Полный расчет горения топлива.

Реферат

Пояснительная записка содержит 26 с., 1 рисунок, 2 таблицы, 9 библиографических наименований.

МЕТОДИКА, КАМЕРНАЯ ПЕЧЬ ДЛЯ ТЕРМООБРАБОТКИ, ГОРЕНИЕ ТОПЛИВА, ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС.

в данной курсовой работы проведен расчет камерной печи для термообработки изделий из стали 40Х с производительностью 12 тонн в час.

Содержание

1.Задание на проектирование…………………………………………………… 2

2.Реферат ………………………………………………………………………… 3

3.Введение ………………………………………………………………………. 5

4.Описание конструкции и тепловой работы агрегата ……………………… 6

5.Полный расчет горения топлива……………………………………………. . 8

5.1 Пересчет состава газа на рабочую (влажную) массу………………8

5.2 Расчет количества кислорода и воздуха для сгорания 1м³ газа…10

5.3 Расчет объема и состава продуктов сгорания при сжигании 1м³ газа…………………………………………………………………………11

5.4 Расчет теплоты сгорания природного газа………………………….13

5.5 Расчеты температур горения ………………………………………13

6.Кампоновка рабочего пространства………………………………………….15

7. Расчет нагрева металла………………………………………………………16

7.1теплота вносимая газами…………………………………………….16

7.2 Приведение к телу с однородным температурным полем…………17

7.3Определение начального теплового состояния изделия…………17

7.4Расчет периода нагрева………………………………………………17

7.5 Определение расхода топлива………………………………………19

8.Заключение ……………………………………………………………………24

9.Список литературы……………………………………………………………25

Введение

При проектирование печи стремится создать такую конструкцию, которая обеспечивала бы производительность, экономичность и качество обработки на уровне современных научно-технических достижений. Уверенность в этом должна основываться на предварительном моделирование конструкции печи с выбором оптимального варианта в расчетах, позволяющих уточнить принимаемые конструктивные решения и прогнозировать технико-экономические показатели.

Эффективность работы печи определяется ее конструкцией, опытностью обслуживающего персонала и уровнем автоматизации технологического процесса.

При проектирование печей предусматриваются: способ размещения и транспортировки обрабатываемых материалов (режим загрузки и выгрузки), интенсивность тепловыделения и его распределение по рабочему пространству (тепловой режим), организация движения теплоносителей (газодинамический режим) и зависящее от уже перечисленных режимов изменение температуры участвующих в теплообмене тел (температурный режим). Запроектированные режимы, реализованные в действующих печах, становятся эксплуатационными.

В целях успешного конструирования и расчета печей их необходимо классифицировать по признакам, существенно влияющих на характер тепловой работы. Такими признаками являются: основной – положение обрабатываемых материалов в рабочем пространстве печи и дополнительный– ориентация потока печной среды по отношению к садке материалов.

В камерных печах нагреваемый материал не подвижен. Поэтому конструкция и эксплуатационные режимы этих печей должны быть такими, чтобы во всех частях рабочего пространства обеспечивались одинаковые условия передачи теплоты нагреваемому материалу. При выполнении этого требования ориентация потока нагревающих газов относительно садки материала может быть любой.

Описание конструкции и тепловой работы агрегата.

Печь с выкатным подом, промышленная печь, в которой штабелированные изделия нагревают на футерованной тележке, выкатываемой из печи на роликах или скатах по рельсовому или желобчатому пути. Изделия укладывают на тележку (выкатной под) и снимают с неё краном. Для уменьшения подсоса воздуха в печь через зазоры между выкатным подом и стенками служит песочный или водяной затвор. По режиму работы печи с выкатным подом относится к камерным печам периодического действия. Размеры печи с выкатным подом: ширина 1,2—6,4 м, длина 2,5—40 м. Печи отапливают газовым или жидким топливом с помощью горелок или форсунок, установленных в продольных стенках в 1—2 ряда по высоте печи. Рабочая температура печи с выкатным подом 500—1150 °С. В таких печах изделия нагревают в процессе термообработки, перед ковкой и прокаткой. Камерные печи применяют как для нагрева, так и для термической обработки слитков, слябов, труб, готовых изделий большой массы и сложной конфигурации. Обычно печи имеют большую садку, изделия в них загружают в пакетах или стопами. Чаще всего в них нагревают металл, поступающий небольшими партиями, отличающимися по размерам и режимам нагрева или термообработки Достоинством камерных печей является их универсальность, т. е. возможность загружать в них каждый раз различные изделия, в том числе и неудобные для транспортирования в непрерывных печах, и варьировать режимы нагрева или термообработки в широких пределах. Камерные печи чаще всего устанавливают группами, однако возможно использование единичных отдельно стоящих печей. В нагревательной камере этих печей горелки практически могут быть размещены на трех стенах: двух боковых и задней (стена, в которой устроено рабочее окно, считается передней). Иногда и заднюю стенку используют для устройства рабочего окна, однако и при отсутствии окна устанавливать здесь горелки нецелесообразно, поскольку ими обогревался бы только один конец садки, а другой, расположенный со стороны рабочего окна, оставался бы без обогрева. Примеры конструкции этих печей можно найти в атласе.

Увеличение ширины горизонтальной печи возможно лишь в пределах дальнобойности горящих газовых струй, вводимых через горелки под садку и над нею. При недостаточной длине этих струй следует устанавливать горелки одна против другой, что позволяет увеличить ширину печи до двух длин факела.

Общая высота камеры ограничивается в связи с тем, что садка, состоящая из многих изделий, не может иметь высоту более 1,5—2 м, так как при этом начинает отставать нагрев изделий, находящихся на среднем уровне. Поэтому при указанных условиях расстояние от пода до свода, по данным практики, не должно превышать Н_∑= 3 м.

Полный расчет горения топлива.

Расчеты проводятся, руководствуясь

учебным пособием «Расчеты горения топлив» под редакцией М.Д.Казяева

Исходные данные:

Топливо: природный газ Заполярного месторождения.

Таблица №1.Химический состав топлива

В процентах

CH₄	C₂H₆	C₃H₈	C₄H₈	C₅H₁₂	CO₂	N₂	H₂S
98.4	0.07	0.01	–	0.01	0.20	1.3	–

Влагосодержание газа: g=19 г/м³;

Температура подогрева газа t_г=20 ⁰С;

Температура подогрева воздуха t_в=20 ⁰C;

Коэффициент избытка воздуха α=1.1;

Химический недожог топлива q₃=0.02 ;

Механический недожог отсутствует.

5.1 Пересчет состава газа на рабочую (влажную) массу

Рассчитаем процентное содержание водяных паров в 1м³ природного газа при влагосодержании g^с.г.=19/м³,

, где

- процентное содержание водяных паров в 1м³ природного газа, %;

- влагосодержание, ; при t_г=20^оC;

Пересчитываем состав газа на рабочую массу:

, где

- процентное содержание природного газа (на сухую массу), %;

- процентное содержание природного газа (на влажную массу), %;

, где

- суммарное процентное содержание тяжелых углеводородов (С₂Н₄, С₂Н₆, С₃Н₈) (на сухую массу), %;

- суммарное процентное содержание тяжелых углеводородов (С₂Н₄, С₂Н₆, С₃Н₈) (на влажную массу), %;

=> =0,00977 %, =0,0684 %;

, где

- процентное содержание углекислого газа (на сухую массу), %;

- процентное содержание углекислого газа (на влажную массу);

, где

- процентное содержание азота (на сухую массу), %;

- процентное содержание азота (на влажную массу), %;

Проверка:

5.2 Расчет количества кислорода и воздуха для сгорания 1м³ газа.

Найдем объем кислорода, необходимого для окисления составляющих природного газа

, где

- объем кислорода, необходимого для окисления составляющих природного газа, ;

n, m – коэффициенты;

Находим количество воздуха при α=1, необходимое для окисления 1м³ природного газа, используя соотношение азота и кислорода в воздухе К=3,76,

, где

К - соотношение азота и кислорода в воздухе,

- количество воздуха при α=1, необходимое для окисления 1м³ природного газа, ;

;

, где

- количество воздуха при α=1,1; необходимое для окисления 1м³ природного газа, ;

;

5.3 Расчет объема и состава продуктов сгорания при сжигании 1м³ газа

Найдем объем продуктов сгорания при α=1:

, где

- объем продуктов сгорания CO₂ и SO₂, ;

;

Тогда выход продуктов сгорания при сжигании 1м³ газообразного топлива при α=1 составляет:

;

При сжигании 1м³ газообразного топлива с α>1 в продуктах сгорания появится избыточный воздух, который повлияет только на объем азота и даст избыточный кислород, поэтому при α>1:

, где

- избыточный кислород при α>1, ;

;

Тогда выход продуктов сгорания при α>1:

;

при этом необходимо отметить, что = и = ,

Состав продуктов сгорания при α=1:

, ,

Проверка: .

Состав продуктов сгорания при α=1.1:

, ,

Проверка: .

5.4 Расчет теплоты сгорания природного газа

Низшую теплоту сгорания газообразного топлива рассчитываем, суммируя тепловые эффекты реакций окисления горючих компонентов топлива:

, где

- низшая теплота сгорания газообразного топлива, ;

5.5 Расчеты температур горения

Для нахождения по it-диаграмме соответствующих температур горения и рассчитаем общее и балансовое теплосодержание. Первоначально определим химическую энтальпию топлива: