![]() КАТЕГОРИИ:
АстрономияБиологияГеографияДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
|
Исходные данные. Секундный объем продуктов горения на входе в регенератор, /с:Емкость печи – 300 т. Секундный объем продуктов горения на входе в регенератор, V’п.г. = 11,0. Состав продуктов горения на входе в насадку, %: CO2 =13 ,0; H2O = 15,0; O2 = 2,0; N2 = 70,0. Секундный расход подогреваемого воздуха на входе в поднасадочное пространство регенератора, Температура подогрева воздуха на выходе из регенератора: t”в = 1050 Температура воздуха начальная: t’в = 45 Температура продуктов горения на входе в насадку: t’п.г. = 1500 Размеры ячейки регенератора: d = 0,18 м (180 Толщина кирпича: Ширина камеры регенератора: В = 6,2 м. Отношение ширины насадки к её длине: Принять тип насадки однооборотный, состоящий из верхней форстеритовой части, выложенной по системе Каупер и нижней шамотной, выложенной по системе Сименс. Принять, что одну треть тепла воздух получает от форстеритовой и шамотной частей. Необходимо определить высоту насадки, в том числе её форстеритовой и шамотной частей.
Принимаем период полуцикла теплообмена:
Из заданного соотношения рассчитаем длину регенератора:
Тогда площадь поперечного сечения камеры составит:
Определяем удельное живое сечение насадки по формуле:
Сечение для прохода продуктов горения (воздуха):
1.Удельная поверхность нагрева. Форстеритовой части (система Каупер):
Шамотной части (система Сименс):
где h = 0,115 – высота кирпича, м;
Количество тепла, полученное воздухом за полуцикл теплообмена: где Количество тепла, выносимое продуктами горения в регенератор:
где Теплоемкость газов при
2. Количество воздуха, подсосанное насадками Принимаем, что суммарный подсос воздуха на тракте насадки равен 20% от количества продуктов горения, входящих в насадку. Принимаем, что форстеритовая и шамотная части насадки подсасывают одинаковое количество воздуха. Тогда количество воздуха, подсосанное форстеритовой частью насадки:
шамотной частью насадки:
3. Состав и количество продуктов горения В этом случае состав и количество продуктов горения за форстеритовой частью:
СО2 Н2О О2 N2 Всего: 12,089 100
Состав и количество продуктов горения за шамотной частью, т.е. на выходе из насадки:
СО2 Н2О О2 N2 Всего: 13,18 100
4. Количество тепла, отданное насадками воздуху Количество тепла, отданное форстеритовой частью насадки воздуху:
Количество тепла, отданное шамотной частью насадки воздуху:
Количество тепла в продуктах горения после форстеритовой части насадки. Принимаем, что регенератор теряет в окружающее пространство за счет теплопроводности через стены 10% тепла, идущего с продуктами горения, причем форстеритовая часть теряет 50% и шамотная часть – 50%.
Количество тепла в продуктах горения после шамотной части насадки (на выходе из регенератора): = 1671280,16 ккал/пер. 5. Расчет энтальпии продуктов горения Строим It диаграмму для продуктов горения. Для этого через определенные интервалы задаемся температурой и при каждом её значении определяем энтальпию продуктов сгорания, по их составу и табличным значениям составляющих компонентов. Таблица 2.1 – Расчет энтальпии продуктов горения для форстеритовой насадки
Таблица 2.2 – Расчет энтальпии продуктов горения для шамотной насадки
Определяем энтальпию и температуру продуктов сгорания. Энтальпия продуктов сгорания после форстеритовой части:
По It – диаграмме это соответствует температуре Энтальпия продуктов сгорания после шамотной части (на выходе из насадки):
По It – диаграмме это соответствует температуре Энтальпия и температура воздуха на границе форстеритовой и шамотной частей насадки:
По приложению А, методом интерполирования для полученного значения энтальпии воздух будет иметь температуру Рассчитаем средний перепад температур форстеритовой части насадки:
Аналогично рассчитываем средний перепад температур для шамотной части насадки:
6. Скорость воздуха в насадках Скорость воздуха в насадке составит:
Скорость продуктов горения в насадке. На входе в форстеритовую часть:
На выходе из шамотной части (на выходе из насадки):
7. Коэффициенты теплоотдачи конвекцией Определяем коэффициенты теплоотдачи конвекцией для различных теплоносителей. Для форстеритовой части насадки, выложенной по системе Каупер, коэффициент теплоотдачи конвекцией определяется по формуле:
Для шамотной части насадки, выложенной по системе Сименс (Т – образным кирпичом) коэффициент теплоотдачи определяем по формуле Кистнера:
где W0 – скорость соответствующего теплоносителя на данном горизонте, м/с; dэ – эквивалентный диаметр ячейки, dэ = 0,2 м; Т – абсолютная температура теплоносителя на данном горизонте, К. Верх форстеритовой части. Для продуктов горения:
Для воздуха:
Низ форстеритовой части. Для продуктов горения:
Для воздуха:
Верх шамотной части. Для продуктов горения:
Для воздуха:
Низ шамотной части. Для продуктов горения:
Для воздуха:
8.Степень черноты продуктов горения по горизонтам насадки Определяем степень черноты продуктов горения по горизонтам насадки. Для форстеритовой части, выложенной сплошными каналами по системе Каупер эффективная длина луча, определяется по формуле:
Для шамотной части насадки эффективная длина луча определится по формуле: где Vп – объем пустот 1 Vп = 1–Vк;
Vк – объем насадки: Vп = 1–0,3503 = 0,6497
Степень черноты продуктов горения определяем по формуле: где
Степень черноты находим, рассчитав произведение парциального давления данного газа на Для верха форстеритовой части:
при
при
Для низа форстеритовой части насадки:
при
Для той же температуры
Для верха шамотной части насадки:
при
Для той же температуры
Для низа шамотной части насадки:
при
При той же температуре
Определяем эквивалентную толщину кирпича. Для форстеритовой части насадки, выложенной по системе Каупер: где
Для шамотной части насадки, выложенной по системе Сименс:
9.Суммарный коэффициент теплоотдачи Определяем суммарный коэффициент теплоотдачи отдельно для форстеритовой и шамотной частей насадки для верха и для низа каждой из них. Для форстеритовой части насадки. Для верха насадки коэффициента теплоотдачи излучением от дымовых газов к насадке:
где
где
Приведенную выше систему уравнений решаем графически. Для чего определяем все величины, входящие в эти уравнения:
Так как коэффициент теплоотдачи
Выполним расчет величины «В» для температуры Выражение в фигурных скобках является функцией только критерия Фурье
Удельная масса форстерита
Подсчитываем значение правой и левой частей второго уравнения системы двух уравнений. Левая часть равна:
Правая часть равна: = 1619,88 Полученный результат показывает, что нужно задаваться большим значением температуры поверхности. Принимаем
Левая часть уравнения:
Правая часть уравнения:
Используя полученные результаты расчетов для принятых значений температур 1450 Полученные прямые пересекаются в точке с температурой 1472,18
Проверяем это значение.
Левая часть уравнения:
Правая часть уравнения:
Совпадение считаем допустимым.
Суммарный коэффициент теплоотдачи для верха форстеритовой части насадки:
Определяем суммарный коэффициент теплоотдачи для низа форстеритовой насадки по вышеприведенной схеме расчета для верха насадки.
Задаемся
Левая часть уравнения:
Правая часть уравнения: Задаемся меньшим значением температуры поверхности
Левая часть уравнения:
Правая часть уравнения:
По полученным данным в масштабе проводим соответствующие прямые на рисунке 2.4. На пересечении прямых находим для низа форстеритовой насадки Проводим проверку найденного значения
Левая часть уравнения:
Правая часть уравнения:
Совпадение допустимое. Суммарный коэффициент теплоотдачи для низа форстеритовой части насадки:
Суммарный коэффициент теплоотдачи за полуцикл теплообмена от дымовых газов к воздуху определяется по формуле:
Значение функции в фигурной скобке от критерия
Для верха насадки:
Для низа насадки:
Средняя величина коэффициента теплоотдачи для форстеритовой части насадки:
Для верха шамотной части насадки суммарный коэффициент теплоотдачи определяем по методике аналогичной для форстеритовой части. Исходные данные для решения системы уравнений:
Задаемся
Подсчитываем величины «В» для температуры Значение физических констант шамота:
Удельная масса шамота
По приложению Г, кривая 1 находим Ф([…]) = 0,572;
Левая часть уравнения:
Правая часть уравнения:
Полученный результат показывает, что нужно задаться большим значением Принимаем
Левая часть уравнения:
Правая часть уравнения:
Построенные по полученным значениям Проверяем это значение:
Левая часть уравнения:
Правая часть уравнения:
Совпадение допустимое.
Суммарный коэффициент теплоотдачи для верха шамотной части насадки:
Определяем суммарный коэффициент теплоотдачи для низа шамотной части насадки.
Задаемся
Левая часть уравнения:
Правая часть уравнения:
Полученный результат показывает, что нужно задаться меньшим значением
Левая часть уравнения:
Правая часть уравнения:
Построенные по полученным данным Проверяем это значение.
Левая часть уравнения:
Правая часть уравнения:
Совпадение допустимое.
Суммарный коэффициент для низа шамотной части насадки:
Определяем суммарный коэффициент теплоотдачи. Для верха насадки:
Для низа насадки:
10. Поверхность нагрева насадок и их размеры Определяем поверхность нагрева насадки и ее размеры. Поверхность нагрева форстеритовой части:
Высота форстеритовой части:
Поверхность нагрева шамотной части:
Высота шамотной части:
Суммарная высота насадки:
Коэффициент стройности насадки:
Список использованной литературы
1. Методические указания к выполнению курсового проекта по дисциплине «Теплотехника и нагревательные устройства» (для студентов специальности 6.090401) «Расчет регенератора мартеновской печи» / Сост.: Ю.Н. Тарусин, А.Н. Романчук, С.В. Семирягин – Алчевск: ДГМИ, 2002. – 39 с.
|