120t步進(jìn)梁式加熱爐項(xiàng)的設(shè)計(jì)（機(jī)械CAD圖紙）

1、本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文cad圖紙 qq 401339828 目 錄1 設(shè)計(jì)依據(jù)52 燃料燃燒計(jì)算52.1煤氣干濕成分的換算52.2煤氣低發(fā)熱值62.3煤氣重度62.4空氣需要量62.5燃燒產(chǎn)物生成量及成分72.6燃燒產(chǎn)物重度83 爐膛熱交換計(jì)算83.1確定爐膛有關(guān)尺寸83.2求爐氣黑度93.3爐壁對(duì)金屬的角度系數(shù)113.4求導(dǎo)來(lái)輻射系數(shù)c114 金屬加熱計(jì)算124.1金屬均熱段末（界面4）各有關(guān)參數(shù)124.2金屬一加熱段末（界面3）各有關(guān)參數(shù)134.3金屬二加熱段末（界面2）各有關(guān)參數(shù)154.4金屬預(yù)熱段末（界面1）各有關(guān)參數(shù)154.5金屬預(yù)熱段開(kāi)始（界面0）各有關(guān)參數(shù)184.6各段平均熱流及加

2、熱時(shí)間185 確定爐子的主要尺寸195.1爐子有效長(zhǎng)度195.2有效爐底強(qiáng)度206 爐子熱平衡計(jì)算216.1熱收入項(xiàng)計(jì)算216.2熱支出項(xiàng)計(jì)算227 換熱器計(jì)算357.1計(jì)算依據(jù)357.2設(shè)計(jì)計(jì)算35.8 排煙系統(tǒng)流體力學(xué)計(jì)算418.1計(jì)算依據(jù)418.2阻力計(jì)算418.3煙囪計(jì)算459 供風(fēng)系統(tǒng)流體力學(xué)計(jì)算469.1.空氣管道內(nèi)徑479.2.空氣管道阻力損失4810 爐底水管的校核5111 燒嘴計(jì)算5212 風(fēng)機(jī)選擇5413 選用裝料機(jī)和出鋼機(jī)553.13.1推鋼機(jī)的選用553.13.2出鋼機(jī)的選用55參考文獻(xiàn)80本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文cad圖紙 qq 401339828 項(xiàng)目設(shè)計(jì)3.1 設(shè)計(jì)依

3、據(jù)1、爐子生產(chǎn)率：g=120t/h 2、加熱鋼種：普碳鋼，鋼坯尺寸：230mm1600 mm4000 mm的標(biāo)準(zhǔn)坯。3、燃料：(1)種類： 高焦?fàn)t混合煤氣(2)低發(fā)熱量：213341.8=8916kj/nm34、加熱參數(shù)：(1)板坯加熱初始溫度t=20(2)板坯加熱終了溫度t=1180 (3)板坯加熱終了斷面溫差t30(4)空氣預(yù)熱溫度t=400 (5)出爐煙氣溫度t=900 3.2 燃料燃燒計(jì)算按以上設(shè)計(jì)依據(jù)和設(shè)計(jì)方案進(jìn)行如下熱工計(jì)算。高焦?fàn)t煤氣的體積成分如表3.1。表3.1 高焦?fàn)t煤氣的體積成分（）干成分h2n2ch4coco2c2h4c2h6c3h6c3h8體積百分比30.9631.47

4、9.4514.4912.460.800.330.030.013.2.1煤氣干濕成分的換算換算關(guān)系式5： (3.1)式中：g煤氣含水量，g/m3； xs濕煤氣中各成分的體積，； xg干煤氣中各成分的體積，；已知高焦?fàn)t混合煤氣溫度為20，g=18.9g/nm3。求得高焦?fàn)t混合煤氣成分列入表3.2中。表3.2 高焦?fàn)t混合煤氣中各種成分體積 （）高焦?fàn)t混合煤氣h20.97730.96=30.25c2h40.9770.80=0.78n20.97731.47=30.55c2h60.9770.33=0.32ch40.9779.45=9.23c3h60.9770.03=0.03co0.97714.49=14.

5、56c3h80.9770.01=0.01co20.97712.46=11.98h2o0.97718.90.124=2.293.2.2煤氣低發(fā)熱值計(jì)算公式：qd=30.2co+25.8h2+85.6ch4+142.9c2h4+152c2h6+207.7c3h6+218c3h8 (3.2) =30.214.56+25.830.25+85.69.23+142.90.78+1520.32+207.70.03+2180.01=2130kcal/nm3=8916kj/nm3 3.2.3煤氣重度=(2h2+28n2+16ch4+28co+44co2+28c2h4+30c2h6+42c3h6+44c3h8+1

6、8h2o)=(230.25+2830.55+169.23+2814.56+4411.98+280.78+300.32+420.03+440.01+182.29)=0.93kg/3.2.4空氣需要量(1)理論空氣需要量l0= (3.3) = 0.530.25+0.514.56+29.23+30.78+3.50.32+4.50.03+50.01=2.12nm3/nm3 則有l(wèi)0=2.12nm3/nm3 。注：（1）=0.014.76（2）1n m3空氣大約可產(chǎn)生10004.18 kj熱量(2)實(shí)際空氣需要量取空氣系數(shù)n=1.08則有l(wèi)n=l0n=2.121.08=2.29 nm3/nm33.2.5

7、燃燒產(chǎn)物生成量及成分（1）1nm3的煤氣完全燃燒產(chǎn)物中各種成分的體積 = (co+co2+ch4+2c2h4+ 2c2h6+3 c3h6+3 c3h8) 0.01 = (14.56+11.98+9.23+20.78+20.32+30.03+30.01) 0.01= 0.3809 nm3/nm3= (h2+2ch4+2c2h4+ 3c2h6+3 c3h6+4 c3h8+h2o) 0.01 = (30.25+29.23+20.78+30.32+30.03+40.01+2.29) 0.01= 0.5365 nm3/nm3=2.1146 nm3/nm3=0.01=0.0356 nm3/nm3（2）燃料

8、產(chǎn)物生成量=0.3809+0.5365+2.1146+0.0356=3.07 nm3/nm3（3）燃燒產(chǎn)物中各成分的百分含量=100%=12.41 =100%=17.48=100%=1.16=100%=68.953.2.6燃燒產(chǎn)物重度 (3.4)=1.26kg/3.3 爐膛熱交換計(jì)算 爐膛熱交換計(jì)算的目的是為了確定爐氣，經(jīng)過(guò)爐墻到金屬總的導(dǎo)來(lái)輻射系數(shù)c，其計(jì)算過(guò)程如下：3.3.1確定爐膛有關(guān)尺寸(1) 爐膛寬度 （3.5）式中：n料坯排數(shù)，n=2；l料坯長(zhǎng)度為，l=4m；料坯與爐膛、料坯與料坯間的距離，按經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)=0.2-0.25m，取0.25mb=24+ (2+1) 0.25=8.75 m取

9、爐膛寬度b=9m(2) 爐膛高度按經(jīng)驗(yàn)選?。翰捎玫鯍炱巾斀Y(jié)構(gòu)，故只在預(yù)熱段采用壓下?tīng)t型，取預(yù)熱段h上預(yù)=1 m均熱段h上均 =1.5m， 加熱段h上加 =1.5m，所有的下加熱采用同一高度，取值h下=2.2 m。(3)爐底面積設(shè)加熱段長(zhǎng)度為l加，均熱段長(zhǎng)度為l均，預(yù)熱段長(zhǎng)度為l預(yù)。爐底： 一加熱段 f底加1=bl加1=9l加1 m2二加熱段 f底加2=bl加2=9l加2 m2預(yù)熱段 f底預(yù)=bl預(yù)=9l預(yù) m2均熱段 f底均=bl均=9l均 m2（4）爐墻和爐頂內(nèi)表面積爐墻： 一加熱段 f墻加1 =2h加1 l加1=21.5l加1m2=3l加1 m2二加熱段 f墻加2 =2h加1 l加2=21

10、.5l加2m2=3l加2 m2預(yù)熱段 f墻預(yù) =2h預(yù) l預(yù) =21.0l預(yù)m2=2l預(yù) m2均熱段 f墻均 =2h均l均=21.5l均m2=3l均 m2爐頂： 一加熱段f頂加1=b l加1=9l加1 m2 二加熱段f頂加2 =b l加2 =9l加2 m2預(yù)熱段f頂預(yù) =b l預(yù) =9l預(yù) m2均熱段f頂均 =b l均 =9l均m2（5）爐氣外圍總的表面積一加熱段 f加1 =f墻加1 + f頂加1 + f底加1=3l加1 +9l加1 + 9l加1=21 l加1二加熱段 f加2 =f墻加2 + f頂加2 + f底加2=3l加2 +9l加2 + 9l加2=21 l加2預(yù)熱段 f預(yù) =f墻預(yù)+ f頂

11、預(yù) + f底預(yù) =2l預(yù)+ 9l預(yù)+9 l預(yù)=20 l預(yù)均熱段 f均 =f墻均 + f頂均 + f底均=3l均+ 9l均+9 l均=21 l均 （6）爐膛被爐氣充滿的體積一加熱段 二加熱段 預(yù)熱段 均熱段 3.3.2求爐氣黑度（1）平均有效射線長(zhǎng)度一加熱段 m二加熱段 m預(yù)熱段 m均熱段 m（2）輻射氣體分壓與平均有效射線長(zhǎng)度之積 由燃燒計(jì)算得： 大氣壓 大氣壓一加熱段： 大氣壓 大氣壓二加熱段： 大氣壓 大氣壓預(yù)熱段： 大氣壓 大氣壓均熱段： 大氣壓 大氣壓（3）爐氣黑度1、設(shè)二加熱段爐氣溫度比加熱終了時(shí)金屬表面溫度高80t氣加2=t表終+80=1180+80=12602、設(shè)一加熱段爐氣溫度

12、比二加熱段爐氣溫度高50t氣加1= t氣加2+60=1260+50=13103、設(shè)預(yù)熱段爐氣溫度近似為線形t氣預(yù)=0.5(t氣加2+t煙)=0.5（1260+900）=10804、設(shè)均熱段爐氣溫度比金屬加熱終了時(shí)的表面溫度高30t氣均= t表終+30=1180+30=1210（4）求爐氣黑度按各段爐氣的平均溫度和輻射氣體分壓與有效射線長(zhǎng)度之積，查6圖2-20，2-21得：二加熱段： 2 一加熱段： 均熱段： 預(yù)熱段： 3.3.3爐壁對(duì)金屬的角度系數(shù)二加熱段： 一加熱段： 預(yù)熱段： 均熱段： 3.3.4求導(dǎo)來(lái)輻射系數(shù)c取金屬表面黑度 計(jì)算公式： （3.6）二加熱段： kcal/m2.h.k4=2

13、.89w/m2.k4 一加熱段： kcal/m2.h.k4=2.83w/m2.k4 均熱段： kcal/m2.h.k4=2.95w/m2.k4預(yù)熱段： kcal/m2.h.k4=2.68w/m2.k4w/m2.k4 3.4 金屬加熱計(jì)算金屬加熱計(jì)算是連續(xù)加熱爐熱工計(jì)算的重要內(nèi)容，其主要目的是計(jì)算出金屬的加熱時(shí)間，以此為依據(jù)計(jì)算爐子的有效長(zhǎng)度；同時(shí)可求出不同加熱時(shí)間的金屬表面溫度，中心溫度和表面熱流。由于鋼材加熱是在分段連續(xù)加熱爐內(nèi)進(jìn)行的，加熱爐內(nèi)溫度隨加熱段位置不同而不同，因此采用分段計(jì)算的方法對(duì)金屬進(jìn)行加熱計(jì)算?，F(xiàn)將加熱爐用界面將爐膛分成4段：預(yù)熱段開(kāi)始為0界面；預(yù)熱段終了二加熱段開(kāi)始為1界

14、面；二加熱段終了一加熱段開(kāi)始為2界面；一加熱段終了均熱段開(kāi)始為3界面；均熱段終了為4面。如圖3.1所示。圖3.1 加熱爐簡(jiǎn)圖本設(shè)計(jì)計(jì)算中,采用“平均熱流法”，計(jì)算金屬加熱時(shí)間和爐長(zhǎng)。（1）均熱段選定均熱度求出均熱時(shí)間（2）加熱段按第二類邊界條件傳給無(wú)限大平板（鋼坯）的熱流密度等于常數(shù)。3.4.1金屬均熱段末（界面4）各有關(guān)參數(shù)1、爐氣向金屬表面的熱流q4由設(shè)計(jì)依據(jù)得： 由于 查5表3-7得熱焓量kcal/kg=802 kj/kg金屬表面的熱流 （3.7）式中：s料坯的受熱深度，s=0.115m； 金屬平均溫度，當(dāng)t4=1160時(shí)所對(duì)應(yīng)的導(dǎo)熱系數(shù)； 對(duì)于鋼20，查表3-75得熱焓量：時(shí)，4=25

15、.28 kcal/m.h.=105.82 w/m.則有：kcal/m2.h=15300 w/ m22、推算均熱段爐氣溫度 =-273 =1220.6與前所設(shè) 相差不大，故不必重新計(jì)算。3.4.2金屬一加熱段末（界面3）各有關(guān)參數(shù)1、設(shè)整個(gè)均熱段表面溫度恒定，故一加熱段末金屬表面溫度。由前面所設(shè)的一加熱段的爐氣溫度t氣加1=1310，可得： （3.8） =2.49 =45375 kcal/ m2. h =52635 w/ m22、一加熱段末金屬端面溫差 （3.9）式中：導(dǎo)熱系數(shù)，可以用漸進(jìn)法求解；設(shè)一加熱段末金屬平均溫度t3=1120。對(duì)鋼20 ： kcal/m.h=103.7 w/m.代入上式

16、得：則有： 與前所設(shè)相差不大，故不必重新計(jì)算。由t3=1100,查5表3-7得一加熱段末的熱焓量：=184.8 kcal/kg=774kj/kg3、均熱段加熱時(shí)間由公式： （3.10）式中：傅立葉準(zhǔn)數(shù)，；均熱度，；查6圖2-37得： ，由公式： m2h式中：導(dǎo)熱系數(shù)；cp4平均比熱，kcal/kg=0.69； 金屬重度（t=1120），=7490kg/m3； 金屬平均溫度(t=1120)時(shí)的導(dǎo)熱系數(shù)，=24.78 kcal/m.h=103.7 w/m.；代入上式得： m2h均熱段加熱時(shí)間h3.4.3金屬二加熱段末（界面2）各有關(guān)參數(shù)取二加熱段末金屬表面溫度則金屬表面熱流：q2 =71406kc

17、al/m2h=82831w/m2取金屬平均溫度=850，查5表3-9得金屬導(dǎo)熱系數(shù)：=22.3kcal/h=93.3w/m2，熱焓量=142.8kcal/kg=598kj/kg則有：與前所設(shè)的相差不大，基本相符，故不必重新計(jì)算。3.4.4金屬預(yù)熱段末（界面1）各有關(guān)參數(shù)1、金屬在預(yù)熱段內(nèi)的熱焓增量（1）爐子的燃料利用系數(shù) （3.11）式中：濕燃料的低發(fā)熱量，=2130kcal/nm3=8916；預(yù)熱空氣帶入爐內(nèi)的物理熱量，由于本設(shè)計(jì)只預(yù)熱空氣，故帶入爐內(nèi)的物理熱量為：由燃燒計(jì)算得知：實(shí)際空氣消耗量空氣預(yù)熱溫度，查5表2-4得濕空氣比熱：=0.319 kcal/nm3=1.335kj/nm3則有

18、： =2.290.319400=292.2kcal/nm3=1223kj/nm3煙氣出口溫度，查表2-45得此溫度下的煙氣平均比熱：kcal/nm3=1.532 kj/nm3從而可得出爐煙氣帶走的熱量： kcal/nm3 =4233 kj/nm3則爐子的燃料利用系數(shù)：（2）界面“1-4”段的燃料利用系數(shù)由t氣加2=1260可查5表3-6得煙氣的平均比熱為：ca=0.3758 kcal/kg=1.573則有： kcal/nm3=6086kj/nm3；設(shè)界面“1”的輻射面積ff ，二加熱段向預(yù)熱段輻射的熱量： w通常，該輻射熱流kcal/nm3，本設(shè)計(jì)取12000kcal/nm3本設(shè)計(jì)中此處的輻射

19、面積：輻射熱量：qf=12000026.73=32.076105kcal/h=37.21105w按經(jīng)驗(yàn)選取其單位熱耗b=500=2093kj/kg可求得爐子熱負(fù)荷：kcal/h=6.69107w將上述結(jié)果代入中，即有 =0.455-0.05346=40.154%（3）金屬在預(yù)熱段內(nèi)的熱焓增量=191.16-2=189.16kcal/kg=792kj/kg2、金屬平均溫度由kcal/kg=320kj/kg，查5表3-7得金屬平均溫度=5563、金屬表面熱流 w/m （3.12）式中：，時(shí)，=134.7w/m.； kcal/m2h.k4=2.784w/m2.k4；可得金屬表面溫度：將c，用逼近法解

20、：首先令，代入上式后所求出的結(jié)果依次為：；q1n=111970；至此，認(rèn)為已能滿足計(jì)算精度要求，所以取q1=11970kcal/m2.h=13885.2w/m24、金屬斷面溫差表面溫度，以及中心溫度 3.4.5金屬預(yù)熱段開(kāi)始（界面0）各有關(guān)參數(shù)1、金屬的溫度參數(shù),2、金屬表面熱流q0q0=c預(yù) =43562kcal/m2h=50532w/m23.4.6各段平均熱流及加熱時(shí)間（1）預(yù)熱段平均熱流：=81014.4w/m2加熱時(shí)間：（3.13）式中：金屬的重度，查表3-25=7780kg/m3； k透熱系數(shù)，對(duì)于平板k=1；代入上式得：（2）二加熱段平均熱流：=104591w/m2加熱時(shí)間：式中：

21、金屬的重度，=7746kg/m3；=277.5kj/kg；代入上式得：（3）一加熱段平均熱流：=66596w/m2加熱時(shí)間：式中：金屬的重度，=7548kg/m3；kcal/kg =176kj/kg；代入上式得：h金屬在爐內(nèi)的總加熱時(shí)間h(4)相對(duì)加熱時(shí)間z3.5 確定爐子的主要尺寸3.5.1爐子有效長(zhǎng)度計(jì)算公式：（3.14）式中：g爐子的產(chǎn)量120000kg/h。 e料坯間隙，本設(shè)計(jì)取200mm； 總加熱時(shí)間， =2.7h； b料坯的寬度，b=1.6m； g料坯的重量，g=s.b.l.=0.231.647490=11025kg； n料坯的排數(shù)，n=2；代入公式得：（1）爐子全長(zhǎng)： 按經(jīng)驗(yàn)取爐

22、子到出鋼槽中心的距離a=2.5m l=26.4+2.5=28.9m（2）爐子各段長(zhǎng)度：預(yù)熱段長(zhǎng)度： 二加熱段長(zhǎng)度： 一加熱段長(zhǎng)度： 均熱段長(zhǎng)度： =26.4-9.3-6.5-6.3=4.3m3.5.2有效爐底強(qiáng)度1、爐底利用率： （3.15）式中：鋼壓爐底面積，；有效爐底面積，；故其爐底利用率為：2、鋼壓爐底強(qiáng)度 kg/m2.h3、有效爐底強(qiáng)度 kg/m2.h圖. 四段式加熱爐金屬加熱曲線圖3.6 爐子熱平衡計(jì)算3.6.1熱收入項(xiàng)計(jì)算1、燃料燃燒的化學(xué)熱w （3.16）式中： b燃料總耗量，； =8916kj/nm3；2、預(yù)熱空氣帶入的物理熱 （3.17）式中：空氣需要量，； i空空氣熱含量，

23、按查5表3-7得： 代入上式得：3、金屬氧化反應(yīng)放熱（3.18）式中： 1350每千克鐵氧化放出的熱量，w/m2；金屬在爐內(nèi)的燒損率，一般=0.010.03，本設(shè)計(jì)取=0.02；鋼坯裝料量；代入上式得：3.6.2熱支出項(xiàng)計(jì)算1、加熱金屬的有效熱 （3.19）式中：g爐子產(chǎn)量，g=120000；金屬在爐內(nèi)總的熱焓增量，=792kj/kg；代入上式得：120000189.16=2、煙氣帶走的熱量 （3.20）式中： 燃燒產(chǎn)物生成量，；t煙煙氣的熱焓量按，查得=1379kj/nm3；代入上式得： q煙=3、經(jīng)爐體傳導(dǎo)的熱損失（1）爐墻的表面溫度 k （3.21）式中：金屬表面的平均溫度，k 爐氣的平

24、均溫度，k 與爐氣黑度，金屬黑度，角度系數(shù)有關(guān)的系數(shù)； 爐氣黑度； 金屬表面黑度，本設(shè)計(jì)取=0.8；爐壁對(duì)金屬的角度系數(shù)。預(yù)熱段： 將數(shù)據(jù)代入計(jì)算公式中，得： 二加熱段：= 1117.5k 將數(shù)據(jù)代入計(jì)算公式中，得：一加熱段：=1363k將數(shù)據(jù)代入計(jì)算公式中，得：均熱段：=將數(shù)據(jù)代入計(jì)算公式中，得： 爐體的散熱損失： w （3.22）式中： 爐子砌體的散熱損失， w爐子砌體內(nèi)表面溫度，外界空氣溫度，砌體的散熱面積，s砌體厚度，m砌體的平均溫度導(dǎo)熱系數(shù)， w/m.（2）爐體的耐火材料爐體各部分耐火材料如表3.3所示。表3.3 耐火材料厚度（mm）名稱（g/m） w/（m）代號(hào)墻232普通耐火粘土

25、磚2100（nz）3550纖維氈130116硅藻土550b 級(jí)底116鎂磚28004-1.510-3t(mz)-87(2)136普通耐火粘土磚2100（nz）35340輕質(zhì)粘土磚400(qn)-0.410纖維氈130頂300粘土澆注料2300nl150磷酸鹽珍珠巖磚220（3）以二加熱段為例計(jì)算爐墻損失爐頂：粘土澆注料 300mm kcal/m.h.珍珠巖 50mm kcal/m.h.f砌 =9l加2 =96.5=58.5m2令 再計(jì)算令=829 再計(jì)算令=863.65 =60158w爐墻：普通耐火粘土磚 232mm 纖維氈 50mm /1.16硅藻土 116mm (b級(jí))t墻=1085 t空

26、=20 s1=0.232mm ，s2=0.05mm ，s3=0.116mmm2設(shè)=1035 =1000再計(jì)算：再計(jì)算：=48264w（4）其他各部位用相同的方法計(jì)算。將其結(jié)果列入下表3.3中。表3.4 爐墻熱損失砌體部位q砌/t/t外/一加熱段爐頂6640396281爐墻55863101381782二加熱段爐頂6015886573爐墻4826492172473均熱段爐頂4482095680爐墻37797100781081預(yù)熱段爐頂6204166658爐墻3790471452553413251考慮到經(jīng)爐底向外散熱等未計(jì)算的熱損失，將所計(jì)算的結(jié)果增大20得，=495901w4、爐門(mén)熱損失爐子上配備

27、下列爐門(mén)：操作爐門(mén)和窺視爐門(mén)都對(duì)稱地布置在爐子的兩側(cè)。操作爐門(mén)尺寸取5001105mm，每側(cè)各一個(gè)；窺視爐門(mén)尺寸取406464mm；預(yù)熱段每側(cè)各一個(gè)；二加熱段每側(cè)各一個(gè)；一加熱段每側(cè)各一個(gè)；均熱段每側(cè)各一個(gè)；進(jìn)料爐門(mén)設(shè)在爐頭端墻上，尺寸為9000600mm；出料爐門(mén)設(shè)在爐尾端墻上，其尺寸為9000500mm。（1）經(jīng)爐門(mén)的熱損失均熱段：經(jīng)常關(guān)閉的爐門(mén)2個(gè)kcal/h.m=3.9w/ms粘=0.12m=2746w一加熱段：經(jīng)常關(guān)閉的爐門(mén)2個(gè)f門(mén)=0.38m2 ， kcal/h.m=3.92w/ms粘=0.12m=2768w二加熱段：經(jīng)常關(guān)閉的爐門(mén)2個(gè)f門(mén)=0.38m2 ， kcal/h.m=3.

28、77w/ms粘=0.12m=2428w預(yù)熱段：經(jīng)常關(guān)閉的爐門(mén)2個(gè)f門(mén)=0.38 m2， kcal/h.m=0.96w/ms粘=0.12mkcal/h =1745w所以經(jīng)爐門(mén)傳導(dǎo)的熱損失則為： q門(mén)傳=q均傳+q1加傳+q2加傳+q預(yù)傳kcal/h =9687w（2）輻射熱損失 （3.22）式中：f爐門(mén)開(kāi)啟面積。綜合傳熱系數(shù)。爐門(mén)每小時(shí)開(kāi)啟時(shí)間。設(shè)進(jìn)料門(mén)的尺寸90.6=5.4m2 出料門(mén)的尺寸90.5=4.5m2均熱段：兩個(gè)出料門(mén)經(jīng)常開(kāi)，；按開(kāi)啟度50查得；f=4.50.5=2.25 m2 t=1210+273=1483 kkcal/h=216506w預(yù)熱段：兩個(gè)進(jìn)料門(mén)經(jīng)常開(kāi)，；按開(kāi)啟度60查得

29、；f=5.40.5=2.7 m2 t=900+273=1173 kkcal/h=117960w所以：kcal/h=334466w（3）經(jīng)爐門(mén)的總熱損失q門(mén)= q門(mén)傳+q輻=(8351+288333)=296684kcal/h=344153w5、冷卻水帶走的熱損失這里計(jì)算的是爐底水管中冷卻水帶走的熱損失，其他水冷件的熱損失沒(méi)有包括在內(nèi)。為了節(jié)約燃料和改善爐門(mén)的熱工過(guò)程，爐底水管全部采用“可塑料”包扎。但是往往包扎層的壽命較短，剝落后仍然需要爐子繼續(xù)工作。因此，在熱平衡計(jì)算中將按70%包扎，30%不包扎進(jìn)行計(jì)算，以確定燃料消耗量和空氣需要量，并據(jù)此進(jìn)行其他有關(guān)設(shè)備的設(shè)計(jì)計(jì)算；設(shè)計(jì)中爐內(nèi)縱水管8根，

30、均是雙水管，每根有16根立柱。縱梁的規(guī)格定為10820。有4根固定梁，規(guī)格暫定為，且每根梁有18根2m 高的立柱有4根活動(dòng)梁，規(guī)格暫定為，且每根梁有18根3.3m高的立柱.按照不絕熱爐底水管吸熱量的經(jīng)驗(yàn)公式：（1）加熱爐的預(yù)熱段內(nèi) q預(yù)= （3.23）式中：爐氣溫度，kf水管表面積，預(yù)熱段水管面積：預(yù) f預(yù)4（f固+f活）4（10+13）=92m2 q預(yù)（2）在加熱爐的高溫段內(nèi) 一加熱段水管面積： 二加熱段水管面積：均熱段水管面積：本設(shè)計(jì)按70%包扎，30%不包扎算，則不絕熱時(shí)帶走的損失為： 絕熱時(shí)帶走的熱損失為：=（0.0270.03）f106=0.028（92+62.4+64+42）106

31、=7.3106kcal/h=8.5106w所以總的冷卻水損失為：=14.3106kcal/h=16.6106w6.氧化鐵皮帶走的熱損失 （3.24）式中：取氧化率，；裝爐量，；氧化鐵皮平均比熱，=1.3kj/kg；金屬加熱終了時(shí)表面溫度，；金屬加熱開(kāi)始時(shí)的表面溫度，；代入上式得：確定燃料消耗量：列出爐膛熱平衡方程式：將各項(xiàng)計(jì)算結(jié)果代入上式中：1411b=22700000+427501+296684+14300000+1175628-3306000解方程得：b=25213加熱爐爐膛熱平衡如表3.5所示。表3.5 四段連續(xù)加熱爐爐膛熱平衡表n0熱收入項(xiàng)w106%n0熱支出項(xiàng)w106%1燃料燃燒熱6

32、2.383.41加熱金屬有效熱26.3435.32預(yù)熱空氣物理熱8.5411.42煙氣帶走熱量29.5839.63金屬氧化放熱3.845.23爐體散熱0.460.624爐門(mén)熱損失0.350.475冷卻水帶走熱損失16.5922.26氧化鐵皮帶走熱損失1.361.81合 計(jì)：74.68100合 計(jì)：74.68100爐子熱效率：?jiǎn)挝粺岷模?=1873365kj/kg為給爐子生產(chǎn)率的進(jìn)一步提高留有余地，上述燃料消耗量宜再增加10%，b=252131.1=27734.3此燃料消耗量可作為有關(guān)設(shè)備能力的計(jì)算和選擇依據(jù)。所以，空氣需要量和煙氣需要量分別為： v煙3.7 換熱器計(jì)算3.7.1計(jì)算依據(jù)1、煙氣

33、溫度2、 煙氣量3、 空氣溫度：空氣進(jìn)換熱器溫度；空氣出換熱器溫度4、 預(yù)熱空氣量：設(shè)計(jì)方案：選擇“u”型管狀金屬換熱器，管子規(guī)格684 mm，管子間距按以上計(jì)算依據(jù)和設(shè)計(jì)方案進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。3.7.2設(shè)計(jì)計(jì)算1、 求煙氣與空氣的對(duì)數(shù)平均溫差（1）通過(guò)換熱器的實(shí)際煙氣量 （3.25）式中：m換熱器前煙氣損失的系數(shù)，m=0.7； 爐子排出的煙氣量，；吸入冷風(fēng)使煙氣量增加的系數(shù)，查；代入計(jì)算公式得： =（2）換熱器前煙氣的實(shí)際溫度按換熱器前煙氣的熱焓量查表得：cp=0.366kcal/kg 可得：= cpt=0.366900=329.4kcal/nm3=1379kj/nm3 所以此時(shí)的煙氣溫度： （

34、3）換熱器的煙氣溫度換熱器后煙氣的熱焓量 （3.26）式中：換熱器熱損失系數(shù)，取=0.9； 空氣進(jìn)換熱器前的熱焓量；當(dāng)時(shí)，=6；當(dāng)時(shí)，=127.6；將數(shù)據(jù)代入上式得：=720kj/nm3所以此時(shí)的煙氣溫度：（4）煙氣與空氣的對(duì)數(shù)平均溫差 2、 換熱器的總傳熱系數(shù) （3.27）式中：煙氣側(cè)的給熱系數(shù)， ； 空氣側(cè)的給熱系數(shù)， ；（1）求煙氣側(cè)的傳熱包括輻射傳熱和對(duì)流傳熱兩部分 先求：煙氣通道內(nèi)有效氣層的厚度： m （3.28）式中：管子外徑，； ，管子中心線間的距離，；當(dāng)=2時(shí)，上式變?yōu)閟=3.4，將=0.068代入上式則：s=換熱器內(nèi)煙氣的平均溫度： 按s=0.231，=664查下圖3.3，得

35、：=6=25輻射傳熱系數(shù)與爐氣溫度、有效氣層厚度的關(guān)系如圖3.3所示。圖3.3 輻射傳熱系數(shù)與爐氣溫度、有效氣層厚度的關(guān)系再求：（3.29）式中：；煙道內(nèi)的氣體流速（1.5-3m/s），取w煙=3m/s；代入上式得：=209所以： =6+50=56=234（2）求 空氣側(cè)只有對(duì)流傳熱，故其系數(shù)： （3.30）式中： 換熱器內(nèi)空氣的平均溫度，在此，；換熱器內(nèi)空氣的流速（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)），此處??；管子內(nèi)徑=0.06m；代入上式得：=（3）求換熱器的總傳熱系數(shù) 3、確定換熱面積和管子數(shù)目 （1）換熱面積 m2為了可靠起見(jiàn)，確定傳熱面積應(yīng)留10%15%的余量以消除因氣流分布不均，傳熱面積灰等原因影響氣體的預(yù)

36、熱溫度，此處?。海?）管子數(shù)目= 根（3）每根管子的長(zhǎng)度 m管子取平均直徑： =0.064m所以管子長(zhǎng)度為：（4）管子布置 根換熱管換熱面積，=0.5(0.068+0.0623.142)=0.4m 算換熱管根數(shù)，； 熱器管子數(shù)目，（按單流程計(jì)算）z=647根； 熱器行程數(shù)，；所以，本設(shè)計(jì)換熱器選用四行程（5）垂直于煙氣流方向的斷面上的管子數(shù)=52根所以沿?zé)煔饬鲃?dòng)方向每組管子數(shù)目：根4、確定管子材質(zhì)換熱器的器壁溫度： （3.31）式中：空氣最高溫度，； 煙氣最高溫度，；煙氣側(cè)給熱系數(shù)，=44.92；空氣側(cè)給熱系數(shù)，=64.96；代入上式得：查5 p246表75，由換熱器的壁面溫度，煙氣溫度，預(yù)熱

37、氣體溫度，可知，該預(yù)熱器屬于中溫預(yù)熱器，為經(jīng)濟(jì)起見(jiàn)，其最高允許使用溫度為800。又查6p244表74為經(jīng)濟(jì)起見(jiàn)合金鋼管（1cr18ni9ti）。5、換熱器的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)（1）換熱器的熱效率 （2）換熱器的溫度效率（3）換熱器的熱回收率 （4）燃料節(jié)約率 3.8 排煙系統(tǒng)流體力學(xué)計(jì)算排煙系統(tǒng)流體力學(xué)計(jì)算的主要內(nèi)容是計(jì)算排煙系統(tǒng)的阻力損失，將煙道按一定的特點(diǎn)分成若干段，逐段進(jìn)行計(jì)算，然后相加即得總的阻力損失，以此總阻力損失為依據(jù)進(jìn)行煙囪計(jì)算。3.8.1計(jì)算依據(jù)1、 出爐煙氣量：2、 經(jīng)過(guò)換熱器的煙氣量：3、 煙氣出爐溫度：4、 閘板后煙氣溫度：5、 換熱器后煙氣溫度：6、煙氣重度：3.8.2阻力計(jì)算煙

38、道的簡(jiǎn)圖如下圖3.4所示。圖3.4 煙道分布簡(jiǎn)圖1、爐尾豎煙道內(nèi)的阻力損失(ab段)（1） 爐尾爐膛截面上的流速此處的爐膛截面積m2，煙氣量則爐尾截面處的煙氣流速： m/s（2）豎直煙道的沿程阻力（ab）設(shè)廢氣在豎直煙道中的速度為：則豎直煙道的截面面積： m2根據(jù)截面面積，查表511-6，選取煙道內(nèi)寬2.320 m，高度為2.928 m，當(dāng)量直徑為，斷面面積則豎直煙道沿程阻力為：= （3）a處的轉(zhuǎn)彎（取k=1.3）（4）速度改變?cè)斐傻木植孔枇p失（k=0.25）（5）克服幾何壓頭損失 則豎直煙道的阻力損失為：2.、bc段阻力損失計(jì)算設(shè)該段內(nèi)煙氣流速不變，；（1）水平煙道內(nèi)的沿程阻力損失 （2）

39、b處的轉(zhuǎn)彎（取k=1.3） 則bc段總的阻力損失為： 3、 換熱器煙氣側(cè)的阻力損失（cd段） 式中：煙氣平均溫度，； 煙氣溫度變化，；煙氣通過(guò)換熱器的動(dòng)壓頭按則： 阻力系數(shù)： 式中：煙氣流通方向上每排管的間距數(shù)。；則： 4、 換熱器之后煙道的阻力損失（de）取煙氣流速為2.5，取煙氣流速，m（1）沿程阻力損失 （2）e處的轉(zhuǎn)彎（取k=1.3） 則de段總的阻力損失： 5、 ef段的阻力損失：取（1）沿程阻力損失為： （2）f處的轉(zhuǎn)彎（取k=1.3）（3）克服幾何壓頭損失所以ef段的總阻力損失為：6、 fg段的阻力損失為：取m（1）沿程阻力損失（2）g處的轉(zhuǎn)彎（取k=1.3）所以總的阻力損失為：

40、 3.8.3煙囪計(jì)算1、 煙囪的有效抽力一般按增大20%30%計(jì)算，本設(shè)計(jì)取20%通常以不超過(guò)5為宜，這里取=442、 煙囪的出口直徑 取換熱器后吸入冷風(fēng)的相對(duì)值取煙氣出口速度，出換熱器的煙氣量 3、 底部直徑：平均直徑4、 底部煙氣流速 5、 底部煙氣溫度估計(jì)到部分煙氣未經(jīng)過(guò)換熱器和吸入冷風(fēng)的影響底部的煙氣溫度 6、 煙氣出口溫度：首先估計(jì)煙囪高度m，經(jīng)過(guò)一次試算后取m，且取煙氣在煙囪內(nèi)的溫降為1/m則煙氣出口溫度： =476.7-76=400.77、 煙氣平均溫度 +）=（476.7+400.7）=434.28、 底部煙氣動(dòng)頭 mmh2o9、 煙氣出口動(dòng)頭 10、煙氣動(dòng)頭增量 11、每米高

41、度的幾何壓頭差 空氣溫度取夏季最高氣溫，即 12、每米高度的摩擦阻力損失 =13、計(jì)算煙囪高度與所設(shè)相差不大，認(rèn)為結(jié)果有效，不必重新計(jì)算。3.9 供風(fēng)系統(tǒng)流體力學(xué)計(jì)算計(jì)算的主要目的是求出供風(fēng)系統(tǒng)的總的阻力損失，以作為選擇風(fēng)機(jī)的依據(jù)，其方法是分段計(jì)算，然后將段阻力相加以求的總阻力損失。計(jì)算依據(jù)：1、空氣量 v空=63512 nm3/h2、空氣預(yù)熱溫度 t空=4003、換熱器前的空氣流速 w01=12nm/s，換熱器后的空氣流速 w02=6nm/s4、供風(fēng)系統(tǒng)圖供風(fēng)系統(tǒng)如圖3.5所示。圖3.5 供風(fēng)系統(tǒng)圖3.9.1.空氣管道內(nèi)徑d= m （3.32）式中：d空氣管道內(nèi)徑 m 管道通過(guò)的空氣量 nm

42、3/h 管道內(nèi)空氣流速 nm/s（1）換熱器前的空氣管道內(nèi)徑m（2） 換熱器后的空氣管道內(nèi)徑m（3）通向上加熱管道上加熱和下加熱供熱分配按40%和60%計(jì)算?？紤]到上下分配比例的變化，風(fēng)量應(yīng)乘以安全系數(shù)1.2。m（4）通向下加熱管道m(xù)3.9.2.空氣管道阻力損失1、 換熱器前摩擦阻力系數(shù)（金屬管道取摩擦系數(shù)取=0.03）動(dòng)頭： 摩擦阻力 h摩=0.4410.2=4.488mmh2o局部阻力損失換熱器前經(jīng)過(guò)2個(gè)圓滑90，按查得阻力系數(shù)k=0.3則局部阻力損失 = mmh2o此段總阻力損失 =4.4886.12=10.6 mmh2o2、換熱器的阻力損失 mmh2o （3.32） （換熱器180圓滑轉(zhuǎn)彎阻力損失忽略不計(jì)）式中：換熱器的空氣動(dòng)頭， mmh2o；換熱器內(nèi)空氣流動(dòng)速度，=10nm/s； 則： 摩擦阻力