 |
Расчёт 3-го теплоизоляционного слоя.
|
|
|
|
Задание
Вариант № 57
Копильник расплава заданного состава имеет площадь сечения A 
B и высоту в свету H. Высота уровня расплава h.
Для поддержания заданного уровня температуры расплава в рабочем пространстве копильника сжигается органическое топливо заданного состава.
Расчетная часть.
1. Разработать конструкцию ограждений печи.
2. Рассчитать процесс сжигания топлива при заданных температурных условиях печи.
3. Составить тепловой баланс копильника и определить расход топлива.
4. Выбрать и рассчитать сожигательные устройства.
Графическая часть.
1. Чертеж узла установки горелочного устройства на печи.
2. Чертеж узла стыковки свода печи со стеной.
3. Чертеж элемента подины печи.
4. Чертеж элемента кладки вертикальной стены.
| A, мм | В, мм | H, мм | h, мм | Свод | Тп.с, °С | Тр.п., °С | То.г., °С | Основность расплава |
| Распорный | 1,3 |
А - ширина копильника
В - длина копильника
H - высота копильника
h - высота уровня расплава
Тп.с - Температура продуктов сгорания
Тр.п - Температура расплава на поверхности
То.г - Температура отходящих газов
Падение температуры расплава по глубине 105 
/м
Температура наружной стенки под уровнем расплава Тст.1= 70
Температура наружной стенки над уровнем расплава Тст.2 = 90
Температура наружной поверхности свода Тсв.= 250
Температура наружной поверхности подины Тпод.= 110
Режим работы копильника - непрерывный
Состав газообразного топлива:
| Компонент | CH4 | C2H4 | СО2 | N2 |
| Содержание, % об. | 3,5 | 0,2 | 36,4 |
Часть 1. Конструирование ограждений печи.
Стена над уровнем расплава.
Расчёт 1-го огнеупорного слоя.
Выбор огнеупора для рабочего слоя: т.к. длинна копильника 15465 мм, то для того, чтобы сжечь газообразное топливо и обеспечить прогрев всего пространства печи, необходимо установить горелки типа «труба в трубе», для которых значение коэффициента расхода воздуха n=1,15 (таблица 4.1[1]). В этом случае газовая среда внутри копильника является кислой. Исходя из этого и того, что рабочий слой в этой зоне имеет температуру внутренней поверхности Твн.=Тп.с.=1441°С и работает без теплосмен, по таблице 3.7 выбираю форстеритовый огнеупор (ГОСТ 14832-79) и по приложению 13[1] определяю его рабочие свойства
|
|
|
Тпр=1450 – 1570 °С;
Высота надслоевого пространства H - h=2500 – 814 = 1686 мм = 1,686 м
По таблице 3.14 [1] выбираю толщину рабочего слоя: δ1=0,23 м.
В соответствии с условием температура наружной поверхности стенки над уровнем расплава не должна превышать Тнар=90 ºС. По таблице 3.13 [1] определяю плотность теплового потока от вертикальной стенки: qо.с.= 984 
Для определения λ1 задаюсь предварительно приближённым значением:
Т'1=1200 ºС;
Тогда:
Определяю уточнённое значение 
:
Относительная погрешность расчёта:
Окончательно получаю:
δ1=0,23 м.
Расчёт 2-го теплоизоляционного слоя.
По приложению 14 с учетом таблицы 3.10 [1], принимаю к установке во втором ряду шамотный легковес ШЛ - 0,9 (ГОСТ 5040-78) со следующими рабочими свойствами:
Тпр=1270 °C
Задаюсь целью сделать кладку в три слоя, поэтому принимаю температуру на внешней границе второго слоя Т2:
Т2=300 °C;
Коэффициент теплопроводности:
Толщина 2-го слоя:
Т.к. 0,43 не кратно 0,115 (стандартный размер о/у кирпича 230х115х65 мм) принимаю δ2=0,46 м
Температура наружной поверхности 2-го слоя:
Относительная погрешность расчёта:
Повторяю расчет, приняв для определения 
, 
:
Повторяю расчет, приняв для определения , 
:
Окончательно получаю:
δ2 = 0,46 м
Расчёт 3-го теплоизоляционного слоя.
|
|
|
В качестве третьего слоя по приложению 14 [1] принимаю а сбозурит мастичный материал марки 600 (ТУ 36-130-69):
Тпр= 900 °C; 
Рассчитаю коэффициент теплопроводности 3-го слоя:
Толщина 3-го слоя:
Окончательно получаю:
Для проверки правильности расчёта определяю плотность теплового потока, переносимого через сконструированную многослойную стенку, 
и сраниваю её с принятым значением qо.с.:
Проверяю степень расхождения с принятым в расчетах значением q:
Суммарная толщина верхней части стены:
dст.1= d1+ d2 +d3=0,23+0,46+0,02 = 0,71 м
|
|
|
