 |
|
РАСЧЕТ ВРЕМЕНИ НАГРЕВА ЗАДАННОЙ ЗАГОТОВКИ ДЛЯ КОВКИ (ШТАМПОВКИ) В КАМЕРНОЙ ПЕЧИ
РАСЧЕТ ГОРЕНИЯ ТОПЛИВА
Исходные данные:
CH4=85,7%, C2H6=11,3%, C4H10=1,6%, C2H8=1,4
Температура воздуха: tв=20 0С
Коэффициент избытка воздуха: α=1,04
Состав топлива:
CH4 + СmHn = 100 %.
85,7+11,3+1,6+1,4 =100
Определение количества воздуха необходимого для полного сгорания топлива.
1) Количество кислорода необходимое для горения:
=
=0.01*(2*CH4+3.5*C2H6+6.5*C4H10+4*C2H8)=0.01*(2*85,7+3.5*11,3+6.5*1,6+4*1,4)=2,2695
2) Количество теоретически необходимого воздуха:
=4,76*2,2695=10,8028
3) Действительное количество воздуха необходимого для горения:
Lα = αL0=1,04*10,8028=11,2349
Количество и состав продуктов горения (ПГ):
1) Объем RO2, в м3/м3:
.=0.01*(CH4+2*C2H6+4*C4H10+2*C2H8) =0.01*(85,7+2*11,3+4*1,6+2*1,4) =1,175
2) Водяной пар образуется при горении углеводородов, водорода и сероводорода. Тогда количество водяного пара в продуктах полного горения, м3/м3:
.=0.01*(2*CH4+3*C2H6+5*C4H10+4*C2H8)= 0.01*(2*85,7+3*11,3+5*1,6+4*0+4*1,4)=2,189
3) Объем азота, м3/м3:
.=3,76*2,2695=8,5333
4) Объем избыточного кислорода, м3/м3:
=0,04*2,2695=0,0908
5) Объем избыточного азота, м3/м3:
=3,76*0,0908=0,3413
6) Суммарный объем азота, м3/м3:
=8,5333+0,3413=8,8747
7) Теоретическое количество продуктов сгорания (дыма):
=1,175+2,189+8,5333=11,8973
8) Общее количество продуктов сгорания (дыма):
=11,8973+0,0908+0,3413=12,3294
9) Состав продуктов сгорания (дыма), %:
=(1,175*100)/12,3294=9,53
=(2,189*100)/12,3294=17,7543
=(8,8747*100)/12,3294=71,9794
=(0,0908*100)/12,3294=0,7363
10) Плотность продуктов сгорания, кг/м3:
=0,01*(44*9,53+28*71,9794+18*17,7543+32*0,7363)=1,2401
Определение температуры горения топлива:
1) Теплота сгорания газа, кДж/м3:
358*CH4+636*C2H6+1185*C4H10+590*C2H8=40589,4
2) Химическая энтальпия продуктов сгорания, кДж/м3 :
=40589,4/12,3294=3292,0736
3) Энтальпия воздуха, кДж/м3:
=1,2988*20*(11,2349/12,3294)=23,6701
4) Энтальпия продуктов сгорания, кДж/м3:
i = ix+iв=3292,0736+23,6701=3315,7437
5) Теоретическая температура сгорания, 0С:
1967,7877
6) Действительная температура сгорания, 0С:
tn=ηt=0,7*1967,7877=1377,4514
РАСЧЕТ ВРЕМЕНИ НАГРЕВА ЗАДАННОЙ ЗАГОТОВКИ ДЛЯ КОВКИ (ШТАМПОВКИ) В КАМЕРНОЙ ПЕЧИ
Выбор температурного режима ковки:
Температура начала ковки и конца ковки
Материал: Сталь 20
tн.к.=1280
tк.к.=750
Температура рабочего пространства печи:
tп= tн.к.+(50…100)=1280+75=1355
Температура конца нагрева:
tк.н.= tн.к.+(0…50)=1280+25=1305
Температура начала нагрева:
tн.н.=20 0С
Критерий Био:
=(284,9384*0,0475)/39,3=0,3444
=3,5*(((1355+273)/100)4-((500+273)/100)4)/(1355-500)+12=284,9384 
Определение времени нагрева
Аналитический расчет времени нагрева заготовок [1]:
1) Суммарный коэффициент теплопередачи учитывающий лучистый и конвективный теплообмен для средней температуры металла, используется для расчета времени нагрева
tм=0,67tк.н=0,67*1305=874,35 0С – средняя температура металла
= 3,5*[((1355+273)/100)4-((874,35+273)/100)4]/(1355-874,35)+12=397,3237
2) Время нагрева:
,
где k1 – коэффициент формы. Для цилиндра k1 = 2.
s - толщина пластины или радиус цилиндра [м];
с - средняя удельная теплоёмкость, 695 
;
p - удельный вес при средней температуре, 7600 
;
- суммарный коэффициент теплопередачи учитывающий лучистый и конвективный теплообмен для средней температуры 
;
tГ=tп– температура газов печи
- конечная температура заготовки, [°C];
- начальная температура заготовки, [°C]
m – коэффициент учитывающий поправку на массивность (см.ниже)
k3=1,9724
k2=1,9242
=1+[(1,9724-1)/(1,9242*1,9724)]*0,3444=1,0882
=(0,0475*7600*695)/(2*397,3237)*ln[(1355-20)/(1355-1305)]*1,0882=1128,5799
Т.к. заготовки в печи располагаются на расстоянии равном диаметру, то необходимо ввести поправочный коэффициент k=1,2 учитывающий взаимное расположение заготовок.
Тогда:
18,8097*1,2=22,5716