2 |
Н2О |
Сумма |
Доменный |
0,29 |
- |
11,910 |
0,190 |
25,72 |
4,760 |
52,340 |
4,74 |
100% |
Коксовый |
24,4 |
2,20 |
2,29 |
0,47 |
6,22 |
57,28 |
2,87 |
4,17 |
100% |
Смешанный |
7,52 |
0,66 |
9,01 |
0,27 |
19,80 |
20,51 |
37,74 |
4,56 |
100% |
2) Рассчитаем теплоту
сгорания коксового,
Где : - доли компонентов входящих в состав газа , в %
а) доменный газ:
б) коксовый газ:
в) смешанный:
3) Рассчитаем состав смешанного газа (формула 1.4 [1]):
%
%
%
%
%
%
%
%
4) Расход кислорода на горение смешанного газа (формула 1.6 [1]):
5) Действительный расход воздуха (формула 1.7 [1]):
– коэффициент расхода воздуха
k – отношение объёмных содержаний N2, O2 в дутье
6) Объём компонентов продуктов сгорания: (формула 1.8 [1]
7) Общий объём продуктов сгорания (формула 1.9 [1]):
8) Состав продуктов сгорания (формула 1.10 [1])
компоненты |
сумма | |||
Н2О |
N2 |
O2 |
% | |
13,72 |
15,32 |
69,52 |
1,35 |
100 |
Под режимом нагрева подразумевают характер изменения температуры печных газов и металла во времени. Характер температурного режима нагревательной печи определяется пластичностью материала, массивностью нагреваемых изделий, начальным и требуемым конечным состоянием металла, конструктивными особенностями печи.
При трехступенчатом режиме имеются три теплотехнические зоны: методическая, сварочная и томильная.
Трёхступенчатый режим нагрева металла.
– начальная температура металла (15°С)
– температура уходящих газов (900°С)
– температура сварочной зоны (1300°С)
– конечная температура поверхности металла (1200°С)
– температура газов в томильной зоне (1250°С)
– конечный перепад температур по сечению слитка (30°С)
– температура поверхности
– температура середины материала.
Одним из факторов, лимитирующих скорость нагрева металла, являются термические напряжения, обусловленные разностью температур. Наружные, более нагретые слои, стремятся расшириться и находятся, поэтому в сжатом состоянии. Внутренние, более холодные слои, подвержены при этом растягивающим усилиям. Если эти напряжения не превосходят предела упругости, то с выравниванием температуры по сечению термические напряжения исчезают. Сталь (за исключением некоторых специальных марок) обладает упругими свойствами до температуры 450 ¸ 500 0С, выше этой температуры переходит в пластическое состояние. Следовательно, температурные напряжения должны учитываться до перехода металла из упругого состояния в пластическое. Поэтому рекомендуется медленный (методический) нагрев заготовок до тех пор, пока температура центра не превысит 500 0С.
Информация о работе Расчет трёхзонной методической печи с двухсторонним