Тепловий розрахунок камерної термічної печі з нерухомим подом (стр. 1 из 4)
КУРСОВИЙ ПРОЕКТ
З ДИСЦИПЛІНИ: "ТЕПЛОТЕХНОЛОГІЧНІ ПРОЦЕСИ І УСТАНОВКИ ПРОМИСЛОВИХ ПІДПРИЄМСТВ"
НА ТЕМУ: "ТЕПЛОВИЙ РОЗРАХУНОК КАМЕРНОЇ ТЕРМІЧНОЇ
ПЕЧІ З НЕРУХОМИМ ПОДОМ"
2009
Зміст
Вступ
1. Теоретичні відомості
1.1 Термічна піч
1.2 Камерна термічна піч
1.3 Камерна термічна піч з нерухомим подом
2. Розрахунок теплообміну в робочому просторі печі
2.1 Визначення геометричних параметрів випромінювання
2.2 Визначення ступеня чорноти газу
2.3 Визначення коефіцієнта випромінювання системи "газ-кладка-метал"
2.4 Визначення приведеного коефіцієнта випромінювання системи “піч-метал”
3. Тепловий баланс печі
3.1 Видаткові статті теплового балансу печі
3.2 Прибуткові статті теплового балансу печі
3.3 Годинна витрата палива
4. Теплова потужність и к.к.д. печі
5. Визначення розмірів димовідводящих каналів
Висновок
Література
Вступ
Курсовий проект, присвячений проектуванню камерної термічної печі з нерухомим подом.
У цілому курсовий проект по являє собою закінчену розрахунок камерної термічної печі з нерухомим подом, виконаний студентом з використанням літератури, методичних указівок, проектної документації і консультацій кафедри.
Основний зміст розрахунково-пояснювальної записки включає наступні розділи:
Введення. Призначення і короткий опис камерної термічної печі.
Теплотехнічні, конструктивні та інші розрахунки.
Усі розрахункові формули даються на початку в алгебраїчному вираженні, потім йде підстановка величин у тім порядку, у якому ці величини позначені у формулі і виробляється результат розрахунку.
Графічна частина проекту складається з одного креслення загального виду камерної термічної печі. Загальний вид печі зображується в двохпроекціях.
Метою курсового проекту є вивчення роботи камерної термічної печі з нерухомим подом та розрахунок її основних параметрів.
ВИХІДНІ ДАНІ
для розрахунку камерної термічної печі з нерухомим подом
| N п/п | Характеристики технології | Величина |
| 1 | Застосовуване паливо | Суміш коксового і генераторного газів з теплотою згоряння Qнр. см. = 9,0 МДж / м3 |
| 2 | Вид термообробки | Нагрів під загартування |
| 3 | Розміри виробів, які нагріваються,(lxbxs) мм | 550 х 230 х 160 (мм) |
| 4 | Спосіб укладання заготівок | На поду печі з зазорами |
| 5 | Кількість заготівок у печі | 18 |
| 6 | Початкова температура металу | t = 15°С |
| 7 | Кінцева температура поверхні заготівок | tп. к. = 900°С |
| 8 | Кінцевий перепад температур по перетину заготівок | Δtк = 7°С |
Склад палива в об'ємних відсотках
| Паливо | H2 | CO | CH4 | C2H4 | CO2 | H2S | O2 | N2 | C2H6 | W, г/м3 |
| Коксовий газ | 56,0 | 7,5 | 22,4 | 2,9 | 2,3 | 0,5 | 0,5 | 7,6 | 0,3 | 24 |
| Генераторний газ | 13,3 | 26,2 | 2,7 | - | 4,7 | 0,2 | 0,1 | 52,6 | 0,2 | 15 |
1. Теоретичні відомості
1.1 Термічна піч
Термічна піч - піч для термічної обробки металевих виробів. Термічні печі класифікуються з технологічних ознак та призначенням (гартівні, цементні та ін), за способом нагріву (електричні, полум'яні, непрямого нагріву), за середовищі робочого простору (повітря, газова контрольована середу, рідка середа), по конструкції (камерні, ковпакові, ванни і т.д.), за режимом роботи (періодичного і безперервної дії).
У процесі термічної обробки підвищується якість виробів або повідомляються додаткові властивості, що забезпечує скорочення розходу металу в процесі експлуатації. Термічній обробці піддаються всі види гарячекатаного і холоднокатаного прокату: лист, куточок, дріт, рельс, труба, швелер, стрічка та ін.
Види термічної обробки:
1) сортовий прокат - повний і ізотермічний отжиг, нормалізація, закалка (Патентування);
2) гарячекатаний лист:
а) нормалізація або гартування з подальшим
відпусткою;
б) отжиг або високий відпуск;
3) рейки - нормалізація, ізотермічна витримка, відпуск;
4) холоднокатаний лист і стрічка - рекрісталлізаційний отжиг.
Всі види термообробки можна розділити на дві великі групи:
1) простий нагрів до певної температури з наступною видачею у повітря (нормалізація) або в рідкі середовища (гарт). Приклад режиму - на рис.1.1а;
2) нагрівання до певної температури з наступною тривалою ізотермічною витримкою і, на завершення, регламентованим охолодженням або охолодженням разом з піччю (отжиг). Приклад режиму - на рис.1.1б.
Рис 1.1 - Характерні режими термообробки в термічних печах:
а - закалка (індекс "з") і нормалізація (індекс "н") у прохідної печі;
б - отжиг в камерній печі;
tГ - температура диму; t0 - початкова температура металу;
tП - температура поверхні металу; tС - температура в середині металу;
qпτ - щільність теплового потоку на поверхні металу в процесі нагрівання.
Для нагрівання під нормалізацію і загартування застосовують нагрівальні прохідні печі всіх типів. Крім цих печей змінюють спеціалізовані прохідні й камерні печі, призначені для термічної обробки конкретних видів продукції.
Для нагрівання під отжиг застосовують камерні печі і для окремих видів продукції - протяжні печі безперервної дії (отжиг стрічки, смуги, дроту).
Спеціалізована на термічній обробці піч повинна забезпечувати заданий технологією температурно-часовий режим обробки виробів і високу рівномірність нагріву виробів. Звичайні нагрівальні печі не завжди в змозі забезпечити необхідну в термообробці рівномірність і точність нагріву. Так, при нагріванні злитків під обробку тиском питомий перепад температури в кінці нагрівання повинен бути не більше 100-300 ° С на 1 метр товщини, а при нагріванні заготовок - не більше 1000 ° С на 1 метр товщини. Як при нагріванні злитків, так і заготовок абсолютне значення перепаду температури складає 50-70 ° С.
При термічній обробці ж металопродукції перепад температури по перетину наприкінці режиму термообробки частіше за все має взагалі бути відсутніми або становити не більше 5-10 ° С. Коли говорять про перепади температур, то в термічних печах перепад не по перетину, а за обсягом садки металу. Фактично - це розкид температури за обсягом садки. Його величина зазвичай становить 5-10 ° С, у той час як в нагрівальних печах розкид температур може бути 80-100 ° С і більше. Тому й кажуть, що при термообробці дуже жорсткі вимоги щодо рівномірності нагрівання.
В якості прикладу розглянемо найпоширеніші полум'яні термічні печі зі всього різноманіття полум'яних і електричних печей. Особливість полум'яних печей - вони опалюються газом. Мазут і тверде паливо практично не використовуються.
Складання матеріального і теплового балансів термічних печей має особливість, пов'язану з майже повною відсутністю окислення металу в процесі нагріву з-за малого рівня температур. Фактично баланс можна звести до матеріального балансу горіння палива, розрахованому або на 1 кг палива, або на 1 м3 палива, або на 1 Дж хімічної енергії палива.
1.2 Камерна термічна піч
Камерна піч - піч з близькими за значенням завдовжки, шириною і висотою робочого простору і з однаковою в усіх його точках температура рій, призначена для нагрівання або термічної обробки матеріалів.
Типовий представник камерної печі для нагріву - нагрівальний колодець. З термічних камерних печей відомі камерні печі з рухомим (викатним) подом, камерні печі з нерухомим подом (з зовнішньою механізацією) і ковпакові печі. Одна з основних відмінностей режимів нагріву і режимів термообробки в близьких за конструкцією печей полягає в тому, що в термічних печах часто реалізується режим при заданому законі зміни температури поверхні металу. Такий режим витримати на практиці набагато важче, тому що він передбачає постійного коректування температури печей атмосфери в часі.
Перевага камерних печей - їх універсальність у створенні різноманітних температурно-часових умов.
Недоліки:
1) великі втрати теплоти на акумуляцію кладкою при періодичних завантаження - вигрузці металу;
2) печі не відповідають вимогам поточного виробництва.
Тому камерні печі застосовуються там, де не можна використовувати прохідні печі, наприклад, при складних режимах термообробки, типу відпалу.
Слід відзначити особливості роботи пальників в камерних термічних печах. По-перше, в робочому просторі спостерігаються низькі робочі температури, що знаходяться на рівні температури займання палива і нижче. Тому для забезпечення стабільної роботи пальників їх треба оснащати запальниками (частіше електричними). По-друге, в камерній термічної печі сильно змінюється (в 10-20 і більше разів) теплова потужність і, відповідно, витрата палива. В період нагріву потужність максимальна, а в період витримки може впасти до нуля. Стандартні ж пальники нагрівальних печей допускають регулювання витрат газу в діапазоні 1: 4. Тому на камерних термічних печах повинні встановлюватися спеціальні пальники з широким діапазоном регулювання (1: 10, 1: 20 і вище). По-третє, в камерних термічних печах, як правило, неприпустима робота пальників безпосередньо в робочому просторі, тому що це викликає нерівномірність нагріву садки від факела.
1.3 Камерна термічна піч з нерухомим подом
Камерна піч з нерухомим подом (з зовнішньою механізацією) - піч, у якій завантаження та вивантаження металу відбувається за рахунок механічних пристроїв, розташованих за межами печі. Ця піч не має тих втрат теплоти, які є в печі з рухомим подом при навантаженні металу на подину. Але, з іншої сторони, завантаження металу в піч з зовнішньої механізацією ускладнена.