Variant 21

.3
Часть 1. Конструирование ограждений печи.4
Стена над уровнем расплава...4
1.2 Стена под уровнем расплава...7
1.3 Расчёт свода 9
1.4 Расчёт подины10
Часть 2. Расчет процесса сжигания топлива при заданных температурных условиях печи...14
Часть 3. Расчет теплового баланса.16
Часть 4. Расчет сожигательного устройства.18
Заключение...21
Список литературы..23
Задание

Вариант № 21

Копильник расплава заданного состава имеет площадь сечения A13 EMBED Equation.3 1415B и высоту в свету H. Высота уровня расплава h.
Для поддержания заданного уровня температуры расплава в рабочем пространстве копильника сжигается органическое топливо заданного состава.

Расчетная часть.
Разработать конструкцию ограждений печи.
Рассчитать процесс сжигания топлива при заданных температурных условиях печи.
Составить тепловой баланс копильника и определить расход топлива.
Выбрать и рассчитать сожигательные устройства.

Графическая часть.
1. Чертеж узла установки горелочного устройства на печи.
2. Чертеж узла стыковки свода печи со стеной.
3. Чертеж элемента подины печи.
4. Чертеж элемента кладки вертикальной стены.


Ширина копильника А = 8040 мм
Длина копильника В = 25185 мм
Высота копильника в свету Н = 3220 мм
Высота уровня расплава h = 1030 мм
Свод печи – распорно-подвесной
Температура продуктов сгорания 13 EMBED Equation.3 1415= 158513 EMBED Equation.3 1415
Температура расплава на поверхности – 13 EMBED Equation.3 1415= 1157 13 EMBED Equation.3 1415
Температура отходящих газов 13 EMBED Equation.3 1415= 131013 EMBED Equation.3 1415
Основность расплава О=2,1
Падение температуры расплава по глубине 105 13 EMBED Equation.3 1415/м
Температура наружной стенки под уровнем расплава Тст.1= 7013 EMBED Equation.3 1415
Температура наружной стенки над уровнем расплава Тст.2 = 90 13 EMBED Equation.3 1415
Температура наружной поверхности свода Тсв.= 250 13 EMBED Equation.3 1415
Температура наружной поверхности подины Тпод.= 110 13 EMBED Equation.3 1415
Режим работы копильника – стационарный.
Состав жидкого топлива:

компанент
Wp
Ap
Skp
Sopp
Cp
Hp
Np
Op

содержание %
8,5
22,9
1,0
0,7
63,8
1,2
0,6
1,3

Часть 1. Конструирование ограждений печи.

1.1 Стена над уровнем расплава.
1.1.1 Расчёт 1-го огнеупорного слоя.
Определяем материал и толщину рабочего слоя ограждения: согласно исходным данным рабочий слой в этой зоне имеет температуру внутренней поверхности Tвн~Tпс=1585оС, контактирует с кислой газовой средой (принимаем коэффициент расхода воздуха n=1,25),работает без теплосмен.. По данным таблицы 3.7[1] выбираем хромитопериклазовый огнеупор и по приложению 13[1] определяем его рабочие свойства: коэффициент теплопроводности
·1=2,04 – 38,4*10-5T, Вт/(м*К) и предельную рабочую температуру Tпр=1700оС. H – h = 3,22 – 1,03 = 2,19 м. По таблице 3.14[1] определяем толщину рабочего слоя
·1=0,345, м.
По таблице 3.13[1] определяем плотность теплового потока от наружной поверхности верхней части стен в окружающую среду при Tст1=90оС: qос=984Вт/м2.
Определяем температуру наружной поверхности рабочего слоя T1, приняв температуру его внутренней поверхности Tвн=Tпс=1585оС.
Для определения
·1 задаёмся предварительно значением:
Т'1=0,8*Твн=0,8*1585=1268 єС;
Тогда:
13 EMBED Equation.3 1415
Определяем уточнённое значение Т’’1:
13 EMBED Equation.3 1415єС;
Относительная погрешность расчёта:
13 EMBED Equation.3 1415
Повторяем расчет, приняв для определения
·1 Т1=Т''1:
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
Сопоставляем расчетное значение Т'''1 с принятым значением Т''1:
13 EMBED Equation.3 1415
Окончательно получаем:
13 EMBED Equation.3 1415
Принимаем:Т1=1356 0С,
·1=1,475 Вт/м*К,
·1=0,345 м.
1.1.2 Расчёт 2-го теплоизоляционного слоя.
Приступая к конструированию теплоизоляции ограждения, принимаем предварительное решение выполнить её двухслойной, предусмотрев в качестве материала второго слоя огнеупор-легковес , и третьего слоя – теплоизоляционный материал. По приложению 14[1] с учетом таблицы 3.10[1]. принимаем к установке во втором ряду шамотный легковес ШКЛ 1,0 (ГОСТ 5040-78) со следующими рабочими свойствами:
Тпр=1400 °C;
·=0,33+35*10-5T Вт/м*К;
Принимаем температуру на внешней границе второго слоя Т2:
Т'2=1150-50=1100 °C;
Коэффициент теплопроводности:
13 EMBED Equation.3 1415
Толщина 2-го слоя:

13 EMBED Equation.3 1415
Из конструктивных соображений принимаем
·2=0,345 м
Температура наружной поверхности 2-го слоя:
13 EMBED Equation.3 1415
Относительная погрешность расчёта:
13 EMBED Equation.3 1415

Повторяем расчет, приняв Т'2 =Т''2
13 EMBED Equation.3 1415

13 EMBED Equation.3 1415

13 EMBED Equation.3 1415

Окончательно получаем:
13 EMBED Equation.3 1415
Принимаем: Т2=900 0С,
·2=0,345 м,
·2=0,73 Вт/м*К.

1.1.3 Расчёт 3-го теплоизоляционного слоя.
В качестве теплоизоляционного материала для третьего слоя по приложению 14 [1] принимаем шамотный ультралегковес ШЛ-0,4 (ГОСТ 5040-78):
Тпр= 1150 °C;
·= 0,058+17,4*10-5T Вт/м*К;
Рассчитаем коэффициент теплопроводности 3-го слоя:
13 EMBED Equation.3 1415
Толщина 3-го слоя:

13 EMBED Equation.3 1415
Т.к. 0,119 не кратно 0,115 принимаем
·3=0,115 м
Температура наружной поверхности 3-го слоя:
13 EMBED Equation.3 1415



Уточняем коэффициент теплопроводности 3-го слоя:
13 EMBED Equation.3 1415
Уточняем температуру наружной поверхности 3-го слоя:

13 EMBED Equation.3 1415
Относительная погрешность расчёта:
13 EMBED Equation.3 1415
Повторяем расчет:
Уточняем коэффициент теплопроводности 3-го слоя:
13 EMBED Equation.3 1415
Уточняем температуру наружной поверхности 3-го слоя:

13 EMBED Equation.3 1415
Относительная погрешность расчёта:
13 EMBED Equation.3 1415

Повторяем расчет:
Уточняем коэффициент теплопроводности 3-го слоя:
13 EMBED Equation.3 1415

Уточняем температуру наружной поверхности 3-го слоя:

13 EMBED Equation.3 1415

Относительная погрешность расчёта:
13 EMBED Equation.3 1415

Повторяем расчет:
Уточняем коэффициент теплопроводности 3-го слоя:
13 EMBED Equation.3 1415

Уточняем температуру наружной поверхности 3-го слоя:

13 EMBED Equation.3 1415
Относительная погрешность расчёта:
13 EMBED Equation.3 1415
Окончательно получаем:
13 EMBED Equation.3 1415
Принимаем: Т3=134 0С,
·3=0,115 м,
·3=0,148 Вт/м*К.

1.1.4 Расчёт 4-го теплоизоляционного слоя.
Так как Т3
·Тст1(134
·90 єС), принимаем решение использовать обмазку. Выбираю в качестве обмазки асбузурит мастичный со следующими рабочими свойствами:

·4 =0,156+17,5 10 -5T Вт/мК

13 EMBED Equation.3 1415 Bт/м К

13 EMBED Equation.3 1415
Окончательно принимаем
·4=0,008 м,
·4=0,1756 Вт/м*К.
Для проверки правильности расчёта определяем плотность теплового потока, переносимого через сконструированную многослойную стенку, q и сраниваем её с принятым значением q:
13 EMBED Equation.3 1415
Проверяем степень расхождения с принятым в расчетах значением q:
13 EMBED Equation.3 1415

Суммарная толщина верхней части стены:

·ст
·=
·
·
·
·
·
·
·
·+
·
·
·+
·
·
·0,345+0,345+0,115+0,008=0,813 м




1.2 Стена под уровнем расплава.
1.2.1 Расчёт 1-го огнеупорного слоя.
Принимая во внимание, что температура внутренней поверхности рабочего слоя равна температуре расплава Тп.р.=115713 EMBED Equation.3 1415, высота стены Н=3.22м, а основность расплава О=2.1 , по данным таблицы 3.7 [1] и приложения 13 [1] форстеритовый огнеупор (ГОСТ 14832-79) с коэффициентом теплопроводности
·=3,5-1,86*10-3T Bт/м К
По таблице 3.14 [1] выбираем толщину рабочего слоя:
·=0,345м.
В соответствии с условием температура наружной поверхности стенки под уровнем расплава не должна превышать 70 єС. По таблице 3.13 [1] определяю плотность теплового потока от вертикальной стенки в окружающую среду: qoc=641 Вт/м2.
Задаёмся приближённым значением: Т’1=0,8Твн=0,8*1157=925,6 єС, тогда:

13 EMBED Equation.3 1415

Уточняем температуру наружной поверхности 1-го слоя:
13 EMBED Equation.3 1415

Относительная погрешность расчёта:
13 EMBED Equation.3 1415

Повторяем расчет

Уточняем коэффициент теплопроводности 1-го слоя:
13 EMBED Equation.3 1415
Уточняем температуру наружной поверхности 1-го слоя:
13 EMBED Equation.3 1415
Относительная погрешность расчёта:
13 EMBED Equation.3 1415

Окончательно получаем:
13 EMBED Equation.3 1415
Принимаем: Т1=1011 0С,
·1=0,345 м,
·1=1.48 Вт/мК.

1.2.2 Расчёт 2-го огнеупорного слоя.
По приложению 14 и таблице 3.10 выбираем к установке шамотный легковес ШЛ-0.9 (ГОСТ 5040-78) со следующими рабочими свойствами: Тпр=1270 13 EMBED Equation.3 1415,
·=0,291+23,3*10-5T Вт/мК.
Принимаем толщину слоя легковеса:
·2=0,575м
Задаём приближённое значение Т2=70013 EMBED Equation.3 1415
Рассчитаем коэффициент теплопроводности 2-го слоя:
13 EMBED Equation.3 1415
Уточняем температуру наружной поверхности 2-го слоя:

13 EMBED Equation.3 1415
Уточняем коэффициент теплопроводности 2-го слоя:
13 EMBED Equation.3 1415
Уточняем температуру наружной поверхности 2-го слоя:

13 EMBED Equation.3 1415
Относительная погрешность расчёта:
13 EMBED Equation.3 1415

Повторяем расчет
13 EMBED Equation.3 1415

13 EMBED Equation.3 1415
Относительная погрешность расчёта:
13 EMBED Equation.3 1415
Повторяем расчет
13 EMBED Equation.3 1415

13 EMBED Equation.3 1415

Принимаем: Т2=154 0С,
·2=0,575 м,
·2=0,43 Вт/мК.

1.2.3 Расчёт 3-го огнеупорного слоя.
Т.к. 154>70 0С, принимаем решение использовать асбузуритовую обмазку с;
·=0,156+17,5*10-5T Вт/м К
Рассчитаем коэффициент теплопроводности 3-го слоя:
13 EMBED Equation.3 1415
Толщина 3-го слоя:
13 EMBED Equation.3 1415
Принимаем:
·3=0,023 м,
·3=0,1756 Вт/мК.

Определение расчетного значения плотности теплового потока в окружающую среду

13 EMBED Equation.3 1415
Проверяем степень расхождения с принятым в расчетах значением q:
13 EMBED Equation.3 1415

13 EMBED Equation.3 1415

Расчет верен.
Суммарная толщина стены:
·ст2=
·1+
·2+
·3=0,345+0,575+0,023 =0,943 м, следовательно нижняя часть стенки печи больше верхней:
·ст2>
·ст1=0,943>0,813



1.3 Расчёт свода.
1.3.1 Расчёт 1-го огнеупорного слоя.
Внутренняя поверхность свода контактирует с кислой газовой фазой ( n=1,2) при
Тп.с. = 1585 оС. По таблице 3.7 [1] и приложению 13 [1] принимаем к установке хромитопериклазовый (ГОСТ 5381-93) со следующими рабочими свойствами:
Тпр=170013 EMBED Equation.3 1415,
·=2,04-38,4*10-5T Вт/мК
Принимаем толщину 1-го рабочего слоя
·1=0,23 м
Плотность теплового потока через свод в окружающую среду определяем по таблице 3.13 [1]: qос=4032 Вт/м2
Принимаем температуру наружной поверхности свода: Т’1=0,8*Твн=0,8*1585=1268оС;
Рассчитаем коэффициент теплопроводности 1-го слоя:
13 EMBED Equation.3 1415
Температура наружной поверхности 1-го слоя:
13 EMBED Equation.3 1415
Уточняем коэффициент теплопроводности 1-го слоя:
13 EMBED Equation.3 1415
Уточняем температуру наружной поверхности 1-го слоя:
13 EMBED Equation.3 1415
Относительная погрешность расчёта:
13 EMBED Equation.3 1415

Окончательно получаем:

13 EMBED Equation.3 1415
Принимаем: Т1=9740С,
·1=0,23 м,
·1=1,55 Вт/мК.

1.3.2 Расчёт 2-го огнеупорного слоя.
Выбираем в качестве 2-го (теплоизаляционного) слоя по приложению 16 [1] каолиновую ватусо следующими рабочими свойствами:
·=0,116 Вт/мК, Тпр=1100.
Рассчитаем толщину 2-го слоя:
13 EMBED Equation.3 1415
Принимаем:
·2=0,02 м,
·2=0,116 Вт/мК.
Суммарная толщина свода:
·СВ=
·1+
·2=0,23+0,02=0,25 м
Определяем плотность теплового потока от свода в окружающую среду:
13 EMBED Equation.3 1415

Ошибка плотности теплового потока:
13 EMBED Equation.3 1415
Расчёт верен.




1.4 Расчёт подины.
1.4.1 Расчёт 1-го огнеупорного слоя.
Так как основность расплава О=2,1 и температура Tвн=Трп-h*Пад.темп.=1157-1,03*105=1048,85 по приложению 13 [1]и табл. 3.7 [1] форстеритовый огнеупор (ГОСТ 14832-79) со следующими рабочими свойствами: Тпр=1450-1570єС,
·=3,5-1,86*10-3T Вт/мК.
Принимаем толщину 1-го слоя:
·1=0,46 м
По таблице 13 [1] определяем плотность теплового потока через под: 13 EMBED Equation.3 1415 Вт/м2 ;Tп=110 оС;
Предварительно принимаем температуру наружного слоя: Т’1=0,8*Твн=0,8*1061=839 оС;
Рассчитаем коэффициент теплопроводности 1-го слоя:
13 EMBED Equation.3 1415
Температура наружной поверхности 1-го слоя:
13 EMBED Equation.3 1415
Относительная погрешность расчёта:
13 EMBED Equation.3 1415
Уточняем коэффициент теплопроводности 1-го слоя:
13 EMBED Equation.3 1415
Уточняем температуру наружной поверхности 1-го слоя:
13 EMBED Equation.3 1415
Относительная погрешность расчёта:
13 EMBED Equation.3 1415
Окончательно получаем:
13 EMBED Equation.3 1415
Принимаем: Т1=709,35 0С,
·2=0,46 м,
·3=1,876 Вт/мК.

1.4.2 Расчёт 2-го огнеупорного слоя.
В качестве 2-го огнеупорного слоя по таблице 3.10 и приложению 13 выбираем шамотный огнеупор ШВ (ГОСТ 390-83) со следующими рабочими свойствами:
·=0,84+58*10-5*T Вт/мК, Тпр=1250-1400 оС.
Принимаем толщину слоя шамота:
·2=0,325 м.
Задаём температуру Т2=500 оС;
Рассчитаем коэффициент теплопроводности 2-го слоя:
13 EMBED Equation.3 1415
Уточняем температуру наружной поверхности 2-го слоя:
13 EMBED Equation.3 1415
Относительная погрешность расчёта:
13 EMBED Equation.3 1415

Уточняем коэффициент теплопроводности 2-го слоя:
13 EMBED Equation.3 1415
Уточняем температуру наружной поверхности 2-го слоя:
13 EMBED Equation.3 1415
Относительная погрешность расчёта:
13 EMBED Equation.3 1415
Уточняем коэффициент теплопроводности 2-го слоя:
13 EMBED Equation.3 1415
Уточняем температуру наружной поверхности 2-го слоя:
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
Окончательно получаем:
13 EMBED Equation.3 1415

Принимаем: Т2=331 0С,
·2=0,325 м,
·2=1,14 Вт/мК.

1.4.3 Расчёт 3-го теплоизоляционного слоя.
Для обеспечения заданной температуры наружной поверхности подины tпод. = 110 оС необходимо выполнить дополнительный теплоизоляционный слой. В качестве 3-го слоя по приложению 15 [1] принимаю диатомитовую обожженную крошку в засыпке: Тпр=900єС,
·=0,012+17,4*10-5T Вт/м К.
Рассчитаем коэффициент теплопроводности 3-го слоя:
13 EMBED Equation.3 1415
Рассчитаем толщину 3-го слоя:
13 EMBED Equation.3 1415
Принимаем:
·3=0,0083 м,
·3=0,05 Вт/мК.
Определение расчетного значения плотности теплового потока от пода в окружающую среду.
13 EMBED Equation.3 141513 EMBED Equation.3 1415;
13 EMBED Equation.3 1415
Ошибка плотности теплового потока:
13 EMBED Equation.3 1415
Расчёт верен.
Суммарная толщина пода:
·под=
·1+
·2+
·3=0,46+0,325+0,0083=0,7933 м.

Результаты расчета ограждения

Зоны ограждения
Слои


Рабочий
Второй
Третий
Четвертый

Стена над уровнем расплава
Хромитопериклазовый огнеупор
(ГОСТ 5381-93)

·=3150 кг/м3

·1=0,345 м
Т1=1356 0С
Шамотный легковес
ШКЛ 1,0
(ГОСТ 5040-78)

·=1000 кг/м3

·2=0,345 м
Т2=900
Шамотный легковес ШЛ-0,4 (ГОСТ 5040-78)

·=400 кг/м3

·3=0,115 м
Т3=134
Асбузурит

·4=0,008 м

Стена под уровнем расплава
Форстеритовый огнеупор
(ГОСТ 14832-79)

·=2820 кг/м3

·1=0,345 м
Т1=10110С
Шамотный легковес ШЛ-0,9
(ГОСТ 5040-78)

·=900 кг/м3

·2=0,575 м
Т2=1540С
Асбузурит

· 3=0,023 м


Свод
Хромитопериклазовый огнеупор
(ГОСТ 5381-93)
·=3150 кг/м3

·1=0,23 м
Т1=9740С
Каолиновая вата

·=200 кг/м3

·2=0,02 м
(ГОСТ 23619-79)



Подина
Форстеритовый огнеупор
(ГОСТ 14832-79)

·=2820 кг/м3

·1=0,46 м
Т1=709,350С
Шамотный огнеупор ШВ
(ГОСТ 390-83)

·=1980 кг/м3

·2=0,325 м
Т2=3310С
Диатомитовая засыпка

·=500 кг/м3

·3=0,0083 м





Часть 2. Расчет процесса сжигания топлива при заданных температурных условиях печи.
2.1 Расчет горения топлива.
Определяем режим сжигания мазута, если необходимо получить продукты сгорания при температуре 1585 0 С. Состав мазута (в массовых процентах): Wp = 8,5; Ap = 22,9; Cp = 63,8; Hp = 1,2; Sкp = 1,0; Sоргp = 0,7; N=0,6; Op = 1,3; Сжигание мазута производится при n=1,25,
Состав рабочей массы:
Sp = Sкp + Sоргp =1,0+0,7=1,7
Теоретически необходимый расход воздуха для полного сжигания 1 кг. мазута равен:
13 EMBED Equation.3 1415
Действительный расход воздуха:
13 EMBED Equation.3 1415
Теоретический выход продуктов сгорания:
13 EMBED Equation.3 1415
Действительный выход продуктов сгорания:
13 EMBED Equation.3 1415
Состав продуктов сгорания:
13 EMBED Equation.3 1415
Низшая теплота сгорания рабочего топлива:
13 EMBED Equation.3 1415
Удельная энтальпия продуктов сгорания при заданных условиях сжигания топлива и отсутствие предварительного подогрева топлива и воздуха
(при it =iв=0)
13 EMBED Equation.3 1415
Калориметрическая температура горения, соответствующая заданной по условию действительной температуре горения:
13 EMBED Equation.3 1415
По приложению 8 [1] определяем удельную энтальпию компонентов продуктов сгорания при калориметрической температуре:
13 EMBED Equation.3 1415
а затем удельную энтальпию продуктов сгорания расчетного состава при калориметрической температуре:
13 EMBED Equation.3 1415
Выбираем режим сжигания топлива:
Расчетом установлено, что 13 EMBED Equation.3 1415 Это значит, что обеспечить заданную температуру продуктов сгорания можно только при условии ввода в зону горения дополнительного количества теплоты за счет подогрева воздуха.
Необходимая температура подогрева воздуха:
13 EMBED Equation.3 1415
По приложению 8 [1] находим температуру воздуха соответствующую этому значению:
TB=302,3 0C13 EMBED Equation.3 1415
Для достижения заданной температуры продуктов сгорания, сжигание газа при коэффициенте расхода воздуха n=1,25 необходимо производить в воздухе, подогретом до температуры 13 EMBED Equation.3 1415=302,313 EMBED Equation.3 1415

Часть 3. Расчет теплового баланса.
Потери тепла в окружающую среду через ограждения копильника
13 EMBED Equation.3 1415
Площадь стен над уровнем расплава
13 EMBED Equation.3 1415 м2;
Площадь стен под уровнем расплава
13 EMBED Equation.3 1415 м2;
Площадь пода
13 EMBED Equation.3 1415м2
Площадь свода
13 EMBED Equation.3 1415 м2;
Потери тепла в окружающую среду:
13 EMBED Equation.3 1415 Вт;
13 EMBED Equation.3 14151518,23 кВт;
Потери тепла с уходящими газами:
Для того, чтобы определить потери тепла с уходящими газами, необходимо найти их удельную энтальпию при температуре отходящих газов То.г. = 1310 оС. Для этого используется прил.8 [1]:
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
Таким образом удельная энтальпия отходящих газов составит:
13 EMBED Equation.3 1415
Расход топлива:
13EMBED Equation.31415,
13EMBED Equation.31415
13EMBED Equation.31415
13EMBED Equation.31415
B=576 m3/ч
где B – расход топлива, м3/с или м3/ч
Тепловой баланс
Расчет статей баланса.
13EMBED Equation.31415 кВт;
13EMBED Equation.31415 кВт;
13 EMBED Equation.3 1415
QВ=0,16*7,5*398,6=478,32 кВт


Тепловой баланс печи.
Приход тепла
Расход тепла

№ статьи
Статья
Q, кВт
%
№ статьи
Статья
Q, кВт
%

1
Химическое тепло топлива
3620
88,3
1
Тепло в окружающую среду
1518,23
37

2
Тепло подогрева воздуха
478,32
11,7
2
Тепло отходящих газов
2594,18
63

Всего

4098,32
100
Всего

4112,41
100




Часть 4. Расчет сожигательного устройства.
Принимаем к установке 3 форсунки высокого давления т.к. ширина копильника 8,04. На каждую форсунку приходится GМ = 0,16/3 = 0,053 кг/с = 190,8 кг/ч
Данные для расчета:
Расход топлива на одну форсунку GМ = 0,053 кг/с
Количество распылителя в расчете на 1 кг мазута q = 1 кг/кг
Плотность мазута
·М = 900 кг/м3
Плотность воздуха
·Во = 1,29 кг/м3
Избыточное давление мазута на входе в форсунку 13 EMBED Equation.3 1415 = 2,2
·105 Па
Избыточное давление компрессорного воздуха 13 EMBED Equation.3 1415 = 3
·105 Па
Абсолютное давление рР = 4
·105 Па
Температура мазута ТМ = 363 К
Температура вентиляторного воздуха ТВ = 575,3 К
Температура распылителя ТР = 323 К
Объемный расход воздуха Vв= Vвд*Gм=7,5*0,053=0,3975 м3/с.



Расчет мазутной трубки.

Определяется скорость истечения мазута из сопла мазутной трубки:
13 EMBED Equation.3 1415
Определяется диаметр отверстия сопла мазутной трубки:
13 EMBED Equation.3 1415
Принимается толщина мазутной трубки
· = 3,5 мм, при этом ее наружный диаметр до начала конического сопла d2 = dM + 2
·
· = 4 + 2*3,5 = 11 мм. В пределах выходного конического сопла толщина стенки мазутной трубки уменьшается, и в выходном сечении
· = 3 мм, при этом d1 = dM + 2
·
· = 4 + 2*3 = 10 мм.

Расчет канала распылителя.

Определяется приведенная к нормальным условиям скорость распылителя в сечении канала, соответствующем критическому сечению сопла Лаваля:
13 EMBED Equation.3 1415

Определяется площадь канала распылителя в критическом сечении сопла Лаваля:
13 EMBED Equation.3 1415
Определяется внутренний диаметр канала распылителя в этом сечении:
13 EMBED Equation.3 1415




Вычисляется площадь канала распылителя в выходном сечении:
13 EMBED Equation.3 1415

Fвых. = А
·Fкр. = 1,548
·73,2
·10-6 = 1,13
·10-4 м2

Определяется внутренний диаметр канала распылителя в выходном сечении:
13 EMBED Equation.3 1415

Расчет смесителя.

Определяется плотность смесителя в выходном сечении канала:
13 EMBED Equation.3 1415
Определяется скорость распылителя в выходном сечении канала:
13 EMBED Equation.3 1415
Определяется суммарная кинетическая энергия мазута и распылителя в начальном сечении смесителя, отнесенная к 1 кг мазута:
13 EMBED Equation.3 1415
Определяется расход энергии на смешение, отнесенный к 1 кг мазута:
13 EMBED Equation.3 1415
Определяется средний радиус капли распыленного мазута:
13 EMBED Equation.3 1415
Определяется расход энергии на распыление 1 кг мазута:
13 EMBED Equation.3 1415
Определяется кинетическая энергия смеси мазута и распылителя в выходном сечении смесителя, отнесенная к 1 кг мазута:
13 EMBED Equation.3 1415
Определяется скорость смеси в выходном сечении смесителя:
13 EMBED Equation.3 1415
Определяется температура распылителя, в смеситель:
13 EMBED Equation.3 1415
Определяется удельная энтальпия мазута и распылителя в начальном сечении смесителя, отнесенная к 1 кг мазута:
iH = см
·Тм + сР
·q
·Твых. = 2000
·363 + 1000
·1
·235 = 961000 Дж/кг
Вычисляется повышение удельной энтальпии смеси в результате перемешивания и трения в пределах смесителя, отнесенное к 1 кг мазута:
iП = EН – Евых. – Ер = 48894 – 19125,6 – 58,7 = 29679,7 Дж/кг
Определяется температура смеси в выходном сечении смесителя:
13 EMBED Equation.3 1415
Определяется плотность смеси в выходном сечении смесителя:
13 EMBED Equation.3 1415
Определяется площадь выходного сечения смесителя:
13 EMBED Equation.3 1415
Определяется диаметр отверстия выходного сечения смесителя:
13 EMBED Equation.3 1415
Определяется наружный диаметр трубки смесителя:
dсм н. = dсм. + 2
·
· = 0,021 + 2
·0,003 = 0,027 мм

Расчет канала вентиляторного воздуха.

Определяется приведенная к нормальным условиям скорость воздуха на выходе из воздушного канала:
13 EMBED Equation.3 1415
Вычисляется площадь выходного сечения канала вентиляторного воздуха:
13 EMBED Equation.3 1415
Рассчитывается внутренний диаметр канала вентиляторного воздуха:
13 EMBED Equation.3 1415
По прил.12 выбирается к установке форсунка ФВД-200

Заключение

Результат расчета ограждений

Зоны ограждения
Слои


Рабочий
Второй
Третий
Четвертый

Стена над уровнем расплава
Хромитопериклазовый огнеупор
(ГОСТ 5381-93)

·=3150 кг/м3

·1=0,345 м
Т1=1356 0С
Шамотный легковес
ШКЛ 1,0
(ГОСТ 5040-78)

·=1000 кг/м3

·2=0,345 м
Т2=900
Шамотный легковес ШЛ-0,4 (ГОСТ 5040-78)

·=400 кг/м3

·3=0,115 м
Т3=134
Асбузурит

·4=0,008 м

Стена под уровнем расплава
Форстеритовый огнеупор
(ГОСТ 14832-79)

·=2820 кг/м3

·1=0,345 м
Т1=10110С
Шамотный легковес ШЛ-0,9
(ГОСТ 5040-78)

·=900 кг/м3

·2=0,575 м
Т2=1540С
Асбузурит

· 3=0,023 м


Свод
Хромитопериклазовый огнеупор
(ГОСТ 5381-93)
·=3150 кг/м3

·1=0,23 м
Т1=9740С
Каолиновая вата

·=200 кг/м3

·2=0,02 м
(ГОСТ 23619-79)



Подина
Форстеритовый огнеупор
(ГОСТ 14832-79)

·=2820 кг/м3

·1=0,46 м
Т1=709,350С
Шамотный огнеупор ШВ
(ГОСТ 390-83)

·=1980 кг/м3

·2=0,325 м
Т2=3310С
Диатомитовая засыпка

·=500 кг/м3

·3=0,0083 м









Результат расчета горения топлива

Для достижения заданной температуры продуктов сгорания рекомендуется подогревать мазут до температуры Тмазута=3000С,сжигание мазута необходимо проводить в воздухе, подогретом до температуры TB=673 0C. Для подогрева воздуха рекомендуется использовать керамический рекуператор.


Результат расчета теплового баланса и расхода топлива:

.
Приход тепла
Расход тепла

№ статьи
Статья
Q, кВт
%
№ статьи
Статья
Q, кВт
%

1
Химическое тепло топлива
3620
88,3
1
Тепло в окружающую среду
1518,23
37

2
Тепло подогрева воздуха
478,32
11,7
2
Тепло отходящих газов
2594,18
63

Всего

4098,32
100
Всего

4112,41
100



Расход топлива  В=0,16 кг/с




Результат расчета сожигательного устройства:

Принимаются к установке две форсунки высокого давления ФВД – 200, со следующими размерами:
Диаметр сопла отверстия мазутной трубки dМ = 0,004 м
Наружный диаметр мазутной трубки до начала конического сопла
d2 = 0,011 м
Наружный диаметр мазутной трубки в выходном сечении d2 = 0,010 м
Внутренний диаметр канала распылителя в критическом сечении сопла Лаваля dКР. = 0,0146 м
Внутренний диаметр канала распылителя в выходном сечении dВЫХ. = 0,0156 м
Диаметр отверстия выходного сечения смесителя dСМ. = 0,021 м
Наружный диаметр трубки смесителя dСМ. Н. = 0,027 м
Внутренний диаметр канала вентиляторного воздуха dВ. = 0,069 м.








Список литературы:

Сборщиков Г. С., Крупенников С. А., Теплотехника: расчет и конструирование элементов промышленных печей. №1710,- М.: «Учеба», 2004 г.178 с. [1]
Миткалинный В. И., Кривандин В. А. и др., Металлургические печи: атлас,- М,: «Металлургия», 1987 г.,384с.
Кривандин В. А., Белоусов В. В., Сборщиков Г.С. и др., Теплотехника металлургического производства т.2, -М.: «МИСИС», 2002 г.,607 с.





Национальный Исследовательский Технологический Университет
«МОСКОВСКИЙ ИНСТИТУТ СТАЛИ И СПЛАВОВ»
 
 
Институт металлургии, экологии и качества
 
 
Кафедра теплофизики и экологии металлургического производства
 
  
 
 
 
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
 
к курсовой работе по курсу: Теплотехника
тема курсовой работы: Проектирование копильника расплава
 
 
 
 
 
 
 
  
 
Группа: МЦМ – 07 – 3
Студент: Пулатов Ж.Х.
Вариант: №21
Руководитель: Сборщиков Г.С.
 
 







 
  
Москва 2009









13PAGE 142115


13 PAGE \* MERGEFORMAT 142415












Root EntryEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation Native

Приложенные файлы

  • doc 19069464
    Размер файла: 499 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий