Зміст і оформлення курсової роботи

Основними вимогами до змісту курсової роботи є чіткість побудови, логічна послідовність викладу матеріалу, переконливість аргументації, стислість і точність формулювань, конкретність викладу отриманих результатів, довідність і переконливість рекомендацій. Записка пояснення повинна ґрунтуватися на початкових даних для відповідного варіанту (дод. А) і містити титульний лист (дод. Ж), реферат (дод. З), зміст, завдання на роботу, основну частину, висновок, перелік посилань, додатки.

Основна частина курсової роботи включає вступ і розділи, що відображають методику, зміст і результати виконаної роботи. У Вступі вказуються мета роботи, початкові дані і обґрунтовується необхідність рішення поставленої задачі.

У розділах послідовно висловлюється зміст виконання роботи, і описуються всі проміжні і остаточні результати. Заголовком до кожного розділу служить назва, написана заголовними буквами з номером розділу, наприклад: 1 Розрахунок горіння палива і радіаційних характеристик продуктів згорання.

ВИСНОВКИ повинні містити оцінку результатів роботи з погляду їх відповідності вимогам завдання. В кінці висновку слід вказувати, чим завершена робота: отриманням якісних і кількісних характеристик, розробкою нових технологічних процесів, конструкцій, схем, режимів, отриманням певних результатів і ін.

У ПЕРЕЛІКУ ПОСИЛАНЬ зведення про книги повинні оформлятися відповідно до вимог і містити: прізвище і ініціали автора, назву книги, місце видання, видавництво, рік видання, об'єм в сторінках. Посилання необхідно розташовувати в порядку згадки в записці пояснення і позначати таким чином [2, с.34], де 2 - номер літературного джерела за списком літератури, 34 - номер сторінки, що містить посилання.

ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА оформляється відповідно до вимог ДСТУ 3008 на папері формату А4 (210х297) з одностороннім заповненням. Кожна сторінка повинна мати поля: зліва (у місці підшивання) 25мм, справа 5-10мм, зверху і знизу 10-15мм. Відстань між заголовком і текстом 1 інтервал або 10мм; підрозділ на розділи, підрозділи, пункти і підпункти повинні бути чіткі пі одноманітними мати порядкові номери, позначені арабськими цифрами. Перенесення в заголовках не допускаються, крапка в кінці заголовка не ставиться. Скорочення слів в тексті і підрисуночних підписах не допускається. При аналітичних розрахунках необхідно, щоб формули були записані спочатку в буквених виразах, а потім з підстановкою числових даних і результатів обчислень. Приводити проміжні обчислення не слід. Всі букви, що входять у формули, необхідно пояснювати в тексті записки відразу, після застосування. Розрахунки повинні мати пояснюючий текст і необхідні посилання на літературу. Схеми, рисунки і ескізи до розрахунків потрібно виконувати акуратно і чітко, з простановкою всіх необхідних розмірів і позначень. За наявності великої кількості однотипних розрахунків слід приводити в таблицях тільки результати цих розрахунків з попереднім описом методики (у загальному вигляді або на прикладі). На всі малюнки і таблиці повинні бути посилання в тексті (наприклад, результати розрахунків зведені в табл.2.1). Всі креслення і таблиці нумеруються арабськими цифрами і поміщаються або відразу, або на наступній сторінці після їх згадки. Кожен рисунок або таблиця повинні мати свою тематичну назву і порядковий номер відповідно до номера розділу.

2 Методичні вказівки

2.1 Розрахунок горіння палива і радіаційних характеристик продуктів згорання

Мета розрахунку - визначення об'єму повітря, необхідного для горіння палива, а також об'єму і складу продуктів згорання палива, розрахунок ступеня чорноти газу при різних коефіцієнтах витрати повітря і температурах горіння.

2.1.1 Вибір умов спалювання палива для сушки і розігрівання сталерозливного ковша

Згорання палива може бути повним і неповним. Повне спалювання здійснюється при коефіцієнті витрати повітря α>1, неповне при α<1. У разі горіння палива основним процесом є з'єднання горючих складових палива з киснем ( + ; + ; + ).

Газоподібне паливо порівняно з твердим і рідким має ряд переваг:

краще змішення палива з окислювачем (киснем або повітрям), що дозволяє проводити процес спалювання з мінімальним коефіцієнтом витрати повітря;

легкість транспортування до споживача;

простота обслуговування.

Природний газ. Основна горюча складова природного газу метан , зміст якого 92. 98%. Останні пальні складові це неграничні вуглеводні . Теплота згоряння природного газу 33…38 МДж/м³, щільність 0,7…0,8 кг/м³.

Коксувальний газ. Є побічним продуктом коксування. Причому використовується зворотний коксувальний газ, тобто газ з якого на коксо-хімічному комбінаті відібрали ряд цінних компонентів (бензолові вуглеводні, аміак, сірководень і ін.). До складу коксувального газу входять пальні складові (залежно від технології коксування): водень – 50…60%, метан – 20…28 %, а також до 3% та до 8%. Теплота згоряння 16…18 МДж/м³.

Доменний (колошниковий) газ. Доменний газ є побічним продуктом в процесі отримання чавуну в доменних печах. На 1 кг чавуну утворюється 3 м³ доменного газу. Якщо металургійне підприємство має повний металургійний цикл, то до 40% паливного балансу покривається за рахунок доменного газу. Зразковий склад доменного газу: 25 31% 2…3% 9…14% , 0,3…0,5% , 57…58% . Теплота згоряння доменного газа 3,5…4,2 МДж/м³.

Для характеристики теплового ефекту реакції згорання палива використовується поняття теплоти згоряння палива. Теплота згоряння палива - це кількість теплоти, що виділяється при спалюванні одиниці палива (кг, м³). Розрізняють вищу та нижчу теплоту згоряння палива.

Вища теплота згорання є кількістю теплоти, що виділяється при повному згоранні 1 кг або 1 м³ палива, за умови, що продукти згоряння охолоджені до 0°С, тобто виділилася прихована теплота паротворення (2100 кДж/кг) і теплота, витрачена на нагрів води до температури 100°С (400 кДж/кг).

Нижча теплота згорання - це кількість теплоти, яка виділяється при повному згорянні одиниці палива (1 кг, 1 м³) за умови, що продукти згоряння йдуть з установки з температурою більше 1000°С (тобто втрачається прихована теплота паротворення і теплота нагріву води до 1000°С).

Температура горіння палива - це температура, якої набувають продукти згоряння за рахунок теплоти, що виділилася при згорянні палива. Розрізняють калориметричну, теоретичну і дійсну температури горіння.

Калориметрична температура горіння (t_к) – це температура, яку продукти згоряння набувають за умови, що вся теплота, яка виділилась при повному згорянні одиниці палива, пішла на нагрів тільки продуктів згоряння.

Теоретична температура горіння (t_т) - це температура, якої набувають продукти згоряння палива з теоретично необхідною витратою повітря, за умови, що вся теплота витрачається на нагрів продуктів згоряння і протікання ендотермічних реакцій дисоціації, що протікають при високих температурах (вище 1000°С):

Дійсна температура горіння () – це температура, яку отримують продукти згоряння палива при спалюванні його з різним коефіцієнтом витрат повітря з урахуванням загубленого тепла із зони горіння. Дійсна температура розраховується з рівняння:

, де пірометричний коефіцієнт, залежний від температурного рівня процесу.

Розрахунок горіння палива є основою при проектуванні теплотехнічних установок та вбирає в себе розділи:

1. Перерахунок сухого складу газу на робочий (вологий);

2. Розрахунок теплоти згоряння палива;

3. Розрахунок теоретичної та дійсної кількості кисненосію для спалювання одиниці палива;

4. Розрахунок кількості та складу продуктів згоряння;

5. Розрахунок калориметричної температури горіння палива.

Розрахунок горіння палива ведеться на підставі реакцій окислення по яких визначають необхідну кількість кисненосія, одержувану кількість продуктів згоряння (диму) і їх склад.

Горючі складові газоподібних палив окислюються по наступним стехіометричним рівнянням [1]:

Робочий склад газів визначається як добуток кожного компоненту сухого палива і коефіцієнта перерахунку, наприклад

Коефіцієнт перерахунку сухого складу газу на робочий:

де – вологість палива, г/м³.

Тоді вміст у вологому газі визначається по формулі:

Сума всіх компонентів вологого палива складає 100%.

По відповідних рівняннях горіння можна визначити кількість повітря на горіння того або іншого горючого компоненту.

Низька теплота згоряння газоподібного палива – це кількість теплоти, яка виділяється при спалюванні одиниці палива і визначається по формулі:

Визначення теоретично необхідної кількості кисненосія розраховується по формулі:

де 0,5;0,5;2 і т.д. коефіцієнти, що стоять перед киснем в стехіометричних рівняннях горіння відповідних компонентів палива;

- поправка на вогкість;

– вогкість повітря залежно від температури, ;

, - вміст азоту і кисню в кисненосії; в незбагаченому сухому повітрі =79%, =21%.

Влаговміст повітря визначається в залежності від температури повітря по таблиці 2.1.

Таблиця 2.1 – Залежність вологості повітря від температури

Склад вологого кисненосія (повітря) визначається через добуток компонентів сухого повітря і коефіцієнта перерахунку на вологе повітря:

Тоді склад вологого повітря % визначається по формулах:

Дійсна кількість повітря визначається з виразу:

де a=1 – коефіцієнт витрати повітря.

Об'єм продуктів повного згоряння (диму) визначається по формулі:

Об'єм складових продуктів згоряння, що утворюються при спалюванні одиниці газоподібного палива, визначається по рівняннях реакцій горіння:

– вуглекислий газ:

– водяні пари:

– окисли сірки:

– азот:

– кисень:

де = 21% (у незбагаченому киснем повітрі).

Склад диму визначається по наступнім формулам:

Сумарний склад продуктів згоряння повинен дорівнювати 100%. Якщо сума відрізняється від 100 % не більш, ніж на 0,5%, то її необхідно скоректувати. Корекція зазвичай проводиться по компоненту, вміст якого в продуктах згоряння максимально. У випадку, якщо розрахунок виконується при коефіцієнті витрати повітря a=1, об'єм продуктів згорання прийнято позначати як , а вміст =0%.

Після виконання розрахунку горіння необхідно скласти матеріальний баланс процесу горіння.

Рівняння матеріального балансу процесу горіння має вигляд:

де – маса палива, при спалюванні газоподібного палива

при цьому густина змішаного газу визначається по формулі:

де – молекулярна маса компоненту, кг;

r_i – вміст компоненту в суміші %.

– маса повітря, що подається на горіння, визначається по формулі:

Густина вологого кисненосія:

– маса продуктів згоряння, визначається по формулі:

Густина продуктів згоряння:

– незв’язність матеріального балансу, визначається по формулі:

Калориметричну температуру горіння палива визначають з рівняння теплового балансу:

де – середня питома об'ємна теплоємність продуктів згоряння в інтервалі температур від нуля до калориметричної температури, тобто, , Дж/(м³×К);

– фізичне тепло палива, Дж/м³;

– фізичне тепло повітря, Дж/м³.

Калориметрична температура визначається по формулі:

У роботі , тому що не має підігріву палива та повітря.

Оскільки теплоємність продуктів згоряння є функцією калориметричної температури, яка невідома, необхідно визначити орієнтовну величину по таблиці Б3 (додаток Б3): t`_кал=f(i)_кал, де i_кал – калориметричний тепловміст продуктів згоряння, Дж/м³:

Визначаємо для палива відповідної калорійності і коефіцієнті витрати повітря 1%. Теплоємність суміші газів (продуктів згоряння) визначається по температурі по формулі:

Остаточне значення , по якій визначається , не повинно відрізнятися від попереднього значення більш, ніж на 25^°С, інакше необхідно виконати ще одне наближення.

2.1.2 Визначення радіаційних характеристик продуктів згоряння палива

Процеси, що відбуваються при сушці і розігріву сталерозливних ковшів відносяться до високотемпературних, коли випромінювання є основним видом передачі тепла. Приведений ступінь чорноти системи. , який включає об'єм, заповнений газами, і поверхню, що обмежує цей об'єм, визначається з виразу [2]:

де e_м – ступінь чорноти матеріалу. Матеріал внутрішньої поверхні сталерозливного ковша (вогнетривка футеровка) є сірим тілом із ступенем чорноти матеріалу e_м приймаємо рівною 0,7-0,8;

e_г – ступінь чорноти газів визначається як сума ступенів чорноти трьохатомних газів і є функцією eг = ,

де – парціальний тиск трьохатомних газів, кПа;

– ефективна товщина випромінюючого шару, м:

де – об'їм порожнини, заповненої газом:

– площа всіх внутрішніх поверхонь, що обмежують об'єм,

Парціальний тиск газів визначається по формулах:

де – повний тиск приймаємо рівним 98,1 кПа.

Ступінь чорноти трьохатомних газів визначається по графіках-номограмам =f (T, р, s) и =f (T, р, s) [3]) таким чином: розраховується добуток парціального тиску на ефективну довжину променя для відповідного газу і по добутку ps і температурі T по номограмі визначається ступінь чорноти. Тоді ступінь чорноти суміші трьохатомних газів визначається по формулі:

де b - поправочний коефіцієнт для водяної пари, b =1.

Для діапазону температур 400-1500°С можливо також використовувати емпіричні формули [2]:

Нижче приведений алгоритм розрахунку радіаційних характеристик продуктів згорання для температур сушки і розігріву сталерозливного ковша:

1. Виконуємо розрахунок горіння палива по формулах (1-32) при коефіцієнті витрати повітря a=1 і визначаємо нижчу теплоту згоряння палива , теоретично необхідний об'єм повітря , об'єм і склад продуктів згоряння (, % , , , ), калориметричну температуру (за умови, що немає підігріву палива і повітря).

2. Визначаємо об'єм продуктів згорання при температурі сушки з рівняння теплового балансу

де – середня теплоємність продуктів згоряння при температурі сушки, Дж/(м3×К);

– середня теплоємність продуктів згоряння при калориметричній температурі, Дж/(м³×К), визначається за допомогою формул (30-33).

3. Знаходимо α_суш з виразу , тоді

4. По формулам (10-15) знаходимо об’єм складових продуктів згоряння палива та повний об’єм, а також по формулам (16-20) склад продуктів згоряння (% , , , ), що утворюються при температурі сушки і відповідному коефіцієнті витрати повітря α_суш. Також визначаємо ступінь чорнот газів (40-42) та приведену ступінь чорності системи (34).

5.Аналогічно виконуємо розрахунки по формулам п.2-4 для температури розігріву t_разогр сталерозливного ковша, у формулах 32-34 індекси, відповідні сушці, змінити на розігрів.

Результати розрахунків частини 2.1 представляються у вигляді таблиці (табл. 2.2).

Таблиця 2.2 – Результати розрахунку горіння палива та радіаційних характеристик для сушки і розігріву ковша

№	Найменування величин	Позначення, од. вимірювання	Значення
Вихідні данні:
1.	Склад палива	, % , % , % % , % , %
2.	температура сушки	°С
3.	температура розігріву	°С
Результати розрахунку:
1.	Теплота згоряння палива об’єм повітря об’єм продуктів згоряння при α=1 склад продуктів згоряння при α=1   калориметрична температура	, МДж/м3 , м3/м3 , м3/м3 , % , % , % , % , °С
2.	об’єм продуктів згоряння при коефіцієнт витрати повітря при об’єм повітря при склад продуктів згоряння при     ступінь чорноти газу при приведений ступінь чорноти газу при	, м3/м3 , Lд, м3/м3 , % , % , % N2, % , % eг eпр
3.	об’єм продуктів згоряння при коефіцієнт витрати повітря при об’єм повітря при склад продуктів згоряння при   ступінь чорноти газу при приведений ступінь чорноти газу при	, м3/м3 , м3/м3 , % , % , % N2, % , % eг eпр

2.2 Розрахунок процесів сушки та розігріву сталерозливного ковшу

Мета розрахунку – визначити час періодів сушки і розігріву, а також розподіл температур по перетину чотиришарової стінки у кінці кожного періоду.

2.2.1 Загальні поняття про конструкцію ковша і підготовку його до роботи

Сталерозливний ковш служить для зливу в нього із сталеплавильного агрегату металу і частини шлаку, витримки, транспортування і розливання металу в злитки або на машині безперервного лиття заготівок (МНЛЗ), після чого шлак зливається в шлакову чашу (рис.2.1).

Як правило, в ковші проводять розкислювання, легування і позапічна обробка сталі. Також сталерозливний ковш може бути обладнаний пристроями для обробки сталі інертним газом і порошкоподібними реагентами. Сталерозливний ковш (рис. 2.2) складається з кожуха, з металоконструкціями, дозуючих пристроїв, кантовочного пристосування і футерівки. Ковши, призначені для прийому плавки із стаціонарних плавильних агрегатів, мають один або два шлакові жолоби, по яких відводиться надлишок шлаку в шлакові чаші. Основні розміри сталерозливних ковшів, що використовуються в промисловості приведені в таблиці 2.1.

Таблиця 2.3 – Основні розміри сталерозливних ковшей

* - Для розрахунків приймаємо середній діаметр

Сталерозливні ковші проходять наступний цикл роботи:

1. ремонт футеровки;

2. сушка футеровки ковша (видалення вологи);

3. розігрівання футеровки ковша до робочої температури 1000-1200 °С;

4. випуск сталі в ківш;

5. позапічна обробка і розливання сталі;

6. підтримка робочої температури ковша до нового випуску.

Кожух і всі металеві елементи захищаються від перегріву внутрішньої футеровки. Кожух виготовляють зварним зі сталевих листів, що відпалюють завдовжки 16-40 мм. Відповідно до умов служби ковша футеровка повинна бути термостійкою, стійкою проти корозійного і ерозійного руйнування рідким металом і шлаком, володіти невеликою теплопровідністю, теплоємкістю і усадкою при температурах служби, а в процесі позапічної обробки не взаємодіяти з реагентами, що вводять в метал. Повною мірою цим вимогам не відповідає жоден з вживаних варіантів футеровки ковшів. Вибір варіанту залежить також від вартості вогнетривів, а також впливає на число ковшів в цеху, займані ремонтним устаткуванням площі, кількість трудящих і т.д. У зв'язку з цим, разом з найбільш поширеною футеровкою з недорогих алюмосилікатних вогнетривів використовуються високоглиноземісті і основні вогнетриви. По методу виготовлення робочого шару футеровки розрізняють використовування формованих, набивних і наливних вогнетривів.

Для забезпечення мінімальних теплових втрат і високої стійкості при відносно невеликій масі застосовують багатошарові тонкостінні футеровки. Тришарова футеровка (рис.2.2) складається з шарів теплоізоляції (вирівнюючого), арматурної і робочої, зроблених з різних матеріалів, що визначають конструкцію футеровки днища і стін відповідно до умов експлуатації ковшів.

Шар теплоізоляції. Оскільки при упровадженні технології позапічної обробки значно збільшується час знаходження рідкого металу в ковші, а в робочому шарі застосовуються периклазовуглецеві або високоглиноземісті вогнетриви з високою теплопровідністю, то в цілях зменшення теплових втрат велику увагу надається теплоізоляції. Шар теплоізоляції укладається (приклеюється) безпосередньо на металеву частину кожуха ковша і служить для обмеження передачі теплоти в атмосферу, тому основною його властивістю повинна бути низька теплопровідність. Достатньо ефективну теплоізоляцію забезпечує традиційна цегляна кладка шару теплоізоляції з легковагової шамотної цеглини завдовжки 30-40 мм. В сучасних технологіях також застосовують волоконні мулитокремніземісті матеріали: повсть, фетр або картон завдовжки 5-20 мм.

Арматурний шар. Арматурний шар укладається впритул до теплоізолюючого шару. Він повинен володіти одночасно наступними властивостями:

- високою міцністю, тобто витримувати навантаження, передаванні через робочий шар (феростатичний тиск металу, розширення цеглини робочого шару - периклазовуглецева цеглина робочого шару володіє високим коефіцієнтом термічного розширення);

- повинен протистояти якийсь час дії агресивного середовища (металу або шлаку) у разі повного зносу робочого шару;

- достатньою термостійкістю - не менше 10 теплозмін.

Від вибору вогнетривів арматурного шару багато в чому залежить і стійкість робочого шару. Традиційно цей шар виконується з шамотної цеглини зважаючи на його низьку теплопровідність 1-1,5 Вт/(м×К), але межа міцності при стисненні менше 30 Н/мм² недостатній, і приводить до швидкого його руйнування, окрім цього шамотна цеглина не протистоїть агресивній дії високоосновного шлаку в ситуаціях повного зносу робочого шару шлакового пояса. Тому в даний час арматурний шар днища стін нижче шлакового пояса виконують з високоміцної мулітової цеглини з межею міцності не менше 80 Н/мм² і змістом Al₂O₃ більше 75 %. Для кладки шару застосовують высокоглиноземістий хромсодержащій пластифіцирований мертель або периклазосодержащій матеріал. Товщина шару коливається в інтервалі 30-65 мм, а в деяких випадках може досягати 100мм.

Робочий шар. Футеровка сталерозливних ковшів, що використовуються для комплексної позапічної обробки сталі, в процесі експлуатації зноситься нерівномірно. Враховуючи зональний знос, на практиці використовують комбінований принцип конструкції футерівки, який передбачає диференційований підхід до фізичних, термомеханічним, теплофізичним властивостям вибираних матеріалів. Як основні вогнетриви, застосовують периклазохромісті, известково-периклазові, периклазовуглецеві та ін. Товщина робочого шару складає 150-220 мм

Експлуатація ковшів. В процесі експлуатації ковша не допускається зниження температури робочої футеровки ковша менш 700°С. Максимальна стійкість ковшів досягається, якщо ківш підтримуватиметься настільки гарячим, наскільки це можливо, при максимальній частоті використовування. В процесі розливання і під час межплавочного простою ківш повинен бути накритий теплоізолюючою кришкою.

Для забезпечення процесу сушки з оптимальними показниками по витраті палива і тривалості нагріву необхідна установка наступного устаткування:

- горілочний пристрій, що дозволяє спалювати паливо з коефіцієнтом витрати повітря a в діапазоні 1,3-8, для отримання робочого середовища з температурою 1200-400 °С;

- щільна ізольована кришка, що дозволяє:

· понизити теплові втрати через зовнішню поверхню;

· за рахунок прилягання до обичайки ковша з мінімальним зазором забезпечити позитивний тиск в робочому просторі ковша для рівномірного розподілу теплоносія за об'ємом і створення умов для рециркуляції гарячих газів;

· автоматичне управління процесом для плавної зміни витрати палива залежно від температури в ковші.

Максимальна стійкість футеровки ковшів досягається в тому випадку, якщо розігрівання буде закінчено безпосередньо перед використовуванням ковша. Перед першою плавкою не слід розігрівати ківш наперед і тим більше дати йому остигнути. Перед зливом плавки рекомендується мати температуру робочої футеровки ковша в межах від 1000 °С до 1200 °С.

Коли ківш введений в оборот, то слід провести послідовно, без простоїв щонайменше 5 плавок для остаточного вирівнювання термічної рівноваги по всій товщині футеровки.

2.2.2 Зміст і методика виконання розрахунку сушки і розігріву сталерозливного ковша

Процес передачі тепла через стінку сталерозливного ковша і розподіл температур по перетину футеровки зображено на рисунку 2.3

Рисунок 2.3 – Розподіл температур по перетину футеровки

Час нагрів ковша визначається по наступній формулі:

де – середньомасові температури в кінці і початку періоду кожного шару °С (визначаються як середньоарифметичні);

– теплоємність i-того шару стінки ковша, Дж/(кг×К);

– площа i-того шару стінки ковша, м²:

Средня щільність теплового потоку дорівнює:

де – початкова щільність теплового потоку, внутрішня та зовнішня відповідно, Вт/(м²);

– кінцева щільність теплового потоку, внутрішня та зовнішня відповідно, Вт/(м²).

де – приведенний коефіцієнт випромінювання абсолютно чорного тіла, =5,67×10^-8Вт/(м²×К⁴); Т – температура, К.

При вільному обтіканні повітряного середовища зовнішньої стінки ковша щільність теплового потоку визначається по формулі [3]:

де – коефіцієнт тепловіддачі при конвективному теплообміні в необмеженому просторі, для повітря приймаємо при t=0-20 ^°C, Вт/(м²×К) [3]:

Необхідно врахувати, що у початковий момент часу процесу сушки (τ=0) температура всіх шарів футеровки однакова і дорівнює температурі:

Приймаємо допущення, що в кінці процесу тепловий стан стаціонарний. Тоді щільність теплового потоку від гріючого середовища до навколишнього середовища через чотирьохшарову циліндрову стінку сталерозливного ковша при співвідношенні сумарної товщини шарів до діаметра менше 1:7, визначається як для плоскої стінки по формулі:

де – температура газової середи усередині ковша і навколишнього середовища відповідно, ^°С;

– коефіцієнт тепловіддачі від середовища до внутрішньої поверхні стінки ковша і від зовнішньої поверхні стінки ковша до навколишнього середовища, Вт/(м²×К);

– середній коефіцієнт теплопровідності відповідного шару стінки, Вт/(м×К);

– товщина відповідного шару стінки ковша, м

Припускаємо, що частка конвективного теплообміну складає 10 % від променистого теплого потоку , тоді

Температури на поверхнях шарів будуть визначатися за наступними формулами:

Алгоритм розрахунку розподілу температур і часу сушки та розігріву сталерозливного ковша наступний:

1. По вихідним даним задаємо

2. Приймаємо температуру навколишньої середи в інтервалі 0-20°С та .

3. Використовуючи значення ступеня чорноти газу, отриманні у попередньому розділі для по формулам (40-42), знаходимо , , , , , по формулам (48-50), при цьому кінцева температура поверхні внутрішнього шару у 1-му наближенні складає:

°С.

4. Коефіцієнт тепловіддачі від газу до внутрішньої поверхні стінки знаходимо по формулі (53).

5. Приймаємо у 1-му наближенні, що в кінці нагріву °С й знаходимо коефіцієнт тепловіддачі від зовнішньої поверхні стінки до навколишнього середовища . Коефіцієнти теплопровідності шарів l у першому наближенні визначаємо по початковій температурі (дод. Б).

6. Визначаємо щільність теплового потоку q від гріючої середи до навколишнього середовища через чотирьохшарову циліндричну стінку сталерозливного ковша (52).

7. По формулам (54) знаходимо у 1-му наближенні, за якими уточнюємо коефіцієнти тепловіддачі α і теплофізичні властивості матеріалу l, с (по середньомасовій температурі кожного шару )

8. Уточнюємо щільність теплового потоку q та розподіл температур по перетину стінки ковша , а також l, с, , , , , , у другому наближенні.

9. Визначаємо щільність теплового потоку кожного шару стінки ковша (дод. Б) і площу поверхні кожного шару (47). По формулі (46) знаходимо час виходу футеровки на стаціонарний стан . Час сушки приймаємо

10. Аналогічно, за п. 3-9 виконуємо розрахунок для розігріву ковша

. За початковий розподіл температур по перетину стінки ковша приймаємо кінцевий температурний розподіл після сушки, а °С.

11. По результатам розрахунку будуємо температурну та теплову діаграми сушки та розігріву ковша, а також графік розподілу температур по перетину стінки ковша (рис. 2.4; 2.5).

Результати розрахунків частини 2.2 необхідно оформити у вигляді таблиці (табл. 2.4).

Таблиця 2.4 – Результати розрахунку сушки та розігріву ковша

N	Найменування величин	Позначення, вимірювання	Значення
1.	Час сушки ковша: Розподіл температур по перетину наприкінці сушки:     Початкова та кінцева щільність теплового потоку у період сушки:	ч °С °С °С °С °С   Вт/(м2) Вт/(м2) Вт/(м2) Вт/(м2)
2.	Час розігріву ковша: Розподіл температур по перетину наприкінці розігріву:     Початкова та кінцева щільність теплового потоку у період розігріву:	ч °С °С °С °С °С   Вт/(м2) Вт/(м2) Вт/(м2) Вт/(м2)

Рисунок 2.4 – Температурна та теплова діаграми сушки та розігріву сталерозливного ковшу

Приклади виконання графіків наведені у додатках І та К

ЛІТЕРАТУРА

1. Курбатов Ю.Л. Теплотехника металлургического производства: Учебное пособие/Ю.Л.Курбатов, В.В.Кравцов, Н.С.Масс, Ю.Е. Василенко. – Донецк: Издательство «Ноулидж» (донецкое отделение), 2011.-218с.

2. Теплотехніка металургійного виробництва: Навчальний посібник/ Ю.Л.Курбатов, О.В.Новікова, Ю.Є.Василенко. – Донецьк: Видавництво «Ноулідж», 2013. – 227с.

3. Парахин Н.Ф., Шелудченко В.И., Кравцов В.В. Топливо и теория горения. – Севастополь – Донецк: Вебер, 2003. – 170 с.

4. Гинкул С.И., Шелудченко В.И., Кравцов В.В. Вопросы тепло- и массопереноса в материалах, нагрева и охлаждения металла. – Донецк: РИА ДонГТУ, 2000. – 162с.

5. Казанцев Е.И. Промышленные печи. Справочное руководство для расчетов и проектирования. – М.: Металлургия, 1975. – 388 с.

6. Гінкул С.І, Шелудченко В.І., Кравцов В.В. Збірник алгоритмів і програм для розв`язування теплотехнічних задач. – Донецьк: Вебер, 2003. – 287с.

7. Ковалев Г.М. Конспект лекций по курсу Технология разливки стали в изложницы. – Донецк: ДонНТУ – 2005. – 161с.

8. Процессы непрерывной разливки стали: Монография / Смирнов А.Н., Пилюшенко В.Л., Минаев А.А., Момот С.В., Белобров Ю.И. – Донецк: ДонНТУ, 2002. – 536с.

9. Власов Н.Н., Корроль В.В., Радя В.С. Справочник по разливке черных металлов. – М.: Металлургия, 1981. – 240с.

Додаток А1

Таблиця А1 – Вихідні данні для розрахунку горіння палива

Продовження табл. А1 - Вихідні данні для розрахунку горіння палива

Поиск по сайту: