Часть 2. Утверждено Редакционно-издательским советом

Проверено РИО 23 04 04

ТЕПЛОВЫЕ РАСЧЕТЫ

НАГРЕВАТЕЛЬНЫХ ПЕЧЕЙ

Часть 2

Утверждено Редакционно-издательским советом

университета в качестве учебного пособия

Магнитогорск 2004

УДК 536.24:621.036

Рецензенты:

Кандидат технических наук, доцент,

заведующий кафедрой технологии и оборудования металлургии

Новотроицкого филиала МИСиС

Е.В. Братковский

Кандидат технических наук,

зам. начальника ЦЭСТ ОАО «ММК»

В.Н. Михайловский

Сеничкин Б.К., Матвеева Г.Н.

Тепловые расчеты нагревательных печей. Ч. 2: Учеб. пособие. Магнитогорск: МГТУ им. Г.И. Носова, 2004. 77 с.

ISBN 5-89514-371-7

Приводится методика расчета теплового баланса нагревательных и термических печей непрерывного и периодического действия. Рассмотрен порядок и особенности составления зонального теплового баланса.

Подробно изложены вопросы расчета теплообменных аппаратов. Представлены материалы по выбору и расчету топливосжигающих устройств.

Рассмотрены основы механики газов и методика газодинамических расчетов элементов теплоэнергетических систем.

Материалы учебного пособия могут быть использованы при изучении дисциплин «Теплотехника», «Теоретические основы теплотехники», «Теплофизика: тепло- и массоперенос» студентами специальностей, обучающихся по направлениям «Металлургия», «Теплоэнергетика».

УДК 536.24:621.036

ISBN 5-89514-371-7 © МГТУ им.Г.И.Носова, 2004

© Сеничкин Б.К.,

Матвеева Г.Н., 2004

Св.темплан 2004, поз.67 Заявки на книгу присылать по адресу:

ISBN 5-89514-371-7 455000, Магнитогорск, пр. Ленина, 38,

МГТУ, кафедра Т и ЭС

Тел.: (3519) 29-84-21; факс: 23-57-60

Борис Кронидович Сеничкин

Галина Николаевна Матвеева

ТЕПЛОВЫЕ РАСЧЕТЫ НАГРЕВАТЕЛЬНЫХ ПЕЧЕЙ

Часть 2

Учебное пособие

Редактор Н.В.Кутекина

Оператор компьютерной верстки Е.А.Назарова

Подписано в печать 22.03.04. Формат 60х84 1/16. Бумага тип.№ 1.

Плоская печать. Усл.печ.л.5,0. Уч.-изд.л.5,25. Тираж 100 экз.

Заказ 231.

Издательский центр МГТУ им. Г.И. Носова

455000, Магнитогорск, пр. Ленина, 38

Полиграфический участок МГТУ

СОДЕРЖАНИЕ

Предисловие........................................................................ 5

1. ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС НАГРЕВАТЕЛЬНЫХ ПЕЧЕЙ..................... 6

1.1. Тепловой баланс печи непрерывного действия.................. 6

1.2. Приходные статьи теплового баланса............................. 7

1.2.1. Химическая теплота горения топлива......................... 7

1.2.2. Теплота, вносимая подогретым воздухом.................... 8

1.2.3. Теплота, вносимая подогретым топливом.................. 8

1.2.4. Теплота, вносимая подогретыми материалами............ 9

1.2.5. Теплота экзотермических реакций............................. 10

1.3. Расходные статьи теплового баланса............................ 10

1.3.1. Теплота технологического продукта......................... 10

1.3.2. Теплота, уносимая уходящими газами....................... 11

1.3.3. Потери теплоты с охлаждающей жидкостью........... 11

1.3.4. Потери теплоты с технологическими отходами....... 12

1.3.5. Потери теплоты в окружающую среду...................... 12

1.3.5.1. Потери теплоты через кладку печи..................... 13

1.3.5.2. Потери теплоты через окна и щели..................... 14

1.3.5.3. Потери теплоты, затраченной

на нагрев тары...................................................... 16

1.3.5.4. Потери теплоты, затраченной на нагрев

оборудования....................................................... 17

1.3.6. Потери теплоты от химической неполноты

сгорания топлива....................................................... 17

1.3.7. Потери теплоты от механической неполноты

сгорания....................................................................... 18

1.3.8. Неучтённые потери в рабочем пространстве........... 18

1.4. Тепловой баланс печи периодического действия.............. 20

1.5. Зональный тепловой баланс............................................. 22

Библиографический список к п.1............................................ 24

2. ТЕПЛОИСПОЛЬЗУЮЩИЕ УСТРОЙСТВА.................................. 25

2.1. Основные положения и уравнения теплового расчета..... 25

2.2. Средний температурный напор....................................... 27

2.3. Коэффициент теплопередачи.......................................... 29

2.4. Расчет конечных температур теплоносителей............. 39

2.5. Расчет температур поверхности теплообмена............. 39

Библиографический список к п.2............................................ 41

3. ТОПЛИВОСЖИГАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА................................... 42

3.1. Газовые горелки............................................................... 42

3.1.1. Горелки без предварительного смешения газа

и воздуха (пламенные).................................................. 42

3.1.2. Горелки с частичным предварительным

смешением газа и воздуха........................................... 44

3.1.3. Горелки с полным предварительным

смешением газа и воздуха (беспламенные)................. 45

3.1.4. Горелки с неполным предварительным

смешением газа и воздуха............................................ 47

3.2. Расчет газовых горелок................................................... 48

3.2.1. Выбор горелок типа "труба в трубе".......................... 48

3.2.2. Выбор турбулентных горелок..................................... 54

3.2.3. Выбор плоскопламенных горелок................................. 55

3.2.4. Выбор инжекционных горелок....................................... 56

Библиографический список к п.3............................................ 63

4. ГАЗОДИНАМИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ

ГАЗОВОЗДУШНЫХ ТРАКТОВ.................................................. 64

4.1. Уравнение Бернулли и его сущность................................ 64

4.2. Потери давления при движении жидкости

в каналах и трубах.......................................................... 66

4.2.1. Общие методические указания о расчете

потерь давления......................................................... 67

4.2.2. Потери давления на трение........................................ 67

4.2.3. Потери давления на местных сопротивлениях........... 70

4.2.4. Потери давления на преодоление геометрического

давления....................................................................... 71

4.3. Выбор оптимальных скоростей потоков......................... 71

4.4. Учет подсосов и снижения температуры

отходящих газов по дымовому тракту........................... 73

4.5. Методические указания и расчет дымовой трубы......... 74

Библиографический список к п.4............................................ 77

ПРЕДИСЛОВИЕ

Тепловые агрегаты широко применяют в различных отраслях науки и техники. Металлургия, машиностроение, производство строительных материалов немыслимы без использования печных установок. Теплотехнические и технологические процессы, протекающие в металлургических печах, сложны и многообразны. Поэтому настоящее пособие предназначено для студентов технических специальностей, изучающих теплофизику (тепло- и массоперенос) и металлургическую теплотехнику.

Учитывая большую потребность в методических материалах при выполнении расчетно-графических работ и курсовых заданий, пособие включает не только теоретический материал, но и содержит достаточный объем справочных данных, что позволит широко применять его для курсового и дипломного проектирования.

Данное пособие, с использованием ранее изданной первой части, обеспечивает возможность выполнения полного объема курсового проектирования нагревательных печей.