加热炉课程设计说明书.doc

加热炉课程设计模版 设计条件 1．炉子生产率： P = 40 t/h； 2．加热金属参数：加热钢种为40# 碳素钢；料坯尺寸110×110×2800 mm；加热初始平均温度为20℃；加热终了表面温度为1200℃；加热终了断面温差45 ℃ ； 3．燃料参数：预热温度设定为20℃；燃料种类设定为天然气；燃料成分见下表： 成分 CH4 C2H6 C3H8 H2 CO CO2 N2 总和 天然气（%） 90.63 1.61 2.58 2.55 0.01 0.44 2.18 100.0 4．助燃空气预热温度：350 ℃ ； 5．烟气出炉膛温度： 670 ℃ ； 2. 热工计算 2.1燃料燃烧计算 1. 天然气干、湿成分换算 ①根据燃料温度20℃查表得g = 18.9 g/标m3(干空气),则 k= 100/(100+0.124×18.9)= 0.977 ②由k=0.977可计算天然气湿成分，计算结果列入下表 成分 CH4 C2H6 C3H8 H2 CO CO2 N2 H2O 总和 天然气（%） 88.55 1.57 2.52 2.49 0.01 0.43 2.13 2.30 100.0 ③燃料低位发热量计算 2. 计算理论空气需要量L0 3. 计算实际燃烧产物需要量Ln（有焰燃烧，选取n=1.1） 4. 计算燃烧产物生成量及成分(每100m3燃料) 则生成物含量见下表 产物成分 C02 N2 O2 H2O 总和 含量（%） 8.63 70.56 1.7 19.11 100.0 5. 计算燃烧产物重度 6. 计算燃料理论燃烧温度 350℃时，，设燃烧温度为1800~2100℃，则 因此，可满足连续加热炉加热工艺。 2.2 炉膛热交换计算 计算目的是确定炉气经过炉壁对金属的导来辐射系数 CgKM kJ/(m2.h.K4)。 1.预定炉膛主要尺寸： ①炉膛高度B。对于中型连续加热炉，假设H=550㎏/(m3.h.K4),则 ，取n=1，a=0.166。. 则B=nl+(n+1)a=1×2.8+2×0.166=3.132m, B/0.116=27,整数，符合耐火砖条件。所以取B为3132mm。 ②炉膛各段高度。查表，对燃气大型加热炉，取H预上＝00mm，H加上 = 100mm。 ③炉膛各段长度。设均热段长度L均L加L预 计算各段包围炉气的炉壁内表面积 取气体辐射有效系数为η=0.9，得 S加 = 0.9×= 0.9×m S预 = 0.9×= 0.9×m 3. 计算炉气中CO2和H2O（汽）分压 PCO2 = 8.63/100 = 0.0863大气压 PH2O = 19.11/100 = 0.1911大气压 预确定各段炉气温度 设加热段炉气温度比金属加热终了时其表面温度高60℃，即 tg加 = t+ 60 = 1200+60 =1260℃ 设预热段炉气温度与炉长成近似线性关系，则： tg预 =℃6. 计算各段炉墙和炉顶对金属的角度系数（60°拱顶） 7. 计算各段导来辐射系数（取 εM = 0.8 ） ③加预界面处： kJ/(m2.h.K4) 2.3 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。有实底段的二段连续加热炉内金属加热计算，按加热段、预热段和加热段实底段分别进行计算。首先将这三段分成四个界面，即：金属入炉处（炉尾）为0界面；预热段终了、加热段开始处为1界面；双面加热段终了、实底床开始处为2界面；加热段终了金属出炉处为3界面。则：0－1为预热段，1－2为双面加热段，2－3为单面加热段。计算顺序为界面3、2、1、0。 1. 计算3界面处金属加热有关参数 金属表面温度 t表终 = 1200℃； 金属断面温差设为 Δt终 = 45℃； ①计算金属断面平均温度 该处为单面加热，所以金属断面平均温度近似为 t均3=t表终0.7Δt终40#钢的导热系数为28.996×36=104 kJ/(m2.h. ℃) ③计算加热段炉气温度tg3 注：计算结果与假设加热段各温度相差较小，所以不必重新设定和计算，故取 tg3=1258℃。 2. 计算2界面处金属加热有关参数 设炉气温度tg2 = tg3=1258℃，求金属表面温度t表2、断面温度Δt2和表面热流q表2。 ①计算该处金属表面温度t表2 ⑴计算傅里叶准数F0 按经验取实底床长度L床=4.0m，查表得20℃时40#钢的密度ρ=7853kg/m3. 根据t3均=1168.5℃，查表40#钢导热系数a=0.021m2/h,透热深度（双面加热）S=0.11/2=0.055, ⑵计算毕渥数Bi，给热系数 ⑶计算函数值 由F0=1.67，Bi=0.78查表得 所以， ②计算金属表面热流q表2 ③计算金属