台车式加热炉设计计算1

台车式加热炉设计计算一、已知参数1.加热炉为台车式加热炉；2.工作温度：1280℃3.有效尺寸：4(W)×8(L)×1.5(H)m；4.载重：30t5.进出料方式：台车式6.空气预热温度：T空＝450℃6.天然气预热温度：T空＝300℃7.被加热金属：1）钢坯种类：合金钢2）加热时间：4～6h(由于不知道加热物件具体规格，时间为预估)3）钢坯入炉表面温度：t始表=20℃4）钢坯出炉表面温度：t终表=1280℃5）加热终了断面温差Δt≤20℃8.燃料：1）燃料种类：天然气，Q低＝35280KJ/Nm3(查表)2）空燃比:1:9.4Nm3/Nm33）天然气成分见下表天然气成分表产物成分甲烷乙烷丙烷氨硫化氢二氧化碳总和含量（%）94.30.80.20.53.80.4100四、设计计算（一）炉子热平衡与燃料消耗量1.1台车炉的热平衡热量输入(1)炉料燃烧化学热Q烧设炉膛燃料消耗量为B（Nm3/h），则2Q烧=BQ低=32580BkJ/h(2)预热空气带入物理热Q空查表t空=450℃时，c空=1.3808kJ/(Nm3.℃)Q空=（1-K）BLnc空t空=（1-0.02）9.4×B1×450×1.3808=5724BkJ/h(3)预热燃气带入物理热Q燃气查表t空=300℃时，c燃气=2.63kJ/(Nm3.℃)Q燃气=（1-K）BLnc空t空=（1-0.02）×B1×300×2.63=773BkJ/h热量支出(1)金属吸收的热量Q1Q1=G(J2-J1)查表t=1280℃时J2=800.1kJ/kg；t=20℃时J1=11.1kJ/kg；所以，Q1=G(J2-J1)=6000×(800.1-11.1)=4734000kJ/(h)(2)通过炉墙和炉顶的散热损失①均热段炉墙的散热损失耐火砖厚度S1：232mm隔热砖厚度S2：232mm保温棉S3：60mm炉内气氛温度：1330lt℃设耐火砖与隔热砖间温度：1200℃隔热耐火砖与保温棉间温度：875℃炉墙表面温度：90℃砌砖体的平均温度Ct1265212001330均内Ct5.103728751200均中Ct5.482290875均中砌砖体的平均导热率：λ3=0.84+0.58×10-3×1265=1.571×3.6)/(Chmkj3λ2=0.291+0.256×10-3×1037.5=0.5566×3.6)/(Chmkjλ1=0.05+0.07×10-6×482.52=0.0663×3.6)/(Chmkj炉墙单位面积的热损失：)/(84321.1210663.006.05566.0232.0571.1232.0201330014.023322111mWSSSttq空壁炉墙外表温度892021.1284301tqtw℃第一层分界面温度：83220)0663.006.021.121(843)1(03311tSqt℃第二层分界面温度：118320)541.018.00622.007.092.111(843)1(0223312tSSqt℃第一层分界面温度与假设相差较大，故需重新计算重新假定炉内气氛温度：1330lt℃设耐火砖与隔热耐火砖间温度：1200℃隔热耐火砖与保温棉间温度：840℃炉墙表面温度：90℃砌砖体的平均温度Ct1265212001330均内Ct102028401200均中Ct465290840均中砌砖体的平均导热率：λ3=0.84+0.58×10-3×1265=1.571×3.6)/(Chmkjλ2=0.291+0.256×10-3×1020=0.5521×3.6)/(Chmkjλ1=0.05+0.07×10-6×4652=0.0651×3.6)/(Chmkj炉墙单位面积的热损失：4)/(83321.1210651.006.05521.0232.0571.1232.0201330014.023322111mWSSSttq空壁炉墙外表温度882021.1283301tqtw℃第一层分界面温度：83620)0651.006.021.121(833)1(03311tSqt℃第二层分界面温度：120620)5521.0232.00651.006.021.121(833)1(0223312tSSqt℃分界面温度与假设相差不大，故无需重新计算计算炉墙的总热损失：)29.52.323.92.3(83311FqQ81034W○2炉顶的散热损失耐火砖厚度S1：300mm隔热砖厚度S2：200mm保温棉S3：50mm重新假定炉内气氛温度：1330lt℃设耐火砖与隔热耐火砖间温度：1150℃隔热耐火砖与保温棉间温度：800℃炉顶表面温度：95℃砌砖体的平均温度Ct1240211501330均内Ct97528001150均中Ct5.447295800均中砌砖体的平均导热率：λ3=0.84+0.58×10-3×1240=1.5592×3.6)/(Chmkjλ2=0.291+0.256×10-3×975=0.5406×3.6)/(Chmkjλ1=0.05+0.07×10-6×447.52=0.064×3.6)/(Chmkj5经过炉顶单位面积的热损失：)/(92249.121064.005.05406.02.05592.13.0201330014.023322111mWSSSttq空壁炉墙外表温度942049.1292201tqtw℃第一层分界面温度：81220)064.005.049.121(922)1(03311tSqt℃第二层分界面温度：115220)5592.13.0064.005.049.121(922)1(0223312tSSqt℃分界面温度与假设相差不大，故无需重新计算计算炉顶的总热损失：3.9)29.145.2(92211FqQ53591W○3台车的散热损失耐火砖厚度S1：250mm隔热砖厚度S2：250mm重新假定炉内气氛温度：1330lt℃设耐火砖与隔热耐火砖间温度：1050℃台车表面温度：130℃砌砖体的平均温度Ct1190210501330均内Ct59021301050均中砌砖体的平均导热率：λ3=0.84+0.58×10-3×1190=1.53×3.6)/(Chmkjλ2=0.291+0.256×10-3×590=0.442×3.6)/(Chmkj台车单位炉顶面积的热损失：6)/(164248.141442.025.053.125.0201330014.023322111mWSSSttq空壁炉墙外表温度1332048.14164201tqtw℃第一层分界面温度：106220)442.025.048.141(1642)1(03311tSqt℃分界面温度与假设相差不大，故无需重新计算计算台车的总热损失：)2.47.8(164211FqQ59998W计算炉体总热损失：总2Q81034+53591+59998=194623W(3)均热段炉门的热损失：①炉门的辐射热损失3403100ATCQl炉温Tl=1330℃面积A3=17m2遮蔽系数：Φ=0.05开启时间系数ψ=0.2WQ637562.005.017100273133068.543(4)烟气带走的热量1101421677187.438.013104.10)(BBttCVBQyynKJ/h(5)炉墙蓄热损失冷炉升温过程接近于qN=常数由1330lt℃查得耐火粘土砖℃/194822/1msWb。假定℃200t7热平衡方程式42290B1+4438B1=169920+54440×3.6+14410×3.6+22613B1+580323得B1=41.4m3/h即均热段每小时燃烧约41.4Kg重油均热段热平衡表炉膛热收入炉膛热支出序号项目数据单位序号项目数据单位1燃料燃烧化学热42290B1Kj/h1金属吸热量169920Kj/h2预热空气带入物理热4438B1Kj/h2砌砖体热损失195984Kj/h3炉门带走热损失51876Kj/h4烟气带走热损失22613B1Kj/h5冷却水带走的热量580323Kj/h总计46728B1总计1316712+22613B1