Таблица 2.2 – Расчет горения топлива

Расчет калориметрической температуры горения

а) определяем низшую теплотворную способность топлива.

Q^p_н = 358 * СН₄ + 640 *С₂Н₆ + 1180 * С₄Н₁₀ кДж/м³

где СН₄, С2Н₆, С₄Н₁₀ – процентное содержание соответствующих составляющих топлива.

Q^p_н = 358 * 92,2 + 640 * 0,8 + 1180 * 1= 33007,6 + 512 + 1180 = 34699,6 кДж/м³

б) определяем количество образовавшихся продуктов горения.

Vg^| = Vg /100 м³/м³

Vg^| = 1106,44 / 100 =11,0644 м³/м³

в) Находим теплосодержание продуктов горения.

i₀ = Q^p_н/ Vg^| кДж/м³

i₀ =34699,6/11,0644=3136,15 кДж/м³

г) По полученному теплосодержанию определяем вероятную температуру горения t1.

t₁ = 1900 ⁰C

д) Находим теплосодержание при температуре t1.

i₁ = 0,01 * t₁ * (CO₂ * C^t1_CO2 + H₂O * C^t1_H2O +N₂ * C^t1_N2) кДж/м³

где СО₂, Н₂О, N₂ – процентное содержание продуктов горения;

C^t1_CO2, C^t1_H2O, C^t1_N2 – теплоемкость соответствующих продуктов горения при температуре t1.

е) Задаем значение температуре t₂.

t₂ = t₁ +100 ⁰C

t₂ = 1900 + 100= 2000 ⁰C

ж) Находим теплосодержание продуктов горения при температуре t₂ (аналогично i₁)

i₁ = 0,01 * 1900 * (8,84 * 2,42 + 17,26 * 1,93 + 73 * 1,48) = 3092,2 кДж/м³

i₂ = 0,01 * 20000 * (8,84 * 2,43 + 17,26 * 1,94 + 73 * 1,49) = 3274,7 кДж/м³

Поскольку i₁<i₀>i₂ значение калориметрической температуры находим методом интерполяции

t_k = t₁ + (i₀ – i₁)/(i₂ – i₁) = 1900 + (3136,15 - 3092,2)/(3274,7 – 3092,2) = 1900,24 ⁰C

з) Находим t_пр при η = 0,62…0,82

t_пр = η _* t_k

t_пр = 0,72 * 1900,24 = 1368,2 ⁰С

Материальный баланс горения

∑_прих = 77, + 1305,8 = 1382,87 кг

∑_расх = 1369,46 кг

РАСЧЕТ НАГРЕВА МЕТАЛЛА

Нагрев металла в печах является очень важной операцией. Металл желательно нагревать быстро, т.к. в этом случае уменьшается его угар, увеличивается производительность печи и уменьшает удельный расход топлива на нагрев. Из этих соображений целесообразно выбирать оптимальный температурный режим печи, обеспечивающий с одной стороны, быстрый нагрев металла, а с другой, не создающий в нагреваемом металле чрезмерных механических напряжений, которые могут привести к образований трещин.

Продолжительность нагрева металла до заданной температуры является важным параметром, определяющим производительность печи и ее габаритные размеры.

Расчет нагрева металла начинается с определения критерия Bi.

Критерий Bi проводит границу «тонких» и «массивных» тел.

Bi ≤ 0,25 - тело «тонкое»

Bi > 0,5 - тело «массивное»

Bi = α_∑ * S/λ

где

S – прогреваемая толщина, м. Нагрев односторонний.

S = 0,09 м

λ – средний коэффициент теплопроводности, Вт/(м * ^оС)

λ₂₀ = 51,9 Вт/(м * ^оС)

λ₈₀₀ = 25,9 Вт/(м * ^оС)

λ_ср = λ₂₀ + λ₈₀₀/2 = 51,9 +25,9/2 = 38,9 Вт/(м * ^оС)

α_∑ - суммарный коэффициент теплоотдачи от газа к металлу, Вт/(м² * ^оС)

α_∑ = 0,092 * (Т_п/100)³

Т_п – температура печи конечная, ^оС

Т_п = t_н + 273 +50

Т_п = 800 + 273 + 50 = 1123 ^оС

 α_∑ = 0,092 * (1123/100)³ =130,3 Вт/(м² * ^оС)

Bi = 130,3 * 0,09/38,9 = 0,3 – тело «массивное»

τ_н =

где

m – коэффициент массивности.

m =  

К₂ – коэффициент усреднения теплового потока по сечению тела.

К₃ – коэффициент усреднения разности температуры в теле.

m =

S – характерный размер тела, м

С – удельная теплоемкость металла, Дж/(кг * ^оС)

 - плотность металла, кг/м³

К₁ – коэффициент формы тела К₁ = 1,7

α – коэффициент теплопередачи, Вт/(м² * ^оС)

t_п – температура печи, ^оС

t_н – начальная температура металла, ^оС

t_к – конечная температура металла, ^оС

τ_н = с

τ_н = 2,7 ч

τ_в – время выдержки, ч

τ_в = 0,5 ч

τ_об – общее время, ч

τ_об = τ_н + τ_в

τ_об = 2,7+ 0,5 = 3,2 ч