步进式加热炉设计计算_模板.doc

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1、步进式加热炉设计计算2.1热工计算原始数据(1)炉子生产率：p=245t/h(2)被加热金属：1)种类：优质碳素结构钢(20#钢)2)尺寸：250×2200×3600(mm)(板坯)3)金属开始加热(入炉)温度：t始=20℃4)金属加热终了(出炉)表面温度：t终=1200℃5)金属加热终了(出炉)断面温差：t≤15℃(3)燃料1)种类：焦炉煤气2)焦炉煤气低发热值：Q低温=17000kJ/标m33)煤气不预热：t煤气=20℃表1-1焦炉煤气干成分(%)成分焦炉煤气3.10.42.9957.925.41.3(4)出炉膛烟气温度：t废膛=800℃(

2、5)空气预热温度(烧嘴前)：t空=350℃2.2燃烧计算2.2.3计算理论空气需要量L0把表2-1中焦炉煤气湿成分代入=2.2.4计算实际空气需要量Ln查《燃料及燃烧》，取n=1.1代入标m3/标m3实际湿空气消耗量==6.0999标m3/标m32.2.5计算燃烧产物成分及生成量标m3/标m3=0.4231标m3/标m3标m3/标m3=1.2526标m3/标m3标m3/标m3=3.7507标m3/标m3标m3/标m3=0.0897标m3/标m3燃烧产物生成总量标m3/标m3燃烧产物成分将燃烧产物生成量及成分列于下表表2-2焦炉煤气燃烧产物生成量

3、（标m3/标m3）及成分（%）成分名称合计生成量（标m3）0.42311.25263.75070.08975.5161体积含量（%）7.670322.708167.99551.62611002.2.6计算煤气燃烧产物重度按燃烧产物质量计算把表2-2中燃烧产物体积百分含量代入Kg/m3=1.2063Kg/m32.2.7计算燃料理论燃烧温度由t空=350℃，查《燃料与燃烧》表得C空=1.30kJ/标m3，由《燃料与燃烧》P38,得燃烧室(或炉膛)内的气体平衡压力接近1个大气压(大多数工业炉如此),那么式中各组分的分压将在数值上与各组分的成分相等)即

4、..所以,由《燃料与燃烧》附表8,附表9,得,所以所以误差在误差范围内，故不必再假设。因此，可满足步进式加热炉加热工艺要求2.3炉膛热交换计算2.4金属加热计算金属加热计算是连续加热炉全部热工计算的核心。按炉子有效长度分成三个区段(即预热段、加热段、均热段)分别进行计算。计算方法简述如下：预热段和加热段采用热流等于常数的边界条件求解。均热段计算有两种方法①根据经验直接确定均热段实底段长度。②选定均热度求均热时间。后一种方法用于均热床架空的时候，它与实际情况相差很大，应根据经验修正。2.4.1均热段该金属加热开始时，断面温度呈抛物线分布（《设计手

5、册下》，P89），取出炉时，钢的断面温差为10℃，采用抛物线的理想平均值求法。加热终了时，钢坯的平均温度在此温度下，钢的导热系数求热流密度式中：S—钢材厚度（m），对于双面加热，厚度取，均热段炉气温度=1201.46℃前面假设温度为1250℃，误差为＜5%故不必再重新假设。求热焓在1193℃时，Cp=0.68716kJ/(kg﹒℃)热焓i=Cp*t=1193.33*0.68716=820.0109kJ/kg2.4.2加热段设加热段加热终了时，金属断面温差=50℃（1）钢坯平均温度（2）加热段末端钢坯表面热流查设计手册，在1167℃时，（3）加热

6、段炉气温度与前面假设炉气温度1300℃仅相差20℃误差＜5%故不必再假设。（4）均热度式中：—均热度—金属均热开始时的表面与中心温度差—金属均热终了时的表面与中心温度差因为查《钢铁厂工业炉设计参考资料》P288，图8—25，对于大平板：=0.2时，所以（5）加热段内钢坯热焓加热段内钢坯平均温度1167℃，查表Cp=0.6894kJ/(kg﹒℃)2.4.3燃料利用系数及钢坯热焓分配(1)加热段燃料利用系数式中：，，，，，，代入得：=0.42（2）炉膛燃料利用系数本设计中只预热助燃空气，所以上式可以写为=0.6606(3)金属在炉膛中的总热焓增量(

7、4)金属在预热段的热焓增量式中：，加热段向预热段辐射热量；q—辐射热流，一般q=100000～130000千卡/m³，这里取q=110000千卡/m³；F—界面面积；F=(5)求金属平均温度设t均3=550℃，查《火焰炉设计计算参考资料》表3-3得，cP=0.5736kJ/(kg﹒℃)则5%设计值与计算值相差很小，因此不必重算。2.4.4预热段热流及加热时间（1）预热段始端热流（2）预热段末端热流式中：—加热段导来辐射系数，=10.20—加热段炉气温度，=1261.64℃t均3—加热段始端钢坯加热温度，t均3=525.4358℃S—热透深度，S

8、=0.125m查《火焰炉设计计算参考资料》表3-1得，t均3=525.4358℃时，对上式采用顺序渐进法求解:首先令，代入上式得，反复迭代，得，这里取