Нагревательные печи в кузнечных цехах (стр. 2 из 5)

i₀-i₁

t_к = t₁ + ───

i₂-i₁

458,833 – 3125,69

t_к = t₁ + ─────────── = 1885,55 С

3310,2 – 3125,69

t_пр. = η* t_к, гдеη = 0,62…..0,82 t_пр. = 0,62*1885,55 = 1169,041

2.4 Материальный баланс горения

Поступило: Получено:

газа в 100м³, в том числе в кг: продуктов горения в кг:

СН₄ = 93,7*16 / 22,4 = 66,929 СО₂ = 98,7*44 / 22,4 = 193,875

С₂Н₆ = 0,7*30 / 22,4 = 0,938 Н₂О = 194,9*18 / 22,4 = 156,616

С₂Н₈ = 0,6*32 / 22,4 = 0,857 N₂ = 793,55*28 / 22,4 = 991,938

С₄Н₁₀ = 0,6*58 / 22,4 = 1,554 О₂ = 13,73*32 / 22,4 = 19,614

N₂ = 4,4*28 / 22,4 = 5,5

75,778 1362,043

Воздуха: О₂ = 209,88*32 / 22,4 = 299,829

N₂ = 789,15*28 / 22,4 = 986,438

1286,267

∑_прих = 75,778 + 1286,267 = 1362,045кг

∑_расх = 1362,043кг

3 Расчет нагрева металла

3.1 Расчет нагрева металла в I интервале

Температура металла

t_м^н + t_мI^к

tмI= ,С где t_мI^к – примите 600 С.

2

tм^н – температура металла начальная, С

tм_I^к – температура металла конечная, С

20 + 600

tмI= = 310 С

2

Температура газа

t_гI^н + t_гI^к

tгI = 2 , С где t_гI^к – примите 1150 С.

tгI^н – температура газа начальная, С

tгI^к – температура газа конечная, С

800 + 1150

tгI = = 975 С

2

Температура кладки

t_мI + t_гI

tклI = ,С

2

310 + 975

tклI = = 642,5 С

2

Парциальное давление излучающих компонентов продуктов сгорания

Vсо₂

Рсо₂ = Рат , кПа,

Vсм

где Рат = 98,1 кПа;

Vсо₂ – процентное содержание СО₂ в продуктах сгорания топлива, %;

Vсм = 100%.

8,97

Рсо₂ = 98,1 = 8,8 кПа

100

Vн₂о

Рн₂о = Рат , кПа,

Vсм

где Vн₂о – процентное содержание Н₂О в продуктах сгорания, %.

17,70

Рн₂о = 98,1 = 17,4 кПа

100

Эффективная длина луча

V ВНL - hbl

Sэф = 3,6 = , м,

F Fк + Fм

где В – ширина рабочего пространства печи, м

(В = b + 2а, где а = 0,5м); В = 0,7 + 2*0,5 = 1,7м

Н – высота рабочего пространства (примите Н = 1,8м);

L - длина рабочего пространства, м (L = l + 0,5); L = 2,4 + 0,5 = 2,9м

Fк – площадь внутренней поверхности рабочего пространства печи (за вычетом площади занятой металлом), м²

(Fк = 2ВН + 2НL + 2ВL – bl); Fк = 2*1,7*1,8 + 2*1,8*2,9 +2*1,7*2,9 – 0,7*2,4 = 24,74м²

Fм – площадь тепловоспринимающей поверхности металла, м²

( Fм = 2bh + 2hl + bl). Fм = 2*0,7*0,8 = 2*0,8*2,4 + 0,7*2,4 = 6,64м²

1,7*1,8*2,9 – 0,8*0,7*2,4

Sэф = 3,6 = 0,864м

24,74 + 6,64

Определим произведение

Рсо₂ * Sэф, кПа*м; 8,8*0,864 = 7,6

Рн2о * Sэф,кПа*м; 17,4*0,864 = 15

Выполним номограммы

εсо₂ = 0,09, где εсо₂ – степень черноты углекислого газа, содержащегося в продуктах сгорания;

ε^,н₂о = 0,13, где εн₂о – степень черноты водяных паров;

β = 1,12, где β – поправочный коэффициент.

Степень черноты газа

ε^,_г = εсо₂ + β*ε^,н₂о

ε^,г = 0,09 + 1,12*0,13 = 0,24

Для природного газа

εгI = 1,5*ε^,г;

εгI = 1,5*0,24 = 0,36

Для мазута

εг = 2,5*εг;

εг = 2,5* 0,24 = 0,6

Степень развития кладки

Fк

ω = .

Fм

24,74

ω = = 3,73

6,64

Номограмма для определения εсо₂

εсо₂

0,09

975 t, C

Рисунок 2 Номограмма для определения εсо₂

Номограмма для определения ε^,н₂о

ε^,н₂о

0,13

t, С

975

Рисунок 3 Номограмма для определения εн₂о

Номограмма для определения β

β

1,12

Рн₂о, кПа

Рисунок 4 Номограмма для определения β

Определим значение комплексов, принимая εм = 0,8; εк = 0,6.

1 1

М = 1 – (1 – εг) * ( 1 – εк) * (1 - ω ) – (1 – εг)²* (1 – εм) * (1 – εк)* ;

ω

1 1

М = 1 – (1 – 0,6)*(1 – 0,6)*(1 - ) – (1 – 0,6)²*(1 – 0,8)*(1- 0,6)* = 0,6

3,73 3,73

1

εг*εм [ 1 + (1 – εг)*(1 – εк)* ω]

А = М

1

0,6*0,8 [1 + (1 – 0,6)*(1 – 0,6)*3,73]

А = 0,6 = 0,76

εм*εк(1 – εг)

В = М

0,8*0,6(1 – 0,6)

В = = 0,3

0,6

Удельный тепловой поток результирующего излучения

qмI^рез = С₀*А [( tгI + 273)⁴ – ( tмI + 273)⁴] + С₀*В [( tкI + 273 )⁴ – ( tмI + 273)⁴]

100 100 100 100

Вт/м², где С₀ – коэффициент лучеиспускания абсолютно черного тела, = 5,7 Вт/м²*К⁴.

qмI^рез = 5,7*0,76[( 975 +273 )⁴ – (310 + 273 )⁴] + 5,7*0,3 [( 642,5 + 273)⁴ –

100 100 100

310 + 273

( )⁴] = 110072,5 Вт/м²

100

Коэффициент теплоотдачи излучением

qмI^рез

ЈI^изл = , Вт/м²*К

tгI - tмI