Расчет вертикальной стены над уровнем расплава

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

«МОСКОВСКИЙ ИНСТИТУТ СТАЛИ И СПЛАВОВ»

КАФЕДРА ТЕПЛОФИЗИКИ И ЭКОЛОГИИ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА

КУРСОВАЯ РАБОТА

ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ТЕПЛОТЕХНИКА»

ТЕМА: РАСЧЁТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ КОПИЛЬНИКА РАСПЛАВА

Вариант 44

Работу выполнил: Рахимжонов З.Б

студент группыМЦМ – 07-1

Работу принял: Сборщиков Г.С.

МОСКВА 2010

Содержание

1. Задание……………………………………………………………………3

2. Конструирование ограждений печи……………………………………4

2.1 Расчет вертикальной стены над уровнем расплава…………...4

2.2 Расчет вертикальной стены под уровнем расплава…..………6

2.3 Расчет свода……………………………………………………..8

2.4 Расчет подины…………………………………………………..9

3. Расчет процесса сжигания топлива……………………………………..11

4. Расчет теплового баланса ……………………………………………….13

5. Расчет сожигательного устройства……………………………………..15

6. Заключение ………………………………………………………………17

7. Список литературы………………………………………………………18

1.

Копильник расплава заданного состава имеет площадь сечения A B и высоту в свету H. Высота уровня расплава h.

Для поддержания заданного уровня температуры расплава в рабочем пространстве копильника сжигается органическое топливо заданного состава.

Режим работы копильника – непрерывный.

Расчетная часть.

1.Разработать конструкцию ограждений печи.

2.Рассчитать процесс сжигания топлива при заданных температурных условиях печи.

3.Составить тепловой баланс копильника и определить расход топлива.

4.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 = 6499 мм

Длина копильника ……………………………………………. В = 18975мм

Высота копильника …………………………………………... Н = 2760мм

Высота уровня расплава ……………………………………….h = 892 мм

Свод печи …………………………………………………….... распорный

Температура продуктов сгорания ……………………………. = 1493

Температура отходящих газов ………………………………... = 1264

Температура расплава на поверхности ……………………… = 1111

Основность расплава …………………………………………. .О = 2.6

Падение температуры расплава по глубине ………………..... =105 град./м

Температура наружной стенки под уровнем расплава ……… t_ст.1= 70

Температура наружной стенки над уровнем расплава ……… t_ст.2 = 90

Температура наружной поверхности свода …………………...t_св.= 250

Температура наружной поверхности подины ………………...t_под.= 110

Температура окружающей среды ……………………………....t_о.с.= 20

Газовая среда внутри копильника кислая

Газообразное топливо состава:

Компонент	CO	H2	CH4	C2H6	H2S	N2
Содержание, % об.	10.4	9.3	17.0	1.7	59.7	1.9

Конструирование ограждений печи.

Расчет вертикальной стены над уровнем расплава

Tнаа

T2

T1

δ1

δ2

δ3

Tвн

Так как длина копильника 18975 мм, то для того, чтобы обеспечить прогрев всего пространства печи, необходимо установить горелки типа «труба в трубе», для которых значение коэффициента расхода воздуха равно n=1,15. В этом случае газовая среда внутри копильника является кислой. Исходя из этого и того, что рабочий слой в этой зоне имеет температуру внутренней поверхности и работает без теплосмен, определяем его материал. По табл.3.7[1] выбираем динасовый огнеупор и по прил.13[1] определяем его рабочие свойства: температуру начала деформации под нагрузкой , коэффициент теплопроводности и предельную рабочую температуру

По таблице 3.14 [1] выбираю толщину рабочего слоя: .

В соответствии с условием температура наружной поверхности стенки над уровнем расплава не должна превышать 90ºС. По таблице 3.13 [1] определяем плотность теплового потока от наружной поверхности верхней части стен:

при ;

Определяем температуру наружной поверхности рабочего слоя Т₁ огнеупора, приняв температуру внутренней поверхности

Для определения задаем приближенное значение

;

Тогда

Определяем уточненное значение

Сопоставляем расчетное значение с принятым значением :

Так как относительная погрешность расчета больше допустимой (5%), то проводим новую итерацию, положив

Сопоставляем последующее приближение с предыдущим :

Окончательно принимаем:

Приступаем к конструированию теплоизоляции ограждения, принимая предварительное решение выполнить ее двухслойной, предусмотрев в качестве материала второго слоя огнеупор-легковес и третьего слоя – теплоизоляционный материал. По приложению 14 [1], принимаем к установке во втором слое шамотный легковес ШКЛ-1.0 со следующими рабочими свойствами:

В качестве теплоизоляционного материала для третьего слоя по приложению 14 [1] выбираем шамотный ультралегковес ШЛ-0,4 со следующими рабочими свойствами:

Принимаем температуру на внешней границе второго слоя :

Толщина второго слоя δ₂ легковеса:

Выбираем толщину второго слоя: . Уточняем температуру на внешней границе второго слоя:

Окончательно получаем:

Определяем толщину третьего слоя

Принимаем толщину третьего слоя и находим температуру на его наружной поверхности:

По принятой толщине третьего слоя уточняем значения и :

Определяем относительную погрешность расчета:

Так как относительная погрешность расчета больше допустимой (5%), то проводим новую итерацию, положив :

Так как относительная погрешность расчета больше допустимой (5%), то проводим новую итерацию, положив :

Окончательно получаем:

Для обеспечения заданной температуры наружной поверхности стен необходимо выложить четвертый слой ограждения. По приложению 15[1] воспользуемся асбузурит мастичный со следующими рабочими свойствами:

По формуле определяем толщину четвертого слоя:

Проверяем правильность расчета, определяя значение плотности теплового потока, переносимого через сконструированную многослойную стенку в окружающую среду:

;

Проверяем степень расхождения с принятым в расчетах значением q:

Суммарная толщина вертикальной стены над уровнем расплава:

м