Министерство  образования и науки Российской Федерации

Ивановский  государственный энергетический университет

Кафедра теплофизики и энергетики высокотемпературных  процессов

 
 
 

 
 
 

Организация испытаний нагревательной щелевой печи с размерами пода 1,276 Х 0,812 м 

Пояснительная записка к курсовой работе

по  курсу «Организация испытаний ТТУ»  
 
 
 

Выполнил: студент гр. V-14^x

                  Долинин Д.А.                                                                             Проверил: к.т.н., доц.

                  Гнездов Е.Н. 

                          
 

Иваново 2004

 
 

Оглавление 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

   1. Формулировка задачи  испытаний

   Задачей испытания является составление  теплового баланса кузнечной  нагревательной щелевой печи и оценка погрешностей, определение статей теплового баланса. 

   2. Разработка методики испытаний 

   2.1. Описание конструкции и режима работы 

    Кузнечная печь с площадью пода 1,05 предназначена для нагрева прутков под высадку на ГКМ.

    Режим работы печи зависит от марки стали. В печи нагревается легированная сталь, следовательно, скорость нагрева ограничена возникающими в металле температурными напряжениями. Нагрев прутков осуществляется в два периода:

 1) Металл нагревается при пониженной температуре газа до тех пор, пока температура в  тепловом центре металла не достигнет 500 ;

 2) После этого металл нагревают при максимальной температуре газа.

    Производительность  печи 420 кг/ч. Металл нагревается до температуры 1180 . Температура подогрева воздуха 350 . Воздух подогревается в радиационном щелевом рекуператоре.

    Фундамент печи выполнен из бетона. Предусмотрена  защита фундамента от воздействия высоких  температур, для того, чтобы его температура не превышала 200 , между фундаментом и каркасом оставляется воздушный зазор.

Каркас  печи металлическая конструкция, выполняющая 2 функции:

 1) воспринимает и передает и передает на фундамент вес его основных частей;

 2) воспринимает усилия со стороны футеровки и обмуровки при тепловом расширении в процессе эксплуатации.

    Для эксплуатации печи используется рамный жесткий каркас, изготовленный из сортового проката цельносварным. Стойки и прогоны выполнены из двутавров и швеллеров.

В печи использована 3-х слойная обмуровка  пода и 2-х слойная - стен и свода (огнеупорный  слой-огнеупор легковес и теплоизоляция). Примем шамот А, шамот Б-теплоизоляторы. Для отопления печи используются 2 туннельные горелки типа БУГ-2 (блок управления горелками). С помощью этих горелок разогревается кладка, и получаем распределённый радиационный нагрев металла.

      Печь имеет рабочие пространство  с размерами пода 1,28*0,81м; площадью пода 1,05 и длинной1280мм. Форма свода - арочная(R=1276мм). Продукты горения отводятся из рабочего пространства печи по дымоотводящим каналам в дымовую трубу, перед этим отдавая часть теплоты нагреваемому в щелевом рекуператоре воздуху.

    

   2.2. Тепловой баланс  рабочего пространства  печи

   Тепловой  баланс рассчитывается по результатам  испытания для рабочего пространства печи с учетом подогрева воздуха  в рекуператоре. Граница составления теплового баланса – внешние размеры обмуровки речи. Печь работает в стационарном режиме. Статьи теплового баланса измеряются в кВт. Для данной печи тепловой баланс имеет вид:

   

,кВт,

   где

    - химическая теплота топлива;

    - физическое тепло воздуха;

    - тепло экзотермических реакций;

    - тепло, затраченное на нагрев  металла;

    - потери тепла с уходящими газами;

    - тепло, уносимое охлаждающей  водой;

    -потери тепла излучением  через открытое окно печи;

    - потери тепла теплопроводностью  через обмуровку печи. 

   Приходные статьи теплового баланса

   По  результатам опытов приходные статьи теплового баланса печи рассчитываются по следующим формулам.

• Химическая теплота топлива

   

, кВт,

        где - расход топлива, ;

    ^{- низшая теплота  горения топлива,  кДж/м3 .}

• Физическое тепло воздуха

   

, кВт,

   где    – расход воздуха на горение, ;

    - температура воздуха,  ;

      - теплоемкость воздуха,  .

• Тепло экзотермических реакций окисления Fe (на 90-95% до FeO в слабоокислительной среде) и примесей (Si, C, Mn) для малоуглеродистой стали

   

, кВт

    - средняя величина угара металла  в процессе нагрева, кг/(м²с);

    - обогреваемая поверхность металла, ;

   5652 - тепловой эффект реакции окисления металла, кДж/кг.

    - масса сгоревшего металла с обогреваемой поверхности заготовки за время нагрева (принимается равной 2% от массы обогреваемого металла).

   1) время  нагрева принимаем равным 3600 секунд;

   2) площадь  обогреваемого металла при нагреве двух заготовок с размерами: диаметр 160 мм,

   длина ,

   

, м²;

   3) производительность  печи по паспорту 420 кг/ч, отсюда

   

    , кг/с.

   Таким образом, сумма приходных статей будет равна:

   

, кВт. 

   Расходные статьи теплового баланса

   По  результатам опытов расходные статьи теплового баланса печи рассчитываются по следующим формулам:

• Тепло, затраченное на нагрев металла

   

, кВт,

где - производительность печи, кг/ч;

    - теплоемкость металла,  ;

    - конечная температура нагрева металла, ;

     - начальная температура нагрева металла, .

• Потери тепла с уходящими газами

   

, кВт,

   где  - температура уходящих газов, ;

    - теплоемкость уходящих газов,  ;

     - расход продуктов горения, м³/с.

• Тепло, уносимое охлаждающей водой

   

, кВт;

где - расход охлаждающей воды, кг/ч;

    - разница температур воды  до и после охлаждения, ;

    - теплоемкость охлаждающей воды, .

• Потери тепла излучением через открытое окно печи

   

, кВт;

где - температуры печи и цеха, К;

    - площадь сечения отверстия, определяется по чертежу , ;

    - доля времени, в течение которого окно открыто;

    - коэффициент диафрагмирования.

• Потери тепла теплопроводностью через обмуровку печи

   

, кВт;

где - коэффициент теплоотдачи от кладки к воздуху, ;

    - температура кладки и печи, ;

    - площадь поверхности кладки, .

   Сумма расходных статей составит:

   

, кВт.

   2.3. Изображение схемы  печи с расположением  точек замеров

   Изображение схемы печи с расположением точек  замеров приведено в приложении 1. 

   2.4. Контролируемые параметры и измерительные приборы

   Контролируемые  параметры и измерительные приборы приведены в таблице 2. 

2.5. Определение порядка проведения замеров, расположения рабочих мест          испытателей, распределение обязанностей среди них

   Для данной печи, работающей стационарно, время испытаний выбираем равным одному часу. Для подтверждения типичности избранного времени испытаний делаются замеры основных параметров за четыре и два часа до испытаний и за два и четыре часа после них.

   

   Во  время испытаний выполняется  пять замеров с промежутками времени между ними 15 мин. Один наблюдатель находится за щитом, остальные – по местам установки приборов. Каждый записывает показания 5 приборов за 3 минуты. Записи результатов производятся в журналы наблюдений, заранее подготовленными для каждого испытателя. За день до основных опытов проводятся прикидочные с целью проверить работу приборов и подготовить наблюдателей.

   Рабочие места испытателей, регистрирующих показания проборов, установленных  по месту, располагаются с правого и с левого бока печи.