Расчет рекуперативного нагревательного колодца с одной верхней горелкой.

Федеральное агентство по образованию Российской Федерации

Южно – Уральский Государственный университет

Филиал ГОУ ВПО «ЮУрГУ» в г. Златоусте

Факультет металлургический

Кафедра «Общей металлургии»

Пояснительная записка к курсовому проекту

по курсу «Теплотехника»

на тему «Расчет рекуперативного нагревательного колодца с одной

верхней горелкой»

150101.2008.1754.00.00 ПЗ

Златоуст 2008

Аннотация

 

В проекте выполнены следующие расчёты: расчет горения топлива, определение размеров рабочего пространства печи, расчет нагрева металла, расчет теплового баланса печи, расчет топливосжигающего устройства и расчет рекуператора. Произведен выбор огнеупорной футеровки и способа утилизации дымовых газов.

Оглавление

1 Расчёт горения топлива

2 Определение размеров рабочего пространства печи

3 Расчёт нагрева металла

3.1 Температурный режим нагрева металла

3.2 Время нагрева металла

3.2.1 Первый интервал

3.2.2 Второй интервал

3.2.3 Третий интервал

4 Выбор огнеупорной футеровки

5 Расчёт теплового баланса печи

5.1 Приход тепла

5.2 Расход тепла

5.3 Потери тепла через свод печи

5.4 Потери тепла через стены печи

6 Расчёт топливосжигающего устройства

7 Расчёт рекуператора

8 Выбор способа утилизации дымовых газов

Библиографический список

Приложение

1 лист формата А1

1 лист формата А3

Электронная версия презентации

Электронная версия пояснительной записки

1 Расчет горения топлива

Расчет горения топлива выполняют с целью определения: количества необходимого для горения воздуха, количества и состава продуктов сгорания и температуры горения. Состав сухого природного газа приведен в таблице 1.

Таблица 1 – Состав сухого природного газа

Название	СН4	С2Н4	С3Н8	С4Н10	СО2	Н2S	N2
Процентная доля, (%)	85,78	4,84	1,48	1,038	0,581	1,267	4,95

Для сжигания газа выбираем инжекторную горелку, для данной конструкции горелки коэффициент расхода воздуха n = 1,1. Влажность природного газа принимаем W = 30 г/м³. Произведем пересчет состава сухого газа на влажное (рабочее) состояние (по формуле 1):

, (1)

где W^P– процентное содержание влаги в рабочем топливе.

Состав влажных газов рассчитываем (по формуле 2):

 (2)

Определяем состав влажных газов (по формуле 2):

;

;

;

;

;

;

.

где Х^Р, Х^С – процентное содержание компонентов природного газа соответственно в рабочей и сухой массах.

Таблица 2 – Состав влажных газов

Название	СН4	С2Н4	С3Н8	С4Н10	СО2	Н2S	N2
Процентная доля, (%)	82,699	4,666	1,427	1,001	0,560	1,221	4,772

Низшую теплоту сгорания находим (по формуле 3):

(кДж/м³)(3)

Находим расход кислорода при сжигании природного газа при коэффициенте расхода воздуха n = 1,1 (по формуле 4):

(м³/м³) (4)

Расход сухого воздуха при n = 1,1находится (по формуле 5):

 (м³/м³) (5)

Находим объемы компонентов продуктов сгорания. Находим объём сгорания углекислого газа (по формуле 6):

 

  (м³/м³) (6)

Находим объём сгорания компонента (по формуле 7):

=

 

 (м³/м³) (7)

Находим объём сгорания компонента азот (по формуле 8):

(м³/м³) (8)

Находим объём сгорания компонента (по формуле 9):

 (м³/м³). (9)

Суммарный состав продуктов сгорания находится (по формуле 10):

 (м³/м³) (10)

Процентный состав продуктов сгорания находим как отношение объёма компонента ко всему объёму продуктов сгорания (см.[1]):

;

;

;

.

Правильность расчета проверяем составлением материального баланса.

Таблица 3 – Материальный баланс

Единицы измерения – кг

Поступило		Получено
СН4	0,82699 ∙ 0,714 = 0,590	СО2	1,021 ∙ 1,964 = 2,005
С2Н4	0,04666 ∙ 1,250 = 0,058	Н2О	1,904 ∙ 0,804 = 1,531
С3Н8	0,01427 ∙ 1,964 = 0,028	N2	8,113 ∙ 1,250 = 10,141
С4Н10	0,01001 ∙ 2,589 = 0,026	О2	0,1949 ∙ 1,429 = 0,279
N2	0,04772 ∙ 1,250 = 0,060
Н2О	0,03726 ∙ 0,804= 0,030
Н2S	0,01221 ∙ 1,696 = 0,021
СО2	0,0056 ∙ 1,964 = 0,011
Всего	0,824	Всего	13,956
Воздух	10,209 ∙ 1,293 = 13,200	Невязка	0,078
Итого	14,024

Плотность газа находится (по формуле 11):

 (кг/м³). (11)

Плотность продуктов сгорания вычислим (по формуле 12):

 (кг/м³). (12)

Для определения калориметрической температуры горения найдем энтальпию продуктов сгорания с учетом подогрева воздуха (по формуле 13):

 (кДж/м³), (13)

где i_В =1109,05 кДж/м³ при t_В = 800 ^°С (см. [1]).

Зададим температуру t’_К = 2500 ^°С и при этой температуре находим энтальпию продуктов сгорания (см. [1]) (по формуле 14):

 4238 (кДж/м³) (14)

Поскольку i₂₅₀₀ > i₀, принимаем t’’_К = 2400°С и снова находим энтальпию продуктов сгорания по формуле (15):

 (кДж/м³)(15)

Находим калориметрическую температуру горения газа заданного состава по следующей формуле (по формуле 16):

(°С) (16)

Действительная температура горения вычисляется (по формуле 17):

=(°С) (17)

где  – пирометрический коэффициент. Принимаем его равным 0,75.