Тепловой расчёт конвейерной печи
производительностью Р=32т/час, для нагрева
заготовок из стали размером 180×180×2800
мм до температуры 1040 ℃ состав
газообразного топлива: 〖СН〗_4=57,8%;
Н_2=2,4%; 〖СО〗_2=11%; СО=28,8%;
n=1; 〖 t〗_возд=30
Курсовая работа: Тепловой расчет конвейерной печи
Введение:
Конвейерные печи широко используются в промышленности для нагрева заготовок до определенной температуры. В данной работе будет проведен тепловой расчет конвейерной печи, производительностью 32 тонны в час, для нагрева заготовок из стали размером 180×180×2800 мм до температуры 1040 ℃. Будут учтены состав газообразного топлива (СН4, Н2, СО2, СО), коэффициент избытка воздуха (n) и температура воздуха (t_возд).
Тепловой расчет:
1. Расчет количества тепла, необходимого для нагрева заготовок:
Для расчета количества тепла (Q) необходимо использовать следующую формулу:
Q = m * Cp * (T2 - T1),
где m - масса заготовок, Cp - удельная теплоемкость стали, T2 - конечная температура, T1 - начальная температура.
Масса заготовок (m) можно рассчитать следующим образом:
m = P * t,
где P - производительность печи, t - время нагрева.
Удельная теплоемкость стали (Cp) составляет около 0,46 кДж/кг*℃.
Подставляя значения, получаем:
m = 32 т/час * 1 час = 32 т,
Cp = 0,46 кДж/кг*℃,
T2 = 1040 ℃,
T1 = 0 ℃.
Q = 32 т * 1000 кг/т * 0,46 кДж/кг*℃ * (1040 ℃ - 0 ℃) = 15 104 000 кДж.
2. Расчет количества топлива, необходимого для нагрева заготовок:
Для расчета количества топлива (Q_топл) необходимо использовать следующую формулу:
Q_топл = Q / η,
где η - теплота сгорания топлива.
Теплота сгорания топлива (η) можно рассчитать следующим образом:
η = Q_газ / m_газ,
где Q_газ - теплота сгорания газа, m_газ - масса газа.
Теплота сгорания газа (Q_газ) для каждого компонента топлива можно найти в литературе или специализированных источниках. Для данной работы будем использовать следующие значения:
Q_газ(CН4) = 55,5 МДж/м³,
Q_газ(Н2) = 119,9 МДж/м³,
Q_газ(СО2) = 10,1 МДж/м³,
Q_газ(СО) = 10,1 МДж/м³.
Масса газа (m_газ) можно рассчитать следующим образом:
m_газ = V_газ * ρ_газ,
где V_газ - объем газа, ρ_газ - плотность газа.
Объем газа (V_газ) можно рассчитать следующим образом:
V_газ = V_печи * n,
где V_печи - объем печи, n - коэффициент избытка воздуха.
Плотность газа (ρ_газ) можно рассчитать следующим образом:
ρ_газ = m_газ / V_газ.
Подставляя значения, получаем:
V_печи = 180 мм * 180 мм * 2800 мм = 9 072 000 мм³ = 9,072 м³,
n = 1,
V_газ = 9,072 м³ * 1 = 9,072 м³.
Для расчета массы газа (m_газ) необходимо знать плотность каждого компонента газа. Для данной работы будем использовать следующие значения:
ρ_газ(CН4) = 0,717 кг/м³,
ρ_газ(Н2) = 0,0899 кг/м³,
ρ_газ(СО2) = 1,98 кг/м³,
ρ_газ(СО) = 1,25 кг/м³.
Подставляя значения, получаем:
m_газ(CН4) = 9,072 м³ * 0,717 кг/м³ = 6,508 кг,
m_газ(Н2) = 9,072 м³ * 0,0899 кг/м³ = 0,817 кг,
m_газ(СО2) = 9,072 м³ * 1,98 кг/м³ = 17,951 кг,
m_газ(СО) = 9,072 м³ * 1,25 кг/м³ = 11,34 кг.
Теперь можно рассчитать теплоту сгорания топлива (η) для каждого компонента газа:
η(CН4) = Q_газ(CН4) / m_газ(CН4) = 55,5 МДж/м³ / 6,508 кг = 8,52 МДж/кг,
η(Н2) = Q_газ(Н2) / m_газ(Н2) = 119,9 МДж/м³ / 0,817 кг = 146,7 МДж/кг,
η(СО2) = Q_газ(СО2) / m_газ(СО2) = 10,1 МДж/м³ / 17,951 кг = 0,563 МДж/кг,
η(СО) = Q_газ(СО) / m_газ(СО) = 10,1 МДж/м³ / 11,34 кг = 0,891 МДж/кг.
Теперь можно рассчитать количество топлива (Q_топл) для каждого компонента газа:
Q_топл(CН4) = Q / η(CН4) = 15 104 000 кДж / 8,52 МДж/кг = 1,77 т,
Q_топл(Н2) = Q / η(Н2) = 15 104 000 кДж / 146,7 МДж/кг = 0,103 т,
Q_топл(СО2) = Q / η(СО2) = 15 104 000 кДж / 0,563 МДж/кг = 26,8 т,
Q_топл(СО) = Q / η(СО) = 15 104 000 кДж / 0,891 МДж/кг = 16,9 т.
Общее количество топлива (Q_топл_общ) можно рассчитать следующим образом:
Q_топл_общ = Q_топл(CН4) + Q_топл(Н2) + Q_топл(СО2) + Q_топл(СО) = 1,77 т + 0,103 т + 26,8 т + 16,9 т = 45,573 т.
Вывод:
В результате проведенного теплового расчета конвейерной печи, производительностью 32 тонны в час, для нагрева заготовок из стали размером 180×180×2800 мм до температуры 1040 ℃, было получено, что необходимое количество тепла составляет 15 104 000 кДж. Для обеспечения этого количества тепла необходимо использовать газообразное топливо в следующих количествах: 1,77 т СН4, 0,103 т Н2, 26,8 т СО2 и 16,9 т СО.
