Для бакалавров-теплофизиков

Вопросы к госэкзамену по курсам

«Общая теория тепловой работы и конструкции печей» и

«Теория и практика теплогенерации»

для бакалавров-теплофизиков.

1. Заготовки из углеродистой стали нагреваются в камерной печи от температуры tм.нач.= °С, до температуры tм.кон.= °С. Масса металла Gм= Т. Коэффициент полезного действия печи η= .

Определить тепловую мощность печи, абсолютный и удельный расход топлива, если печь отапливается природным газом с Q = кДж/м³. Время нагрева садки составляет = часов.

2. Удельный расход условного топлива в= , теплота сгорания газа Q = кДж/м³, производительность печи Рм= кг/с.

Определить общую тепловую мощность печи и расход топлива.

3. Плотность теплового потока на металл qм= Вт/м². Поверхность нагреваемого металла Fм= м². Теплота сгорания топлива Q = кДж/м³. Коэффициент полезного действия печи η= .

Найти абсолютный и удельный расход топлива, если производительность печи составляет Рм= кг/с.

4. Полезная затрата теплоты м= кВт, что составляет 40% от общей тепловой мощности Qобщ. Теплота подогретого воздуха составляет 20% от Qобщ. Теплота сгорания топлива Q = кДж/м³. Потери теплоты с уходящими газами и химическим недожогом Q2+3=50% от общего прихода теплоты Qприх. Потери теплоты в окружающее пространство Q5=16,7% от Qприх.

Составить тепловой баланс печи в абсолютных и относительных (%) единицах. Определить расход топлива.

5. Камерная печь была оснащена горелками ГНП и центральным рекуператором, который подогревал воздух до температуры t в= °С. Горелки ГНП заменили на рекуперативные скоростные, с подогревом в них воздуха до t в= °С.

Как изменится расход топлива после модернизации печи, если в исходном варианте он составлял B = м³/с. При этом Q = кДж/м³, коэффициент избытка воздуха α= и общий приход теплоты в печь остался без изменения.

6. Методическая печь имеет следующие показатели работы:

- производительность P = Т/ч;

- время нагрева металла τ = ч;

- расход топлива B = м³/с;

- теплота сгорания газа Q = кДж/м³.

В результате замены горелок произошла интенсификация теплообмена в рабочем пространстве, и производительность печи возросла на 20%, а удельный расход топлива снизился на 15%.

Определить новый абсолютный В” и удельный в” расход топлива и новое время нагрева металла τ”. Изменение указанных параметров работы печи выразить в %%.

7. Изобразить продольное сечение 3-хзонной толкательной методической печи с торцевым отоплением и двусторонним нагревом металла. В соответствии со схемой печи изобразить температурный и тепловой режимы печи. Расход топлива на всю печь B = м³/ч.

Распределить расход топлива по зонам и выбрать горелки при условии, что все зоны имеют торцевое отопление и количество горелок в каждой зоне 4 штуки. Давление газа перед горелками Pг = кПа, а воздуха - Pв = кПа. Печь отапливается газом с Q = кДж/м³, коэффициент избытка воздуха α= .

8. Двухслойная стенка печи состоит из огнеупорного слоя толщиной S1= мм с коэффициентом теплопроводности λ1= Вт/м.К и теплоизоляционного слоя толщиной S2= мм c λ2= Вт/м.К. Стенку печи заменили на однослойную из волокнистых блоков толщиной S= мм с λ= Вт/м.К. Температура на внутренней поверхности стенки в обоих случаях tвн= °С, а температура наружной поверхности в исходном варианте t’нар= °С, а во втором варианте – t”нар= °С.

Рассчитать теплопотери 1м² стенки в обоих случаях. Изобразить графики распределения температур по толщине стенки. Определить уменьшение теплопотерь в %%.

9. Двухслойная стенка печи состоит из огнеупорного слоя шамотного кирпича с коэффициентом теплопроводности λ1= Вт/м.К и теплоизоляционного слоя с λ2= Вт/м.К. Температура внутренней поверхности стенки tвн= °С, а наружной tнар= °С.

Рассчитать толщину слоев стенки и подобрать эти толщины кратными стандартному кирпичу 230*113*65 мм.

10. Проходная нагревательная печь имеет температуру рабочего пространства tp= °С. Заготовки нагреваются от температуры tм.н= °С до температуры поверхности tп.кон= °С. Диаметр заготовки d= мм. Приведенный коэффициент излучения Cг.к.м.= Вт/м².К , угловой коэффициент с металла на стенки φм.ст= . Доля конвекции по отношению к излучению составляет 30%. Плотность металла ρм= кг/м³, теплопроводность λм= Вт/м.К, теплоемкость см= Дж/кг.к.

Рассчитать время нагрева заготовки.

11. Камерная печь с tp= °С загружена заготовками массой Gм= кг. Печь отапливается природным газом с Q = кДж/м³ и оснащена инжекционными горелками. К.П.Д. печи η= . Металл нагревается от tм.н= °С до tм.кон= °С.

Составить тепловой баланс печи и определить основные показатели ее тепловой работы, если известно, что время нагрева садки τ= ч, площадь активного пода Fа.п= м².

12. Методическая печь отапливается природным газом с Q = кДж/м³. Удельный расход условного топлива в= кг у.т/Т. Производительность печи Рм= Т/ч. Стальные заготовки нагреваются от tм.н= °С до tм.кон= °С. Удельная производительность печи Ра.п= кг/м².ч. Воздух для горения газа подогревается в рекуператоре до tв= °С, угар металла 1,5%.

Составить тепловой баланс печи.

13. Камерная печь отапливалась смесью коксового и доменного газов с Q = кДж/м³. В результате модернизации печи ее перевели на отопление природным газом с Q = кДж/м³.

Как изменятся расходы газа, воздуха и продуктов горения после модернизации, если в первом варианте расход газа составлял B’= м³/ч. Коэффициент избытка воздуха в обоих случаях α= , а тепловая мощность печи Qобщ осталась без изменения. Определить указанные изменения в %%.

14. Томильная зона методической печи обогревается горелками ГР, которые сжигают природный газ с Q = кДж/м³. Количество горелок – 24 шт. Расход газа на все горелки B’= м³/ч.

Выбрать типоразмер горелок. Тепловую мощность зоны увеличили на 40%. Как изменится типоразмер горелок, если их количество останется прежним?

15. Проходная нагревательная печь отапливается газом с Q = кДж/м³, сжигаемым с холодным воздухом в горелках ГНП. Расход газа B’= м³/ч, α= . Горелки заменили на рекуперативные с подогревом воздуха до tв= °С.

Рассчитать экономию топлива от модернизации, если приход тепла в печь остался неизменным.

16. Химический состав сухого природного газа, %: СН = ; С2Н = ; СО = ; N = %. Влагосодержание газа g= г/м³с.г. Найти влажный состав газа, рассчитать низшую теплоту сгорания Q . При этой Q , удельном расходе в= кг у.т/Т и производительности печи Рм= кг/с. Найти расход топлива. Как изменится удельный расход топлива, если абсолютный расход увеличится на 20%, а производительность увеличится на 30%.

17. Камерная печь отапливается природным газом с Q = кДж/м³, сжигаемым в горелках с холодным воздухом. Печь футерована кирпичом. Металл в печи нагревается от tм.н= °С до tм.кон= °С (сталь углеродистая). Производительность печи Рм= кг/с, печь расходует м³/ч газа. Угар металла Руг= %; Vα= м³/м³. Кирпичную футеровку заменили на волокнистую, при этом потери тепла в окружающую среду Q5+6=40% уменьшились на 50%. Производительность печи не изменилась.

Как изменится расход топлива в результате модернизации футеровки.

18. Проходная нагревательная секционная печь отапливается смесью коксового и доменного газов с Q = кДж/м³, сжигаемого в горелках ГНП с α= . Температура подогрева воздуха tв= °С. Производительность печи Рм= Т/ч. Удельный расход условного топлива в= кг у.т/Т. К.П.Д. печи η = %; Q2= % от Qприх.

Составить тепловой баланс печи в абсолютных и относительных (%%) единицах.