Илющенко Д.В. Домашние расчётные задания по теплотехнике

21

где

н

ц

t

Ι

– температура центра плиты в начале первого интер-

вала, °С.

При одностороннем нагреве под температурой центра пони-

мается температура нижней поверхности плиты.

8. По известным значениям

Ι

Bi

и

Ι

п

θ

по номограммам для

поверхности пластины (приложение 8 или 9) находится критерий

Фурье

Ι

Fo

.

9. Рассчитывается продолжительность нагрева в первом ин-

тервале:

2

S

a

Fo

Ι

⋅

=

τ

=>

Ι

⋅

=

a

SFo

2

τ

,

(3.10)

где

Ι

a – средний за интервал коэффициент температуропро-

водности, м

2

/с.

Коэффициент температуропроводности определяется из со-

отношения

ρ

λ

c

a =

,

(3.11)

где

λ

– средний за интервал коэффициент теплопроводности

материала плиты, Вт/(м·К);

ρ

– средняя за интервал плотность материала плиты, кг/м

3

;

c

– средняя за интервал удельная теплоемкость материала

плиты, Дж/(кг·К).

10. По известным значениям

Ι

Bi и

Ι

Fo по номограммам для

середины пластины (приложение 10 или 11) находится темпера-

турный критерий середины (центра) плиты

Ι

ц

θ

.

11. Рассчитывается температура центра плиты в конце пер-

вого интервала

(

)

Ι

ΙΙ

−−= tttt

печцпеч

к

ц

θ

.

(3.12)

12. Аналогично рассчитываются остальные два интервала.

22

13. В случае, если к концу нагрева металл прогрет по сече-

нию недостаточно (

к

ц

к

пкк

tttt

ΙΙΙΙΙΙΙΙΙ

−=∆<∆ ), необходимо осущест-

вить его томление. В ходе процесса томления температура по-

верхности тела практически не меняется, при этом происходит

выравнивание температуры по его сечению.

расчет периода томления

• определяется степень выравнивания температуры

н

к

t

∆

=

δ

,

(3.13)

где

ΙΙΙ

∆=∆

кн

tt – начальная разность температур, °С;

к

t∆ – требуемый конечный перепад температуры по толщине

плиты, °С.

• по графику приложения 12, в зависимости от формы тела и

степени выравнивания температуры находится коэффициент т,

а затем рассчитывается время томления, с

a

S

m

т

2

=

τ

.

(3.14)

14. Определяется общее время нагрева

т

τττττ

+++=

ΙΙΙΙΙΙ

Σ

.

(3.15)

15. По результатам расчета строится график изменения тем-

пературы поверхности и центра плиты во времени (рис. 3.1).

23

Рис. 3.1 – Двухступенчатый режим нагрева

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Частухин В.И., Частухин В.В. Топливо и теория горения.

К.: Выща школа, 1989. – 223 с.

2. Арутюнов В.А., Миткалинный В.И., Старк С.Б. Металлур-

гическая теплотехника. Т.1. М.: Металлургия, 1974. – 672 с.

3. Металлургическая теплотехника. / Под ред. В.А. Криван-

дина. Т.1. М.: Металлургия, 1986. – 424 с.

4. Мастрюков Б.C. Теория, конструкции и расчеты металлур-

гических печей. Т.2. Расчеты металлургических печей. М.: Ме-

таллургия, 1978. – 272 с.

5. Расчеты нагревательных печей. / Под ред. Н.Ю. Тайца.

К.: Технiка, 1969. – 540 с.

6. Казанцев Е.И. Промышленные печи. М.: Металлургия,

1975. – 368 с.

Приложение 1 Состав сухих газообразных топлив

Состав газа, % объ. №

пп

Месторождение

СН

4

С

2

Н

6

С

3

Н

8

С

4

Н

10

С

5

Н

12

СО

2

N

2

СО Н

2

О

2

Н

2

S

Природный газ

1 Березовское 95 0,5 0,5 - - 0,5 3,5 - - - -

2 Бугурусланское 81,7 5 2 1,2 0,6 0,4 8,5 - - - 0,6

3 Вуктыльское 84,5 7,5 2 0,6 0,3 0,1 5 - - - -

4 Газлинское 95,0 3 0,3 0,2 0,1 0,4 1 - - - -

5 Дашавское 98,3 0,3 0,12 0,15 - 0,1 1,03 - - - -

6 Деминское 83 0,5 - - - 2,5 14 - - - -

7 Елшанское 94 1,8 0,4 0,1 0,1 0,1 3,5 - - - -

8 Кызыл-Кумское 93,5 2,6 1,4 2,5 - - - - - - -

9 Майкопское 88 3,5 1,0 0,5 1 5 1 - - - -

10 Медвежье 99 0,1 - - - 0,1 0,8 - - - -

11 Наипское 85 3 4 2 1,5 1 3,5 - - - -

12 Оренбургское 83 5 2 1 1 1 7 - - - -

13 Саушинское 98 0,2 0,1 - - 0,2 1,5 - - - -

14 Ставрапольское I 98,7 0,35 0,12 0,06 - 0,1 0,67 - - - -

15 Ставрапольское II 85 4,4 2,4 1,8 1,3 0,1 5 - - - -

16 Старо-Мииское 81 8 4 1 3 2,5 0,5 - - - -

17 Уренгойское 98 0,1 - - - 0,3 1,6 - - - -

24

Продолжение приложения 1

Состав газа, % объ. №

пп

Месторождение

СН

4

С

2

Н

6

С

3

Н

8

С

4

Н

10

С

5

Н

12

СО

2

N

2

СО

Н

2

О

2

Н

2

S

18 Усть-Вилюйское 90 4,5 0,9 0,3 1,1 0,2 3 - - - -

19 Шатлыкское 93 2 0,2 0,1 0,5 2,5 1,7 - - - -

20 Шебелинское 93,5 4 1 0,5 0,5 0,1 0,4 - - - -

Коксовый газ

21 Коксовый I 23,3 2 - - - 2,5 8,2 6,5 56,7 0,8 -

22 Коксовый II 27,7 2,1 - - - 1,8 8,2 5,1 53,9 1,2 -

23 Коксовый III 28,4 2,6 - - - 1,5 4,7 5,6 56,6 0,6 -

24 Коксовый IV 27,2 1,8 - - - 1,9 3,9 5,4 59,3 0,5 -

25 Коксовый V 25,9 2,4 - - - 2,8 5,9 8,2 54,4 0,4 -

Доменный газ

26 Доменный I 0,3 - - - - 10,3 58,2 29,5 1,6 0,1 -

27 Доменный II 0,1 - - - - 8,4 58,7 30 2,6 0,2 -

28 Доменный III 0,5 - - - - 9,7 58,1 29,7 1,9 0,1 -

29 Доменный IV 0,3 - - - - 9 58 30,6 2 0,1 -

30 Доменный V 0,5 - - - - 5,4 58,9 33,1 2 0,1 -

2

5

Приложение 2 Энтальпия некоторых газов, кДж/м

3

Газ

Тем-

пера-

тура,

°С

СO

2

H

2

O

воздух

N

2

O

2

H

2

CO SO

2

СH

4

С

2

H

4

Н

2

S

0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0

100 171,3 150,0 130,0 130,0 132,3 129,2 130,2 182,0 160,9 210,1 154,1

200 360,6 302,4 261,9 261,6 267,2 259,6 261,5 379,2 349,4 465,9 314,9

300 563,9 418,7 395,7 394,6 409,4 390,6 395,7 589,5 563,2 759,5 482,3

400 777,1 623,4 533,0 530,1 551,4 521,7 532,2 810,2 800,7 1080,0 658,2

500 1001,1 690,2 672,4 667,8 699,6 654,0 672,0 1037,9 1060,2 1447,0 841,6

600 1236,4 964,3 814,7 805,1 850,8 785,9 816,5 1272,4 1341,8 1830,5 1032,5

700 1475,1 1143,0 959,0 950,9 1004,5 919,5 960,7 1510,7 1549,5 2233,8 1231,0

800 1718,8 1328,9 1106,9 1098,7 1160,5 1055,1 1110,3 1751,8 1968,3 2675,5 1437,0

900 1967,5 1526,8 1259,4 1247,7 1320,2 1190,8 1261,1 1997,6 2300,3 2991,2 1646,8

1000 2219,5 1721,0 1412,3 1399,3 1479,7 1330,2 1414,4 2243,8 2647,0 3564,8 1863,2

1100 2476,6 1910,9 1564,9 1553,8 1629,0 1469,6 1570,1 2655,5 - - -

1200 2732,8 2113,6 1721,7 1708,3 1802,5 1614,5 1726,3 2738,3 - - -

1300 2992,4 2321,1 1879,5 1862,8 1970,0 1758,5 1926,8 2994,9 - - -

1400 3256,3 2536,3 2038,6 2021,9 2133,5 1904,2 2042,8 3246,2 - - -

1500 3520,0 2750,9 2272,7 2180,6 2298,2 2072,5 2199,8 3497,4 - - -

1600 3784,6 2977,4 2355,6 2337,6 2463,2 2200,3 2361,5 3747,4 - - -

2

6

Продолжение приложения 2

Газ

Тем-

пера-

тура,

°С

СO

2

H

2

O

воздух

N

2

O

2

H

2

CO

SO

2

СH

4

С

2

H

4

Н

2

S

1700 4049,7 3204,6 2515,5 2496,7 2629,8 2350,5 2521,8 4005,3 - - -

1800 4316,8 3430,4 2677,2 2660,0 2801,5 2505,5 2683,9 4262,4 - - -

1900 4584,8 3656,1 2836,3 2818,7 2974,9 2658,7 2847,2 4432,3 - - -

2000 4852,7 3889,7 3000,4 2970,3 3146,6 2813,7 3007,9 4651,7 - - -

2100 5124,8 4127,5 3162,4 3142,7 3315,3 2970,2 3174,2 5024,4 - - -

2200 5397,0 4362,8 3321,1 3309,0 3485,7 3132,3 3337,5 5284,0 - - -

2300 5669,2 4601,5 3510,3 3472,3 3661,1 3291,8 3502,4 5539,4 - - -

2400 5937,2 4840,1 3650,2 3636,4 3838,2 3452,6 3667,8 5799,0 - - -

2500 6213,5 5078,8 3820,6 3802,2 4012,3 3615,5 3834,8 6054,4 - - -

2600 6481,4 5325,8 3983,5 3968,8 4191,2 3779,1 4002,7 6309,8 - - -

2700 6753,6 5564,5 4151,8 4131,3 4362,8 3940,0 4166,9 6569,4 - - -

2

7

Приложение 3 Средняя теплоемкость некоторых газов, кДж/(м

3

·К)

Газ

Темпе-

ратура,

°С

O

2

N

2

H

2

CO СO

2

H

2

O Н

2

S SO

2

воздух

0 1,3059 1,2987 1,2766 1,2992 1,5998 1,4943 1,507 1,733 1,2971

100 1,3126 1,3004 1,2908 1,3017 1,7003 1,5052 1,532 1,813 1,3004

200 1,3352 1,3038 1,2971 1,3071 1,7873 1,5223 1,562 1,888 1,3071

300 1,3561 1,3109 1,2992 1,3167 1,8627 1,5424 1,595 1,955 1,3172

400 1,3775 1,3205 1,3021 1,3289 1,9297 1,5654 1,633 2,018 1,3289

500 1,3980 1,3322 1,3050 1,3427 1,9887 1,5897 1,671 2,068 1,3427

600 1,4168 1,3452 1,3080 1,3574 2,0411 1,6148 1,708 2,114 1,3565

700 1,4345 1,3586 1,3121 1,3720 2,0884 1,6412 1,746 2,152 1,3708

800 1,4499 1,3717 1,3168 1,3862 2,1311 1,6680 1,784 2,181 1,3842

900 1,4645 1,3846 1,3226 1,3996 2,1692 1,6956 1,817 2,215 1,3976

1000 1,4775 1,3971 1,3289 1,4126 2,2035 1,7229 1,851 2,236 1,4098

1100 1,4892 1,4089 1,3360 1,4248 2,2349 1,7501 1,884 2,261 1,4215

1200 1,5006 1,4202 1,3431 1,4361 2,2639 1,7769 1,909 2,278 1,4328

2

8

Приложение 4 Средняя теплоемкость углеводородных газов, кДж/(м

3

·К)

Газ

Темпе-

ратура,

°С

СH

4

С

2

H

6

С

3

H

8

С

4

H

10

С

5

H

12

0 1,5500 2,2098 3,0484 4,1284 5,1274

100 1,6421 2,4949 3,5098 4,7054 5,8354

200 1,7588 2,7746 3,9653 5,2564 6,5154

300 1,8862 3,0442 4,3691 5,7722 7,1355

400 2,0155 3,3084 4,7596 6,2671 7,7409

500 2,1403 3,5525 5,0937 6,6891 8,2563

600 2,2609 3,7778 5,4322 7,1149 8,7831

700 2,3768 3,9863 5,7236 7,4851 9,2315

800 2,4941 4,1809 5,9887 7,8083 9,6255

900 2,6025 4,3620 6,2315 8,1144 9,9918

1000 2,6992 4,5293 6,4614 8,4041 10,3448

1100 2,7863 4,6838 6,6778 8,6788 10,6794

1200 2,8629 4,8255 6,8817 8,9384 10,9967

29

Приложение 5 Коэффициент теплопроводности углеродистых сталей, Вт/(м·К)

Температура, °С

Марка

стали

Темпе-

ратура

отжига,

°С

0 50 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200

08 930 65,1 62,8 60,2 55,6 50,9 46,5 41,0 37,4 34,0 30,1 27,2 27,2 28,5 29,8

20

930 51,9 51,5 51,0 48,5 44,4

42,7 39,3 35,6

31,9 25,9

26,4

27,7 28,5 29,8

40 860 51,9 51,5 50,6 48,1 45,6 41,9 38,1 33,5 30,0 24,8 25,7 26,9 28,0 29,5

У8

800 50,4 49,8 48,6 45,6 41,6

38,3 35,4 33,0

30,4 24,3

25,4

26,9 28,6 29,8

У12

800

45,2 45,2 44,8 42,7 40,2 37,2 34,6 32,0 28,3 23,7 24,8 26,0 27,2 28,6

Приложение 6 Средняя в интервале температур 0

-t

°С теплоемкость углеродистых сталей,

кДж/(кг·К)

Температура, °С

Марка

стали

50 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300

08 0,476 0,482 0,498 0,514 0,533 0,555 0,584 0,626 0,695 0,703 0,695 0,695 0,687 0,687

20 0,483 0,486 0,498 0,514 0,533 0,555 0,584 0,636 0,703 0,703 0,695 0,691 0,687 0,687

40 0,483 0,486 0,497 0,512 0,529 0,550 0,574 0,628 0,674 0,657 0,653 0,649 0,649 0,653

У8 0,444 0,477 0,511 0,528 0,548 0,565 0,594 0,624 0,724 0,724 0,703 0,699 0,695 0,695

У12 0,444 0,469 0,503 0,519 0,536 0,553 0,720 0,611 0,712 0,703 0,699 0,695 0,691 0,687

3

0

Илющенко Д.В. Домашние расчётные задания по теплотехнике

Подождите немного. Документ загружается.