步進(jìn)式加熱爐設(shè)計計算_模板.doc

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1、步進(jìn)式加熱爐設(shè)計計算2.1熱工計算原始數(shù)據(jù)(1)爐子生產(chǎn)率：p=245t/h(2)被加熱金屬：1)種類：優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼(20#鋼)2)尺寸：250×2200×3600(mm)(板坯)3)金屬開始加熱(入爐)溫度：t始=20℃4)金屬加熱終了(出爐)表面溫度：t終=1200℃5)金屬加熱終了(出爐)斷面溫差：t≤15℃(3)燃料1)種類：焦?fàn)t煤氣2)焦?fàn)t煤氣低發(fā)熱值：Q低溫=17000kJ/標(biāo)m33)煤氣不預(yù)熱：t煤氣=20℃表1-1焦?fàn)t煤氣干成分(%)成分焦?fàn)t煤氣3.10.42.9957.925.41.3(4)出爐膛煙氣溫度：t廢膛=800℃(

2、5)空氣預(yù)熱溫度(燒嘴前)：t空=350℃2.2燃燒計算2.2.3計算理論空氣需要量L0把表2-1中焦?fàn)t煤氣濕成分代入=2.2.4計算實際空氣需要量Ln查《燃料及燃燒》，取n=1.1代入標(biāo)m3/標(biāo)m3實際濕空氣消耗量==6.0999標(biāo)m3/標(biāo)m32.2.5計算燃燒產(chǎn)物成分及生成量標(biāo)m3/標(biāo)m3=0.4231標(biāo)m3/標(biāo)m3標(biāo)m3/標(biāo)m3=1.2526標(biāo)m3/標(biāo)m3標(biāo)m3/標(biāo)m3=3.7507標(biāo)m3/標(biāo)m3標(biāo)m3/標(biāo)m3=0.0897標(biāo)m3/標(biāo)m3燃燒產(chǎn)物生成總量標(biāo)m3/標(biāo)m3燃燒產(chǎn)物成分將燃燒產(chǎn)物生成量及成分列于下表表2-2焦?fàn)t煤氣燃燒產(chǎn)物生成量

3、（標(biāo)m3/標(biāo)m3）及成分（%）成分名稱合計生成量（標(biāo)m3）0.42311.25263.75070.08975.5161體積含量（%）7.670322.708167.99551.62611002.2.6計算煤氣燃燒產(chǎn)物重度按燃燒產(chǎn)物質(zhì)量計算把表2-2中燃燒產(chǎn)物體積百分含量代入Kg/m3=1.2063Kg/m32.2.7計算燃料理論燃燒溫度由t空=350℃，查《燃料與燃燒》表得C空=1.30kJ/標(biāo)m3，由《燃料與燃燒》P38,得燃燒室(或爐膛)內(nèi)的氣體平衡壓力接近1個大氣壓(大多數(shù)工業(yè)爐如此),那么式中各組分的分壓將在數(shù)值上與各組分的成分相等)即

4、..所以,由《燃料與燃燒》附表8,附表9,得,所以所以誤差在誤差范圍內(nèi)，故不必再假設(shè)。因此，可滿足步進(jìn)式加熱爐加熱工藝要求2.3爐膛熱交換計算2.4金屬加熱計算金屬加熱計算是連續(xù)加熱爐全部熱工計算的核心。按爐子有效長度分成三個區(qū)段(即預(yù)熱段、加熱段、均熱段)分別進(jìn)行計算。計算方法簡述如下：預(yù)熱段和加熱段采用熱流等于常數(shù)的邊界條件求解。均熱段計算有兩種方法①根據(jù)經(jīng)驗直接確定均熱段實底段長度。②選定均熱度求均熱時間。后一種方法用于均熱床架空的時候，它與實際情況相差很大，應(yīng)根據(jù)經(jīng)驗修正。2.4.1均熱段該金屬加熱開始時，斷面溫度呈拋物線分布（《設(shè)計手

5、冊下》，P89），取出爐時，鋼的斷面溫差為10℃，采用拋物線的理想平均值求法。加熱終了時，鋼坯的平均溫度在此溫度下，鋼的導(dǎo)熱系數(shù)求熱流密度式中：S—鋼材厚度（m），對于雙面加熱，厚度取，均熱段爐氣溫度=1201.46℃前面假設(shè)溫度為1250℃，誤差為＜5%故不必再重新假設(shè)。求熱焓在1193℃時，Cp=0.68716kJ/(kg﹒℃)熱焓i=Cp*t=1193.33*0.68716=820.0109kJ/kg2.4.2加熱段設(shè)加熱段加熱終了時，金屬斷面溫差=50℃（1）鋼坯平均溫度（2）加熱段末端鋼坯表面熱流查設(shè)計手冊，在1167℃時，（3）加熱

6、段爐氣溫度與前面假設(shè)爐氣溫度1300℃僅相差20℃誤差＜5%故不必再假設(shè)。（4）均熱度式中：—均熱度—金屬均熱開始時的表面與中心溫度差—金屬均熱終了時的表面與中心溫度差因為查《鋼鐵廠工業(yè)爐設(shè)計參考資料》P288，圖8—25，對于大平板：=0.2時，所以（5）加熱段內(nèi)鋼坯熱焓加熱段內(nèi)鋼坯平均溫度1167℃，查表Cp=0.6894kJ/(kg﹒℃)2.4.3燃料利用系數(shù)及鋼坯熱焓分配(1)加熱段燃料利用系數(shù)式中：，，，，，，代入得：=0.42（2）爐膛燃料利用系數(shù)本設(shè)計中只預(yù)熱助燃空氣，所以上式可以寫為=0.6606(3)金屬在爐膛中的總熱焓增量(

7、4)金屬在預(yù)熱段的熱焓增量式中：，加熱段向預(yù)熱段輻射熱量；q—輻射熱流，一般q=100000～130000千卡/m3，這里取q=110000千卡/m3；F—界面面積；F=(5)求金屬平均溫度設(shè)t均3=550℃，查《火焰爐設(shè)計計算參考資料》表3-3得，cP=0.5736kJ/(kg﹒℃)則5%設(shè)計值與計算值相差很小，因此不必重算。2.4.4預(yù)熱段熱流及加熱時間（1）預(yù)熱段始端熱流（2）預(yù)熱段末端熱流式中：—加熱段導(dǎo)來輻射系數(shù)，=10.20—加熱段爐氣溫度，=1261.64℃t均3—加熱段始端鋼坯加熱溫度，t均3=525.4358℃S—熱透深度，S

8、=0.125m查《火焰爐設(shè)計計算參考資料》表3-1得，t均3=525.4358℃時，對上式采用順序漸進(jìn)法求解:首先令，代入上式得，反復(fù)迭代，得，這里取