- •Курсовой проект
- •Содержание
- •Введение
- •Исходные данные
- •Расчёт горения топлива.
- •2 Определение времени нагрева металла и основных размеров печи.
- •2.1 Предварительное определение основных размеров печи.
- •2.2 Определение степени развития кладки.
- •2.3 Определение эффективности толщины газового слоя - .
- •2.4 Определение времени нагрева металла в методической зоне.
- •2.5 Определение времени нагрева металла в сварочной зоне.
- •2.6 Определение времени томления металла.
- •2.7 Определение действительных основных размеров печи.
- •3 Тепловой баланс печи.
- •3.1 Выбор футеровки печи.
- •3.2 Общие положения.
- •3.3 Статьи прихода теплоты.
- •3.4 Статьи расхода теплоты.
- •3.5 Потери тепла теплопроводностью через кладку.
- •4 Расчёт и выбор вспомогательного оборудования.
- •4.1 Блочный керамический рекуператор.
- •4.2 Трубчатый металлический рекуператор.
- •4.3 Расчет инжекционной горелки.
- •Заключение.
- •Список использованных источников
4 Расчёт и выбор вспомогательного оборудования.
4.1 Блочный керамический рекуператор.
Собираются из шамотных блоков с каналами для прохода воздуха. Для основной установки выбираем блоки марки Б-1, как наиболее распространенные. Каждый блок имеет четыре отверстия прямоугольного сечения и опорные буртики.
Блоки устанавливаются так, что их отверстия образуют сплошные вертикальные каналы, по которым снизу вверх проходит воздух. Продукты сгорания движутся между блоками в горизонтальном направлении.
Расход газа (топлива) на отопление печи:
Расход воздуха на 1 м3 топлива:
Расход газа (воздуха), подаваемого в рекуператор без учёта потерь:
Потери газа(воздуха) в рекуператоре:
,
где - для керамических рекуператоров, работающих с прососом
воздуха – утечке газа (воздуха). [1, стр. 25]
Расход газа (воздуха), подаваемого в рекуператор:
Определяем расход продуктов сгорания перед рекуператором:
,
где m – коэффициент, учитывающий потери продуктов горения в печи и боровах до рекуператора, , принимаем ;
- присос газа (воздуха) в долях от количества продуктов горения;
; Принимаем
где
Для газоплотных рекуператоров тепловой баланс составляет с учётом 10% потерь тепла в окружающую среду:
где и- средние изобарные объёмные теплоёмкости в интервале температур от 0oC до соответствующей температуры, стоящей в произведении;
,- начальная и конечная температуры продуктов сгорания на входе и выходе из рекуператора,oC;
,- начальная и конечная температуры воздуха на входе и выходе из рекуператора,oC;
- расход продуктов сгорания, м3/с;
- расход воздуха, м3/с;
При проектировании нового рекуператора обычно задаются тремя температурами: начальной и конечной температурами воздуха - ,, а также начальной температурой уходящих газов:;
[см. раздел 1.1]
Температуру уходящих дымовых газов после рекуператора получим из уравнения:
,
где
,
где - средняя изобарная теплоёмкость отдельных компонентов газовой смеси продуктов сгорания; [3, табл. 2.13, стр. 40]
- объёмные доли, продуктов сгорания [Табл. 1]
Т.к. в нашем уравнении две неизвестные величины, то мы решаем его методом последовательных приближений:
Принимаем
Погрешность:
Поверхность нагрева рекуператора определяется из уравнения теплопередачи:
где - коэффициент теплопередачи, Вт/м2·к;
- средняя разность температур уходящих газов и воздуха.
Средняя значение разности температур уходящих газов и воздуха определяется как среднелогарифмическая разность:
Для противоточного движения.
Для более сложных схем движения в формулу для нахождения вводится поправочный коэффициент, для нахождения которого сначала вычисляются вспомогательные величины:
По иопределяется поправкина которую умножается.
[6, рис. 4.2(а), стр. 145]
Коэффициент теплоотдачи определяется по формуле:
,
Для блочных рекуператоров:
[1, стр. 28]
где - толщина стенки блока[1, стр. 28]
- коэффициент теплопроводности шамота, принимаем
- коэффициент теплоотдачи от стенки к воздуху
,
где - скорость воздуха, приведённая к нормальным условиям.
- для керамических рекуператоров. [1, табл. 3, стр. 26]
Принимаем
Средняя температура продуктов сгорания (дымовых газов):
Средняя температура стенок рекуператора:
Средняя температура воздуха:
Средняя разность температур стенки и воздуха:
Коэффициенты иопределяем по:
, [1, табл. 5, стр. 29]
С учётом шероховатости стенки
- коэффициент теплоотдачи от дыма к стенке (на дымовой стороне).
Коэффициент теплоотдачи конвекцией:
где - эквивалентный диаметр дымового канала. [1, табл. 4, стр. 27]
- скорость движения (дыма). Принимаем - для керамических рекуператоров. [1, табл. 3, стр. 26]
С учётом шероховатости стенки:
Коэффициент теплоотдачи излучением от продуктов сгорания топлива к стенке элемента поверхности нагрева определяется выражением: [4, ф-ла 9.12-9.13, стр. 400].
где
,
- коэффициент лучеиспускания (приведённое значение).
- степень черноты продуктов сгорания.
Эффективная длина луча:
,
где
[1, табл. 4, стр. 27]
Для определения степени черноты необходимо найти парциальные давления СО2 и Н2О и по номограммам [4, рис. 4.6-4.8, стр. 138-140]
Определяем
Количество теплоты от продуктов сгорания с учётом 10% потерь тепла в окружающую среду:
Площадь теплопередающей поверхности:
Число блоков:
,
где - поверхность нагрева блока Б-1; [1, табл. 4, стр.27]
Принимаем
Компоновка рекуператора:
Расчёт ведём по блокам Б-1
Принимаем ширину рекуператора: 1584 мм.
Ширина кирпича: 264 мм.
Общее количество блоков по ширине:
Принимаем высоту рекуператора: 11285 мм.
Высоту кирпича: 305 мм.
По высоте рекуператора:
По длине: