Đồ Án Tốt Nghiệp - Sự Cháy Của Nguyên Liệu

Đồ án tốt nghiệp Chơng I Tính toán cháy nhiên liệu I Số liệu ban đầu Nhiên liệu: Dầu FO Thành phần dầu FO: Thành phần dầu FO Chất Cc Thành phần khối lợng [%] 87 Hc Oc Nc AK Wd 10 1,5 1,5 0,2 1,2 Nhiệt độ nung trớc nhiên liệu: Dầu FO đợc nung trớc đến nhiệt độ: tFO = 110 [OC] Nhiệt độ nung trớc không khí: Không khí đợc nung trớc đến nhiệt độ: tKK=350 [0C] Loại lò: Lò liên tục nung phôi thép để cán thép hình II Tính toán cháy nhiên liệu II.1 Chuyển đổi thành phần nhiên liệu Hệ số chuyển đổi từ thành phần khô sang thành phần dùng: kk-d = 100 W = d 100 100 1,2 = 0,988 100 Hàm lợng tro tính theo thành phần dùng: Ad = Ak.kk-d = 0,2.0,988 = 0,1976 [%] Hệ số chuyển đổi từ thành phần cháy sang thành phần dùng: Ad = 0,1976 [%] d d 100 (0,1976 + 1,2) kc-d = 100 ( A + W ) = = 0,986 100 100 Chuyển đổi thành phần cháy sang thành phần dùng: Công thức tổng quát: Xd= Xc kc-d Trong đó: Xd: Thành phần sử dụng nguyên tố X Xc: Thành phần cháy nguyên tố X Các thành phần dùng nguyên tố đợc trình bày bảng I.1 Bảng I.1 Thành phần dùng dầu FO Chất Thành phần khối lợng [%] Cd Hd Od Nd Ad Wd 85,78 9,86 1,48 1,48 0,2 1,2 II.2 Tính nhiệt trị thấp nhiên liệu: Qt [kJ/kg] Đồ án tốt nghiệp Qt = 339 Cd + 1030 Hd - 108,8.( Od - Sd) -25,1 Wd Qt = 339 85,78 +1030.9,86-108,8.(1,48- 0) - 25,1.1,2 Qt = 39044 [kJ/kg] [1] Qt = 39044 [kJ/kg] II.3 Chọn hệ số tiêu hao không khí Hệ số tiêu hao không khí đợc chọn tuỳ theo loại nhiên liệu thiết bị đốt Lò đợc thiết kế lò nung liên tục, nhiên liệu dầu FO, để biến bụi tốt phải dùng mỏ phun cao áp, chọn hệ số tiêu hao không khí n= 1,2 [1] n = 1,2 II.4 Bảng tính toán cháy nhiên liệu Tính toán cháy nhiên liệu đợc thực theo phơng pháp lập bảng Trong bảng này, ta tính cho 100 kg nhiên liệu Toàn kết tính toán đợc trình bày bảng I.2 Đồ án tốt nghiệp II.5 Bảng cân khối lợng Từ kết tính toán bảng I.2 ta lập bảng cân khối lợng Bảng I.3 Bảng cân khối lợng Chất tham gia cháy Chất Văn Hải Tính toán Sản phẩm cháy tạo thành Giá trị [kg] Chất Tính toán Giá trị [kg] Vũ Đồ án tốt Nhiên liệu nghiệp Dầu FO C02 7,148.44 314,512 H20 4,997.18 89,946 N2 43,253.28 1211,084 02 1,913.32 61,216 100 Không khí S02 02 11,480.32 367,36 SPC 1676,758 N2 43,189.28 1209,292 Ad 0,2 A = 1676,652 [kg] B = 1676,758 [kg] Đánh giá sai số: % = 1676,758 1676,652 B A 100% = 100% = 0,00036 [%] 1676,758 B Nhận xét: Với sai số % =0,00036 [%] chứng tỏ số liệu tính toán bảng I.3 đáng tin cậy II.6 Tính khối lợng riêng sản phẩm cháy: [kg/m3tc] SPC 1676,758 = 100V = 100.12,838 = 1,306 [kg/m3tc] n Trong đó: Vn = 12,838 [m3tc/kg] (xem bảng I.2) II.7 Tính nhiệt độ cháy nhiên liệu Nhiệt độ cháy lý thuyết: tlt [0C] Nhiệt độ cháy lý thuyết nhiệt độ sản phẩm cháy có đợc giả thiết nhiệt lợng sinh cháy nhiên liệu đợc tập chung toàn cho sản phẩm cháy (không có tổn thất nhiệt) t lt = i i1 ( t t1 ) + t1 i i1 [0C] [1] Trong đó: tlt: Nhiệt độ cháy lý thuyết nhiên liệu [0C] i1, i2: Entanpy sản phẩm cháy tơng ứng với nhiệt độ t1, t2 [kJ/ m3tc] i: Entanpy sản phẩm cháy tơng ứng với nhiệt độ tlt [kJ/m3tc] Với: i = Qt + C nl t nl + ikk Ln f Vn f: Tỉ lệ nung trớc không khí; f = (nung 100% không khí) Cnl: Nhiệt dung riêng dầu FO; CFO = 2,176 [kJ/kg.K] Văn Hải [1] [1] Vũ Đồ án tốt nghiệp tnl : Nhiệt độ nung trớc dầu FO; tFO = 110 [0C] ikk: Entanpy không khí nhiệt độ tkk với tkk = 350 [0C] có ikk = 463,5 [kJ/ m3tc] ( Bảng 15 [1] ) Vn = 12,838 [m3tc/kg] ; Ln = 12,246 [m3tc/kg] i = ( Bảng I.2 ) 39044 + 2,176.110 + 463,5.12,246 = 3502,055 [kJ/m3tc] 12,838 Giả thiết: t1< tlt < t2 nên i1< i < i2 Chọn: t1= 2100 [0C] ; t2= 2200 [0C] Để tính nhiệt hàm sản phẩm cháy ứng với t 1= 2100 [0C] t2=2200[0C] ta phải tính nhiệt hàm khí thành phần ứng với hai nhiệt độ Theo bảng 16[1] ta có nhiệt hàm khí thành phần ứng với t1 t2 là: Bảng I.4 Nhiệt hàm khí thành phần Khí Nhiệt hàm i [kJ/m3tc] t1= 2100 [0C] t1= 2200 [0C] CO2 5186,8 5464,2 N2 3132 3295,8 O2 3314,9 3487,4 H2 O 4121,8 4358,8 SO2 4049,9 4049,9 Văn Hải Vũ Đồ án tốt nghiệp Tính i1 i2: Với giá trị nhiệt hàm vừa tìm đợc ta có: i1=i2100=0,01.(%CO2.iCO2 + %H2O.iH2O + %N2.iN2 + %O2.iO2 + %SO2.iSO2) [1] i1= 0,01.(12,472.5186,8 + 8,719.4121 + 75,471.3132 + 3,338.3314,9 + 0.4049,9) i1= 3480,61 [kJ/m3tc] i1 = 3480,61 [kJ/m3tc] i2=i2200=0,01.(%CO2.iCO2+%H2O.iH2O+%N2.iN2+%O2.iO2+%SO2.iSO2) [1] i2=0,01.(12,472.5464,2+8,719.4358,8+75,471.3295,8+3,338.3478,4+0.4049,9) i2=3665,02 [kJ/m3tc] i2 = 3665,02 [kJ/m3tc] Nh vậy: i1< i < i2 thoả mãn giả thiết cho Tính tlt: i i1 ì ( t t1 ) + t1 [0C] i2 i1 3502,055 3480,61 t lt = ì ( 2200 2100 ) + 2100 = 2111,6 [0C] 3665,02 3480,61 t lt = Nhiệt độ cháy thực tế nhiên liệu: tlt [0C] Trong thực tế, nhiệt lợng sinh đốt cháy nhiên liệu việc làm tăng nhiệt độ sản phẩm cháy thất thoát môi trờng xung quanh Vì nhiệt độ cháy thực tế thấp nhiệt độ cháy lý thuyết vừa tính đợc ttt= .tlt Trong đó: : Hệ số phụ nhiệt độ, phụ thuộc vào loại lò lò nung liên tục; = 0,7 (bảng 14 [1]) ttt : Nhiệt độ cháy thực tế nhiên liệu [ C] ttt=0,7.2111,6 =1478 [0C] ttt = 1478 [0C] II.8 Các kết tính toán Bảng I.5 Các kết tính toán Nhiệt độ Lo Ln V0 Vn [oC] [m3tc/kg] [m3tc/kg] [m3tc/kg] [m3tsc/kg] [kg/m3tc] 10,205 12,246 10,794 12,838 1,306 tlt ttt Sản phẩm cháy [%] CO2 H2 O O2 N2 2111,6 1478 12,472 8,719 3,338 75,471 Chơng II Chọn chế độ nung tính thời gian nung kim loại I Số liệu ban đầu Văn Hải Vũ Đồ án tốt nghiệp Năng suất lò: P=30 [tấn/h] Kích thớc phôi nung: 120 x 120 x 1300 [mm] Nhiệt độ lò vật nung: tklc=1200 [0C] Thành phần thép nung Thành phần thép Nguyên tố Giá trị [%] C Mn Si 0,18 0,25 0,08 II Phơng pháp nung chọn giản đồ nhiệt độ nung Phôi đợc nung mặt đợc xếp hàng Phôi vào lò có nhiệt độ: tmđ=ttđ= 20 [0C] Giản đồ nhiệt độ nung: Chọn chế độ nung ba vùng: sấy nung - đồng nhiệt Giản đồ nung đợc trình bày hình II.1 t [0C] t2=13000C t3=13000C tm3=12000C t1 =700 C k tt3 t =600 C m tk4=12500C tm4=12000C tt4 tt2 tk4=12500C s n dn Vùng sấy Vùng nung Vùng đồng nhiệt [h] Hình II.1 Giản đồ nung phôi Văn Hải Vũ Đồ án tốt nghiệp II.1 Giai đoạn sấy vùng sấy để tránh ứng suất nhiệt, ngời ta phải nung phôi với tốc độ nung nhỏ Nhiệt độ lò đầu giai đoạn sấy: tk1=700 [0C] Nhiệt độ lò cuối giai đoạn sấy: tk2=1300 [0C] Nhiệt độ bề mặt tâm phôi vào lò: tt1=tm1=20 [0C] Nhiệt độ bề mặt phôi cuối giai đoạn sấy: tm2=600 [0C] II.2 Giai đoạn nung vùng nung, phôi đợc nung tới nhiệt độ yêu cầu Nhiệt độ lò: tk2=tk3=1300 [0C] Nhiệt độ bề mặt phôi cuối giai đoạn nung: tm3=1200 [0C] II.3 Giai đoạn đồng nhiệt Tại vùng đồng nhiệt, nhiệt độ bề mặt phôi không tăng, nhiệt độ tâm phôi tăng dần tới khi: t= tm4-tt4 < [tcho phép] Nhiệt độ lò đầu giai đoạn đồng nhiệt: tk3=1300 [0C] Nhiệt độ lò cuối giai đoạn đồng nhiệt: tk4=1250 [0C] Nhiệt độ bề mặt phôi cuối giai đoạn đồng nhiệt: tm4=1200 [0C] Nhiệt độ tâm phôi cuối giai đoạn đồng nhiệt: tt4 [0C] tt4= tm4 - [tcho phép] [0C] [tcho phép]: độ chênh nhiệt độ cho phép mặt tâm phôi trớc lò [tcho phép] = S1[t/1dm] St: Chiều dày thấm nhiệt: [m] St= S.à [m] [1] Trong đó: Chiều dày phôi: St=0,12 [m] Hệ số không đối xứng (nung phôi mặt): =1 [t/1dm]= [15 0C/1dm] [1] St=0,12.1 = 0,12 [m] [tcho phép] = 0,12.10.15=18 [0C] Nhiệt độ tâm phôi nung cuối giai đoạn đồng nhiệt tt4=tm4 -18 = 1200 -18 = 1182 [0C] III Tính thời gian nung III.1 Xác định kích thớc nội hình lò Chiều rộng nội hình lò: B [m] B = n.l+(n-l).C+2b Trong đó: n: Số dãy phôi nung: n =1 l: Chiều dài phôi nung: l =3 [m] B: Khoảng cách đầu phôi tờng lò: b =0,25 [m] C: khoảng cách đầu phôi B = 1.3 + (1 - 1).C + 2.0,25 = 3,5 [m] Chiều cao nội hình lò vùng sấy: a Chiều cao có hiệu vùng sấy: Hsch [m] Văn Hải [1] Vũ nghiệp Đồ án tốt Hsch = tktb.(A + 0,05.B).10-3 [m] Trong tktb: Nhiệt độ trung bình sản phẩm cháy vùng sấy: [0C] k t tb k [1] k t + t2 700 + 1300 = = = 1000 [0C] 2 A: Hệ số thực nghiệm, tktb=1000 [0C] A=0,6 theo bảng 28[1] B: Chiều rộng lò; B=3,5 [m] Hsch=1000.(0,6 + 0,05.3,5).10-3 = 0,775 [m] Hsch = 0,775 [m] b Chiều cao thực tế vùng sấy: Hstt [m] Hstt = n.Hsch + S Trong đó: n: Số mặt đợc nung, nung mặt: n=1 S: Chiều dày phôi: S = 0,12 [m] Hstt=1.0,775 + 0,12 = 0,895 [m] Chiều cao nội hình lò vùng nung: a Chiều cao có hiệu vùng nung: Hnch [m] Hnch=(0,4 ữ 0,6).B [m] B: Chiều rộng lò; B = 3,5 [m] Lò có dãy phôi với B = 3,5 [m] chọn: Hnch= 0,5.B Hnch= 0,5.3,5 = 1,75 [m] b Chiều cao thực tế vùng nung: H tt[m] Hntt = n.Hnch + S Hntt = 1.1,75 + 0,12 = 1,87 [m] n Hstt = 0,895 [m] [1] Hnch = 1,75 [m] [1] Hntt = 1,87 [m] Trong đó: n: Số mặt đợc nung, nung mặt; n=1 S: Chiều dày phôi; S= 0,12[m] Chiều cao nội hình lò vùng đồng nhiệt: a Chiều cao có hiệu vùng đồng nhiệt: H đ n c h [m] H đ n c h = t k t b (A + 0,05B).10 - [1] Trong đó: tktb: Nhiệt độ trung bình sản phẩm cháy vùng đồng nhiệt [ 0C] k k t tb = k t3 + t 1300 + 1250 = = 1275 [0C] 2 A: Hệ số thực nghiệm Khi t =1275 [0C] chọn A=0,6 (Bảng 28 [1]) B: Chiều rộng lò; B= 3,5 [m] Hđnch =1275(0,6 + 0,05.3,5).10-3 = 0,988 [m] Hđnch = 0,988 [m] b Chiều cao thực tế vùng đồng nhiệt: Hđntt [m] Hđntt = Hđnch +S [m] Văn Hải [1] Vũ nghiệp Đồ án tốt Hđntt= 0,988 + 0,12 = 1,108 [m] Hđntt = 1,108 [m] III.2 Tính thời gian nung kim loại III.2.1 Tính thời gian sấy Nhiệt độ trung bình bề mặt vật nung vùng sấy: tmtb [0C] ( ) m m t t1 [ C] t tbm = 20 + ( 600 20 ) = 407 [0C] t tbm = t1m + [1] Xác định độ đen sản phẩm cháy vùng sấy: k k= CO2+ H2O [1] Độ đen khí phụ thuộc vào áp suất riêng phần chất khí xạ, nhiệt độ khí chiều dày xạ có hiệu sản phẩm cháy CO2= f(PCO2, tk, Shq) ; H2O= f(PH2O, tk, Shq) a áp suất riêng phần áp suất riêng phần chất khí thành phần tỷ lệ với thành phần thể tích chất khí %CO2=12,472% => PCO2= 0,12472 [bar] %H2O=8,719% => PH2O= 0,08719 [bar] b Chiều dày xạ có hiệu sản phẩm cháy vùng sấy 2.H chs B B + H chs 2.0,775.3,5 = 0,9 = 1,142 [m] 3,5 + 0,775 S hq = S hq c Tích số M MCO2= Shq Pco2 MCO2 =1,142.0,1247=0,1424 [bar.m] MH2O = Shq PH2O MH2O = 1,142.0,08712=0,1 [bar.m] [1] [1] Từ: tktb=1000oC Mco2=0,1424 [bar.m], MH2O = 0,1 [bar.m] tra đợc: CO2 = 0,12 ; H2O= 0,107 ; =1,05 (Đồ thị: 24; 25; 26; [1]) Vậy độ đen sản phẩm cháy là: k = co2 + .H2O k = 0,12 + 1,05.0,107 = 0,232 k = 0,232 Tính hệ số xạ qui dẫn : Cqd [W/m K ] Độ đen sản phẩm cháy: k =0,232 Độ đen kim loại: kl =0,8 a Độ phát triển tờng lò: H chs + B 2.0,775 + 3,5 = = 1,683 g = n.l 1.3 [1] Trong đó: l: Chiều dài phôi thép; l =3 [m] B: Chiều rộng lò; B = 3,5 [m] Hsch: Chiều cao có hiệu vùng sấy; Hsch = 0,775 [m] n: Số hàng phôi nung; n=1 b Hệ số xạ quy dẫn Cqd [W/m2K4] Văn Hải 10 Vũ Đồ án tốt nghiệp k + Cqd =5,67 kl k [ + (1 ) ] + kl k kl [1] k 0,232 + 1,683 , 232 Cqd =5,67.0,8 [ 0,8 + 0,232(1 0,8) ] + 1,683 = 2,48 W/m 0,232 C q d = 2,48 [W/m K ] Hệ số trao đổi nhiệt tổng cộng: [w/m2 oC] a Hệ số trao đổi nhiệt xạ: bx [w/m2 oC] Tk Tkl C qd bx = 100 100 t k t kl [10] Trong đó: tk: Nhiệt độ trung bình sản phẩm cháy vùng sấy tk = tktb =1000 [oC] ; Tk =tk + 273= 1000 + 273=1273 [K] tkl: Nhiệt độ trung bình bề mặt phôi vùng sấy tkl = tmtb = 407 [0C] ; Tkl=tkl + 273=407 + 273 = 680 [K] 1273 680 2,48. bx = 100 100 = 100,89 [W/m C] 1000 407 bx = 100,89 [W/m2.0C] b Hệ số trao đổi nhiệt đối lu: đl [W/m2.0C] Nhiệt độ trung bình sản phẩm cháy vùng sấy là: t tb=1000 [0C] nên trao đổi nhiệt xạ có trao đổi nhiệt đối lu, ta coi trao đổi nhiệt đối lu chiếm 10% so với xạ đl = 0,1 bx=0,1.100,89 = 10,089 [W/m2.0C] c Hệ số trao đổi nhiệt tổng cộng: [W/m2.0C] =đl + bx = 1,1 bx = 1,1.100,88=110,98 [W/m2.0C] = 110,98 [W/m2.0C] Tính nhiệt độ tâm phôi nung cuối giai đoạn sấy: a Hệ số dẫn nhiệt (tính sơ bộ): Hệ số dẫn nhiệt đặc trng cho khả truyền nhiệt bên kim loại Hệ số phụ thuộc vào thành phần trạng thái nhiệt độ kim loại Hệ số dẫn nhiệt thép [oC] = 69,8 - 10,12.C - 16,75.Mn - 33,72.Si [W/m2.0C] [1] Trong đó: C, Mn, Si thành phần khối lợng nguyên tố C, Mn, Si có thép Với: C = 0,18 [%]; Si = 0,25 [%]; Mn = 0,08 [%] = 69,8 - 10,12.0,18 - 16,75.0,25 - 33,72.0,08 = 61,09 [W/m2.0C] Văn Hải 11 Vũ Đồ án tốt nghiệp = 61,09 [W/m2.0C] Hệ số dẫn nhiệt thép phụ thuộc vào nhiệt độ đợc trình bày bảng II.1 Bảng II.1 Hệ số dẫn nhiệt thép nhiệt độ khác Nhiệt độ Tính toán Giá trị T [W/m2.0C] 200 0,950 58,04 400 0,850 51,93 600 0,75 45,82 800 0,680 41.54 1000 0,680 41,54 1200 0,730 44,60 T [W/m2.0C] 61,09 58,04 51,93 45,82 44,60 41,54 200 400 600 800 1000 1200 [0C] Hình II.2 phụ thuộc hệ số dẫn nhiệt vào nhiệt độ Hệ số dẫn nhiệt (tính sơ bộ) 1t + 1m + m2 [W/m.0C] sb = + 20 + 600 sb = 20 60,79 + 60,79 + 45,82 sb = = 55,80 [W/m.0C] Văn Hải 12 [1] sb = 55,80 Vũ Đồ án tốt nghiệp b Tiêu chuẩn Bi ( tính sơ bộ): Tiêu chuẩn Bi sb: Bi sb = S t 110,98.0,12 = = 0,239 sb 55,80 Bisb = 0,239 c Tiêu chuẩn bề mặt không thứ nguyên t tbk t 2m 1000 600 m= k m = 1000 20 = 0,408 t tb t1 m = 0.408 Từ (Bisb m ) tra đợc tiêu chuẩn Fo (sơ bộ): Fosb = 3,8 [2] Từ (Bisb Fosb ) tra đợc tiêu chuẩn nhiệt độ tâm: t=0,46 Vậy nhiệt tâm phôi nung cuối giai đoạn sấy ( tính sơ bộ): tt2 = tktb - t.(tktb - ttđ) = 1000 - 0,46.(1000 - 20) = 549 [0C] tt2 = 549 [0C] d Hệ số dẫn nhiệt thép ( tính theo xác) 1t + 1m + t2 + m2 [W/m.0C] + 20 + 600 + 549 cx = 20 60,79 + 60,79 + 45,82 + 47,38 cx = = 53,70 [W/m.0C] cx = [1] cx = 53,70 [W/m.0C] e Tiêu chuẩn Bi (tính xác) Bicx = S t sx Bicx = 110,98.0,12 = 0,248 53,70 Từ Bicx m tra đợc tiêu chuẩn Fo xác: Focx =3,6 Từ Bicx Focx tra đợc t =0,45 Vậy nhiệt tâm phôi nung cuối giai đoạn sấy: tt2 [oC] tt2=tktb- t.(tktb-ttđ) [oC] tt2=1000 - 0,45.(1000 - 20)=559 [2] tt2 = 559 [0C] f Nhiệt độ trung bình phôi cuối giai đoạn sấy ( ) m t t2 t2 t tbkl = 559 + ( 600 559 ) = 573 [0C] tkltb= t 2t + g Hệ số dẫn nhiệt độ: a [m /h] Nhiệt dung riêng: Cp= Văn Hải tkltb = 573 [0C] ic i d t tbc t tbd 13 Vũ Đồ án tốt nghiệp Trong : ic: Entanpy kim loại ứng với nhiệt độ; tctb=tkltb=573 [0C] iđ: Entanpy kim loại ứng với nhiệt độ; tđtb =20 [0C] Theo bảng 37[1] ta có: i573= 319,39 [kJ/kg] ; i20= 7,18 [kJ/kg] Nên: Cp = Vậy hệ số dẫn nhiệt độ: a= 319,39 7,18 = 0,56 [kJ/kg.0C] 573 20 3,6. cx 3,6 53,70 = = 0,044 C p 0,56 7800 [m /h] h Tính thời gian sấy: s[h] Fo S12 3,6 0,12 s = = = 1,18 [h] a 0,044 III.2.2.Tính thời gian nung: n [h] s = 1,18 [h] m Nhiệt độ trung bình bề mặt vật nung vùng nung: t tb [oC] ( ) m m t t [oC] t tbm = 600 + (1200 600) = 1000 [0C] t tbm = t 2m + [1] Xác định độ đen sản phẩm cháy vùng nung: k a áp suất riêng phần khí CO2 nớc H2O PCO2= 0,12472 [bar] ; PH2O = 0,08719 [bar] (xem bảng I.2) b Chiều dày xạ hiệu sản phẩm cháy vùng nung S hq 2.B.H chn = B + H chn [1] Trong đó: Hệ số: =0,9 Chiều rộng lò: B= 3,5 [m] Chiều cao có hiệu vùng nung: Hnch=1,75 [m] S hq = 0,9 2.3,5.1,75 = 2,06 [m] 3,6 + 1,75 c Tích số M MCO2 = Shq PCO2 [1] MCO2 = 2,06.0,1247 = 0,257 [bar.m] MH2O = Shq PH2O = 2,06.0,08719 = 0,180 [bar.m] Từ tktb =1300 [oC] MCO2 = 0,257 [bar.m], MH2O = 0,180 [bar.m] tra đợc: CO2 = 0,12 ; H2O =0,11 ; =1,07 (đồ thị 24, 25, 26 [1] ) Vậy độ đen sản phẩm cháy là: k = CO2 + .H2O k= 0,12 + 1,07.0,11 = 0,238 Tính hệ số xạ qui dẫn: Cqd[W/m K ] 14 Văn Hải k = 0,238 Vũ Đồ án tốt nghiệp Độ đen cuả sản phẩm cháylà: k= 0,238 Độ đen kim loại: kl= 0,8 a Độ phát triển tờng lò: = H chn + B 2.1,75 + 3,5 = = 2,333 n.l 1.3 Trong đó: l: Chiều dài phôi thép; l =3 [m] B: Chiều rộng lò; B=3,5 [m] H chn : Chiều cao có hiệu vùng nung : H chn =1,75 [m] n: Số hàng vật nung; n = b Hệ số xạ qui dẫn: Cqd[W/m2K4] C qd = 5,67 kl C qd = 5,67.0,8 k k+ k [ kl + k (1 [W/m2.K4] ) ] + kl 0,238 + 2,333 0,238 [ 0,8 0,238.(1 0,8) ] + 2,333 0,238 = 2,78 [W/m2.K4] Cqd = 2,78 [W/m2.K4] Hệ số trao đổi nhiệt tổng cộng: a Hệ số trao đổi nhiệt xạ: bx[W/m2oC] Tk Tkl C qd bx = 100 100 [W/m2.0C] t k t kl Trong đó: t k : Nhiệt độ trung bình sản phẩm cháy vùng nung t k = t tbk = 1300 [0C] ; Tk = t k +273=1573 [K] t kl : Nhiệt độ trung bình bề mặt phôi vùng nung t kl = t tbm = 1000 [oC] ; Tkl = t kl +273=1273 [K] Vậy: 1573 1273 2,78 bx= 100 100 =323,98 [W/m C] 1300 1000 bx=323,98 [W/m2.0C] b Hệ số trao đổi nhiệt đối lu: đl [W/m2 0C] Nhiệt độ sản phẩm cháy vùng nung có giá trị cao nhất, nên trao đổi nhiệt xạ giữ vai trò chủ yếu Ngoài có trao đổi nhiệt đối lu, ta coi trao đổi nhiệt đối lu chiếm 10[%] Văn Hải 15 Vũ nghiệp đl = 0,1 bx=0,1.323,98=32,398 [W/m2oC] c Hệ số trao đổi nhiệt tổng cộng: [W/m2oC] = bx + đl =1,1 bx=1,1.323,98=356,38 [W/m2.0C] Tính nhiệt độ tâm phôi nung cuối giai đoạn nung: a.Tiêu chuẩn Bi (tính sơ bộ) Hệ số dẫn nhiệt (tính sơ bộ): Đồ án tốt m2 + t2 + 1m [W/m.0] + 559 + 1200 sb = 600 45,82 + 47,07 + 44,60 sb = = 45,83 [W/m.0C] [1] sb = Tiêu chuẩn Bisb: Bi sb = S t 356,38.0,12 = = 0,934 sb 45,83 b Tiêu chuẩn nhiệt độ bề mặt không thứ nguyên: m m = t tbk t 3m 1300 1200 = = 0,143 t tbk t 2m 1300 600 Từ (Bisb m ) tra đợc tiêu chuẩn Fo sơ bộ: Fosb=2,4 Từ ( Bisb Fosb) tra đợc tiêu chuẩn nhiệt độ tâm: t=0,2 Vậy nhiệt độ tâm cuối giai đoạn nung sơ đợc xác định: ( [2] ) t 3t = t tbk t t tbk t 2t = 1300 0,2.(1300 559 ) = 1152 [0C] tt3 = 1152 [0C] Tính thời gian nung: n [h] a.Hệ số dẫn nhiệt (tính xác ): m2 + t2 + t3 + 3m [W/m.0C] + 559 + 1200 + 1152 cx = 600 45,82 + 47,07 + 44,60 + 43,87 cx = = 45,34 [W/m.0C] cx = [1] b Tiêu chuẩn Bi (tính xác): Bicx = S t 343,56.0,12 = = 0,943 cx 44,72 BicxBisb t3t=1152 [0C] c Nhiệt độ trung bình phôi cuối vùng nung ( t tbkl = t 3t + t 3m t 3t Văn Hải ) 16 Vũ Đồ án tốt nghiệp t tbkl = 1152 + (1200 1152 ) = 1168 [0C] d Hệ số dẫn nhiệt độ: a [m2/h] Nhiệt dung riêng: Cp = ic id 832,57 309,14 = = 0,88 [kJ/kg.0C] c d 1168 573 t tb t tb Trong đó: ic: Entanpy kim loại ứng với nhiệt độ: t tbc = t tbkl = 1168 [0C] iđ: Entanpy kim loại ứng với nhiệt độ: t tbd = 573 [0C] Vậy hệ số dẫn nhiệt độ: a= 3,6 cx 3,6.45,34 = = 0,024 [m2/h] Cp 0,88.7800 e Tính thời gian nung: n [h] Fo S t2 2,4 0,12 = = 1,44 [h] n= a 0,024 n = 1,44 [h] III.2.3 Tính thời gian đồng nhiệt: đn [h] Mức độ đồng nhiệt t c t 4m t 4t = t = m t t3 t3 d Trong đó: t 3m : Nhiệt độ bề mặt phôi đầu vùng đồng nhiệt: t 3m =1200 [0C] t 4m : Nhiệt độ bề mặt phôi cuối vùng đồng nhiệt: t 4m =1200 [0C] t 3t : Nhiệt độ tâm phôi đầu vùng đồng nhiệt: t 3t =1168 [0C] t 4t : Nhiệt độ tâm phôi cuối vùng đồng nhiệt: t 4t =1182 [0C] = 1200 1182 = 0,56 1200 1168 Từ =0,56 xác định đợc tiêu chuẩn Fo=0,3 (theo giản đồ hình 33[1]) Tính thời gian đồng nhiệt: đn[h] a Nhiệt độ trung bình phôi thép vùng đồng nhiệt : t tbkl [oC] t tbkl = t tbc + t tbd o [ C] Trong đó: ttbđ: Nhiệt độ trung bình phôi thép đầu vùng nung đồng nhiệt: t tbd = 1168 [0C] t tbc : Nhiệt độ trung bình phôi thép cuối vùng nung đồng nhiệt ( ) t tbc = t t4 + t m4 t14 [0C] Văn Hải 17 Vũ Đồ án tốt nghiệp t tbc = 1182 + (1200 1182 ) = 1188 [0C] t tbd + t tbc 1168 + 1188 t = = = 1178 [0C] 2 kl tb b Hệ số dẫn nhiệt trung bình 3m + t3 + m4 + t4 [W/moC] tb = + 1168 + 1200 + 1182 tb = 1200 44,60 + 44,11 + 44,60 + 44,32 tb = = 44,41 [W/m.0C] c Hệ số dẫn nhiệt độ: a [m2/ h] Nhiệt dung riêng trung bình phôi vùng đồng nhiệt Cp = i1178 830,69 = = 0,705 [kJ/kg.0C] 1178 t tbkl Trong đó: t tbkl = 1178 [0C] i1178=830,69 [kJ/kg] Hệ số dẫn nhiệt độ phôi vùng đồng nhiệt: a= [1] 3,6 tb 3,6.44,41 = = 0,029 [m2/h] Cp 0,705,7800 d Tính thời gian đồng nhiệt: đn[h] Fo S t2 0,3.0,12 = = 0,15 [h] đn = a 0,029 III.2.4 Tổng thời gian nung phôi: [h] Tổng thời gian nung phôi lò: =s + n + đn = 1,18 + 1,44 + 0,15 = 2,77 [h] III.3 Xác định chiều dài lò Chiều dài vùng sấy: Ls [m] a Chiều dài hữu ích vùng sấy Lhs = đn = 0,15 [h] = 2,77 [h ] b P s [m] n g Trong đó: Chiều rộng phôi: b =0,12 [m] Năng suất lò: P =30 [tấn/h] = 30000 [kg/h] Số dãy phôi: n =1 Khối lợng phôi: g =V = a b l g = 0,12 0,12 7800 = 336,96 [kg/phôi] Văn Hải 18 Vũ Đồ án tốt nghiệp Lhs = 0,12.30000.1,18 = 12,61 [m] 1.336,96 b Chiều dài thực tế vùng sấy Vì vùng sấy có đặt kênh khói nên chiều dài thực tế vùng sấy là: Lts = Lhs +L kk [m] Lts = 12,61 + 0,43 = 13,04 [m] Lts= 13,04 Trong đó: [m] L kk: Khoảng cách từ tâm kênh khói đến bề mặt tờng lò (phía vào liệu): L kk = 0,43 [m] Chiều dài vùng nung: L n [m] vùng nung chiều dài thực tế chiều dài hữu ích: Lhn = Ltn = Ltn = b.P. n [m] n.g 0,12 30000 1,44 = 15,38 [m] 1.336,96 Chiều dài vùng đồng nhiệt: L đn [m] Chiều dài hữu ích vùng đồng nhiệt Lhdn = b.P dn [m] n.g Lhdn = 0,12 30000 0,15 = 1,6 [m] 1.336,96 Chiều dài thực tế vùng đồng nhiệt Ltdn = Lhdn + Ldn [m] Ltdn = 1,6 + 0,9 = 2,5 [m] Trong đó: L dn: Khoảng cách từ đầu tờng lò phía đến cửa liệu (khi liệu ngang lò) Chọn Ldn =0,9 [m] Chiều dài hữu ích lò: L h [m] Lh = Lhs + Lhn + Lhdn [m] Lh = 12,61 + 15,38 + 1,6 = 29,59 [m] Lh=30,66 [m] Chiều dài thực tế lò: L t [m] Lt = Lts + Ltn + Ltdn Lt = 13,04 + 15,38 + 2,5 = 30,92 [m] Văn Hải 19 Lt= 30,92[m] Vũ Đồ án tốt nghiệp Văn Hải 20 Vũ [...]... (theo giản đồ hình 33[1]) 2 Tính thời gian đồng nhiệt: đn[h] a Nhiệt độ trung bình của phôi thép ở vùng đồng nhiệt : t tbkl [oC] t tbkl = t tbc + t tbd o [ C] 2 Trong đó: ttbđ: Nhiệt độ trung bình của phôi thép ở đầu vùng nung đồng nhiệt: t tbd = 1168 [0C] t tbc : Nhiệt độ trung bình của phôi thép ở cuối vùng nung đồng nhiệt ( ) 1 t tbc = t t4 + t m4 t14 [0C] 3 Văn Hải 17 Vũ Đồ án tốt nghiệp 1 t... =0,45 Vậy nhiệt của tâm phôi nung ở cuối giai đoạn sấy: tt2 [oC] tt2=tktb- t.(tktb-ttđ) [oC] tt2=1000 - 0,45.(1000 - 20)=559 [2] tt2 = 559 [0C] f Nhiệt độ trung bình của phôi ở cuối giai đoạn sấy ( ) 1 m t t2 t2 3 1 t tbkl = 559 + ( 600 559 ) = 573 [0C] 3 tkltb= t 2t + g Hệ số dẫn nhiệt độ: a [m /h] 2 Nhiệt dung riêng: Cp= Văn Hải tkltb = 573 [0C] ic i d t tbc t tbd 13 Vũ Đồ án tốt nghiệp Trong đó... có trong thép Với: C = 0,18 [%]; Si = 0,25 [%]; Mn = 0,08 [%] 0 = 69,8 - 10,12.0,18 - 16,75.0,25 - 33,72.0,08 = 61,09 [W/m2.0C] Văn Hải 11 Vũ Đồ án tốt nghiệp 0 = 61,09 [W/m2.0C] Hệ số dẫn nhiệt của thép phụ thuộc vào nhiệt độ đợc trình bày trong bảng II.1 Bảng II.1 Hệ số dẫn nhiệt của thép ở các nhiệt độ khác nhau Nhiệt độ Tính toán Giá trị T [W/m2.0C] 200 0,950 58,04 400 0,850 51,93 600 0,75 0 45,82... 0,12 + 1,07.0,11 = 0,238 3 Tính hệ số bức xạ qui dẫn: Cqd[W/m K ] 14 Văn Hải 2 4 k = 0,238 Vũ Đồ án tốt nghiệp Độ đen cuả sản phẩm cháylà: k= 0,238 Độ đen của kim loại: kl= 0,8 a Độ phát triển của tờng lò: = 2 H chn + B 2.1,75 + 3,5 = = 2,333 n.l 1.3 Trong đó: l: Chiều dài của phôi thép; l =3 [m] B: Chiều rộng của lò; B=3,5 [m] H chn : Chiều cao có hiệu ở vùng nung : H chn =1,75 [m] n: Số hàng vật nung;... Ls [m] a Chiều dài hữu ích của vùng sấy Lhs = đn = 0,15 [h] = 2,77 [h ] b P s [m] n g Trong đó: Chiều rộng của phôi: b =0,12 [m] Năng suất của lò: P =30 [tấn/h] = 30000 [kg/h] Số dãy phôi: n =1 Khối lợng của một phôi: g =V = a b l g = 0,12 0,12 3 7800 = 336,96 [kg/phôi] Văn Hải 18 Vũ Đồ án tốt nghiệp Lhs = 0,12.30000.1,18 = 12,61 [m] 1.336,96 b Chiều dài thực tế của vùng sấy Vì vùng sấy có... [W/m2.0C] 5 Tính nhiệt độ tâm của phôi nung ở cuối giai đoạn sấy: a Hệ số dẫn nhiệt (tính sơ bộ): Hệ số dẫn nhiệt đặc trng cho khả năng truyền nhiệt bên trong kim loại Hệ số này phụ thuộc vào thành phần và trạng thái nhiệt độ của kim loại Hệ số dẫn nhiệt của thép ở 0 [oC] 0 = 69,8 - 10,12.C - 16,75.Mn - 33,72.Si [W/m2.0C] [1] Trong đó: C, Mn, Si là thành phần khối lợng của các nguyên tố C, Mn, Si có trong... 1200 [0C] Hình II.2 sự phụ thuộc của hệ số dẫn nhiệt vào nhiệt độ Hệ số dẫn nhiệt (tính sơ bộ) 1t + 1m + m2 [W/m.0C] sb = 3 + 20 + 600 sb = 20 3 60,79 + 60,79 + 45,82 sb = = 55,80 [W/m.0C] 3 Văn Hải 12 [1] sb = 55,80 Vũ Đồ án tốt nghiệp b Tiêu chuẩn Bi ( tính sơ bộ): Tiêu chuẩn Bi sb: Bi sb = S t 110,98.0,12 = = 0,239 sb 55,80 Bisb = 0,239 c Tiêu chuẩn bề mặt không thứ nguyên t tbk t 2m... [0C] c Nhiệt độ trung bình của phôi ở cuối vùng nung ( 1 t tbkl = t 3t + t 3m t 3t 3 Văn Hải ) 16 Vũ Đồ án tốt nghiệp 1 t tbkl = 1152 + (1200 1152 ) = 1168 [0C] 3 d Hệ số dẫn nhiệt độ: a [m2/h] Nhiệt dung riêng: Cp = ic id 832,57 309,14 = = 0,88 [kJ/kg.0C] c d 1168 573 t tb t tb Trong đó: ic: Entanpy của kim loại ứng với nhiệt độ: t tbc = t tbkl = 1168 [0C] iđ: Entanpy của kim loại ứng với nhiệt... dài của vùng đồng nhiệt: L đn [m] Chiều dài hữu ích của vùng đồng nhiệt Lhdn = b.P dn [m] n.g Lhdn = 0,12 30000 0,15 = 1,6 [m] 1.336,96 Chiều dài thực tế của vùng đồng nhiệt Ltdn = Lhdn + Ldn [m] Ltdn = 1,6 + 0,9 = 2,5 [m] Trong đó: L dn: Khoảng cách từ đầu tờng lò phía đến cửa ra liệu (khi ra liệu ngang lò) Chọn Ldn =0,9 [m] 4 Chiều dài hữu ích của lò: L h [m] Lh = Lhs + Lhn + Lhdn [m] Lh = 12,61... và m ) tra đợc tiêu chuẩn Fo (sơ bộ): Fosb = 3,8 [2] Từ (Bisb và Fosb ) tra đợc tiêu chuẩn nhiệt độ tâm: t=0,46 Vậy nhiệt của tâm phôi nung ở cuối giai đoạn sấy ( tính sơ bộ): tt2 = tktb - t.(tktb - ttđ) = 1000 - 0,46.(1000 - 20) = 549 [0C] tt2 = 549 [0C] d Hệ số dẫn nhiệt của thép ( tính theo chính xác) 1t + 1m + t2 + m2 [W/m.0C] 4 + 20 + 600 + 549 cx = 20 4 60,79 + 60,79 + 45,82 + 47,38 .. .Đồ án tốt nghiệp Qt = 339 Cd + 1030 Hd - 108,8.( Od - Sd) -2 5,1 Wd Qt = 339 85,78 +1030.9,8 6-1 08,8.(1,4 8- 0) - 25,1.1,2 Qt = 39044 [kJ/kg] [1] Qt = 39044... toán cháy nhiên liệu Tính toán cháy nhiên liệu đợc thực theo phơng pháp lập bảng Trong bảng này, ta tính cho 100 kg nhiên liệu Toàn kết tính toán đợc trình bày bảng I.2 Đồ án tốt nghiệp II.5 Bảng... tính toán bảng I.2 ta lập bảng cân khối lợng Bảng I.3 Bảng cân khối lợng Chất tham gia cháy Chất Văn Hải Tính toán Sản phẩm cháy tạo thành Giá trị [kg] Chất Tính toán Giá trị [kg] Vũ Đồ án tốt Nhiên