МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

ГОУ ВПО « ЛИПЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра теплофизики

КУРСОВАЯ РАБОТА

РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

по теплотехнике

на тему: «Расчёт металлургической печи»

Студент ______________________ Илюшин М.В.

Группы ОД-07-2

Руководитель _______________________ Карамышева Е.П.

Липецк-2011

Аннотация

С. . Ил. 8. Табл. 4. Библиогр.: 9 назв.

В данной работе рассчитывается методическая печь с двусторонним обогревом, предназначенная для нагрева изделий из углеродистой стали Ст2 размерами 260´1280´9100. Производительность рассчитываемой печи составляет 160 т/ч. Печь обогревается продуктами сгорания смеси коксо-доменного газа.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение…………………………………………………………………………..

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

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

   1. Расчёт основных размеров рабочей камеры и

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

2. 1-я ступень нагрева – методическая зона ……………………………..….

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

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

2.5. Расчёт длины и напряжённости рабочего пода.……………………...…..

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

4. Выбор горелочных устройств …….……………………………………………

5. Расчет газового, воздушного и дымового

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

1. Определение размеров газо- и воздухопроводов ……………..…..……..

2. Расчет газового тракта……………………………………………………

3. Расчет дымового тракта……………………………………………………

6. Расчет дымовой трубы…………………………………………………

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

1. Расчёт горения топлива.

В методических печах обычно применяют горелки типа “труба в трубе” без предварительного смешения газа и воздуха, поэтому принимаем коэффициент расхода воздуха a=1,1.

Из справочной литературы выписываем состав сухих коксового и доменного газов [1. стр17] в процентах.

Состав	СО2	СО	СH4	C2H4	H2	N2	О2	Всего
Коксовый	2,3	5,4	26,5	1,7	50,8	12,3	1	100
Доменный	10	27,4	0,9	-	3,3	58,4	-	100

Принимаем влажность газов:

• коксового W₁=30;

• доменного W₂=30.

Определяем содержание влаги во влажном газе:

• коксовый:

• доменный:

Пересчитаем состав сухих газов на влажные:

Коксовый газ.

Содержание СО₂во влажном газе:

Аналогично находим содержание других компонентов во влажных газах.

Состав	СО2	СО	СH4	C2H4	H2	N2	О2	H2O	Всего
Доменный	9,64	26,42	0,87	-	3,18	56,3	-	3,6	100
Коксовый	2,22	5,21	25,55	1,64	48,98	11,86	0,96	3,6	100

Определим низшие теплоты сгорания влажных газов:

Доменного:

_{Природного:}

Находим долю доменного газа в смеси:

Доля коксового газа:

Определим состав смешанных влажных газов:

где х₁и х₂– содержание данного компонента в доменном и коксовом

газах соответственно, %.

Содержание СО₂в смешанном газе:

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

СО2	СО	СH4	C2H4	H2	N2	О2	H2O	Всего
6,89	18,57	10,00	0,607	20,13	39,86	0,36	3,62	100

Для проверки точности расчёта определяем теплоту сгорания смешанного газа:

Разность между расчётной и заданной теплотой сгорания смешанного газа не превышает ±0,5%.

Далее табличным способом рассчитываем удельное теоретическое количество воздуха и продуктов сгорания (см. табл. 1).

Используя данные табл.1 для a=1,1 определим:

• удельное количество воздуха:

• удельное количество продуктов сгорания:

• удельное количество азота:

• удельное количество кислорода:

Удельное количество других продуктов горения [табл. 1]:

Проверка:

V_п= 0,37+0,45+2,123+0,041=2,964 м³/м³

Таблица 1

Расчёт горения топлива (на 100 м³приa=1,0)

Участвуют в горении													Образуется при горении газообразных продуктов
Топливо					Воздух
Состав-ляющая	Содержание %	Кол-во, м^3	Реакция горения	О2, м^3		N2, м^3		Всего, м^3		СО2, м^3				H2O, м^3		N2, м^3		Всего, м^3
H2	20,13	20,13	H2+0,5O2=H2O	10,07		41,07´3,76=154,44		41,07´154,44=195,51		—				20,01		—		20,13
СО	18,57	18,57	СО+0,5О2=СО2	9,29						18,57				—		—		18,57
СН4	10,00	10,00	СН4+2О2=СО2+2Н2О	20,00						10,00				20,00		—		30,00
С2Н4	0,61	0,61	С2Н4+3О2=2СО2+2Н2О	1,8						1,22				1,22		—		2,44
CO2	6,89	6,89	—	—						6,89				—		—		6,89
N2	39,86	39,86	—	—						—				—		193,27		193,27
О2	0,36	0,36	—	-0,36						—				—		—		—
H2O	3,62	3,62	—	—						—				3,62		—		3,62
Всего	100	100	—	40,80		153,41		194,21		36,68				44,85		193,27		274,92
На 1 м^3газа					0,41		1,53		1,94		0,37				0,45		1,93		2,75

Определим химический состав продуктов горения:

Определи плотность газа и продуктов сгорания:

Составим материальный баланс горения на 1м³газа:

Поступило: - газа r_гV_г=0,997×1=0,997 кг,

- воздуха r_вV_в=1,291×2,19=2,83 кг,

- Всего 3,83 кг.

Получено: - продуктов горения r_пV_п=1,291×2,944=3,8 кг.

Рассчитаем калориметрическую температуру горения. Для этого сначала определим энтальпию продуктов горения:

Предварительно примем t_к¢=1700^оС. Найдём температуру горения при данной температуре:

Так как i_п¢<i_п, то действительная калориметрическая температура горения больше 1700^оС.

Повторно примем t_к¢¢=1800^оС.

Так как i_п¢<i_п<i²_п, следовательноt_п¢<t_п<t²_п.

Интерполяцией найдём калориметрическую температуру:

Требуемая колориметрическая температура:

где t_м– температура металла по заданию,^оС;

Dt– рекомендуемая разность температур [1. табл.2];

h- пирометрический коэффициент [1. табл.3].

Так как t_к>t_к^min, то подогрев воздуха не требуется.

В целях экономии топлива принимаем t_в=400⁰С.