3.8 Определение расходов топлива по зонам

Общий расход топлива на печь известен из расчета теплового баланса и составляет В=1440 м³/ч. По условиям расчета тепловой работы печи было принято, что 50 % этого количества приходится на нижнюю сварочную зону, следовательно, В_низ=0,5В = 0,5·1440 = 720 м³/ч. В верхней части печи расход топлива будет таким же В_верх=720 м³/ч.

Определим расход топлива в томильной зоне, предварительно рассчитав неизвестные величины.

Потери теплоты в окружающую среду, которые включают:

• потери теплоты теплопроводностью через кладку зоны III

Q_5тIII=F_клIIq_5тнклIII=1,82·17,32=31,25 кВт.

• потери излучением составляют

Q_5лIII=255 кВт.

• предварительные потери в окружающую среду

Q_{5 III} ⁼ Q_5тIII+ Q_5лIII ⁼32+255=287 кВт; неучтенные потери в зоне Ш

Q_5нIII =0,3·287=86,1 кВт; потери теплоты в окружающую среду зоной III:

Q_{5 III} ⁼ Q_{5 III}+ Q_5нIII=287+86,1=373 кВт.

Теплосодержание продуктов горения, покидающих зону с температурой t_гз=1260 °С, составляет i_г3=2000 кДж/м³ (см. прил. 4).

Теплота экзотермических реакций в зоне III составит долю от общей

Q_экз =311 кВт:

Q_экзIII=Q_экзL_III / (L_II+L_III)=311·1,95 / 4,23+2,65=88 кВт.

Расход топлива в зоне III:

или 137 м³/ч.

В сварочной зоне расход топлива:

В_II= В_верх- В_III=720-137=583 м³/ч.

4 Выбор размеров и количества топливосжигающих устройств

4.1 Томильная зона

В этой зоне для осуществления выдержки с целью выравнивания температуры по сечению заготовки необходимо иметь одинаковую температуру газов по всему объему. Для осуществления этого требования стремятся располагать горелки в торце зоны как можно чаще по ширине печи, выдерживая рекомендуемые расстояния между осями горелок.

При ширине печи D=2,6 м устанавливаем 3 горелки, расстояние между осями которых составит 0,8 м.

При общем расходе топлива в зоне III

В_ш=0,03 м³/с производительность одной горелки составит

b_г0= В_ш /3=0,03/3=0,013 м³/с.

Объем газа при действительных условиях составит:

b_г= b_г0(1+βt_г)=0,013(1+188/273)=0,02 м³/с.

Объем воздуха, подаваемого в горелку при действительных условиях:

V_в=L_α· b_г0(1+ βt_г)=10,838·0,013(1+300/273)=0,16м³/с.

Диаметр газового сопла d_г при допустимой скорости газа при действительных условиях W_г=80 м/с составит:

Округляем до d_г=18 мм

Определяем диаметр носика горелки d_нг при допустимой действительной скорости смеси W_см=25…30 м /c:

Выбираем горелку ДВБ 110

Давление газа перед горелкой должно составлять Р_г = 5 кПа,

а давление воздуха Р_в= 2 кПа.

4.2 Верхняя сварочная зона

Полагаем, что в верхней сварочной зоне должно быть размещено 2 горелки с расстоянием между осями 1 м. Тогда расход топлива на одну горелку составит:

b_г= b_г0(1+βt_г)=0,013 м³/с.

Количество воздуха, подаваемого в горелку при действительных условиях:

V_в= L_α· b_г0(1+ βt_г)=12,95·0,055(1+300/273)=1,49 м³/с.

Диаметр газового сопла d_г при допустимой скорости газа при действительных условиях W_г=80 м/с составит:

Определяем диаметр носика горелки:

Округляем до =300 мм.

Выбираем горелку ДВБ 275.

При относительной длине факела l_ф / ≈25таких горелок, определяем длину факела у выбранной нами горелки l_ф=25=25·0,3=7,5 м.

Факелы горелок верхней сварочной зоны, направленные под углом 25 градусов к поверхности нагреваемого металла, обладают свойством настильности, что увеличивает их абсолютную длину на 20...25 %.

Окончательная длина факела верхних горелок сварочной зоны составит l_ф0=1,2·7,5=9,

что почти полностью совпадает с рассчитанной длиной зоны II 6,6 м². Поэтому для установки принимаем выбранные горелки ДВБ 275.

Давления воздуха и газа перед горелками верхней части зоны II должны быть такими же, как и перед горелками III зоны.