Пиши Дома Нужные Работы

Обратная связь

Тема 1.1 Загальна характеристика палива

Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України

Сумський державний університет

Машинобудівний коледж

ОПОРНИЙ КОНСПЕКТ

З дисципліни

“ПЕЧІ ТА СУШАРКИ ЛИВАРНОГО ВИРОБНИЦТВА”

для студентів 3-4 курсу

спеціальності 5.090403 “Ливарне виробництво чорних і кольорових металів”

Рівні засвоєння навчального матеріалу:

- перший рівень – початковий – відповідь студента при відтворенні навчального матеріалу – елементарна, фрагментарна, зумовлюється початковими уявленнями про предмет вивчення;

- другий рівень – середній – студент відтворює основний навчальний матеріал, здатний розв’язувати завдання за зразком, володіє елементарними вміннями навчальної діяльності (*);

- третій рівеньдостатній– студент знає істотні ознаки понять, явищ, закономірностей зв’язків між ними, а також самостійно застосовує знання в стандартних ситуаціях, володіє розумовими операціями (аналізом, абстрагуванням, узагальненням тощо), уміє робити висновки, виправляти допущені помилки; відповідь повна, правильна, логічна, обгрунтована, хоча їй бракує власних суджень (**);

- четвертий рівеньвисокий – знання студента є глибокими, міцними, узагальненими, системними; студент уміє застосовувати знання творчо, його навчальна діяльність має дослідницький характер, позначена вмінням самостійно оцінювати різноманітні життєві ситуації, явища, факти, виявляє і відстоює особисту позицію (***).

Зміст

 

Вступ........................................................................................................................4

Розділ 1. Види палива та енергії, які використовуються в печах та сушарках

Тема 1.1. Загальна характеристика палива...........................................................5



Тема 1.2. Основи теорії горіння та розрахунки горіння палива..........................11

Тема 1.3. Устаткування для спалювання палива..................................................18

Тема 1.4. Основи теорії електричного нагріву.........................................................23

Розділ 2. Основи механіки пічних газів

Тема 2.1. Статика газів............................................................................................27

Тема 2.2. Визначення тисків..................................................................................30

Тема 2.3. Рух газів в печах та сушарках...............................................................36

Тема 2.4. Поняття теорії подібності для печей та сушарок...................................42

Розділ 3. Основи теплопередачі

Тема 3.1. Загальна характеристика процесів теплопередачі...................................44

Тема 3.2. Теплопровідність.....................................................................................47

Тема 3.3. Конвекція...............................................................................................55

Тема 3.4. Випромінювання......................................................................................60

Розділ 4. Нагрів металу

Тема 4.1. Окислення та зневуглецювання металу …………………………….…..67

Тема 4.2. Основи раціональної технології нагріву металу.....................................71

Тема 4.3. Розрахунок нагріву металу.......................................................................73

Розділ 5. Матеріали та будівельні елементи печей

Тема 5.1. Вогнетривкі та теплоізоляційні матеріали...............................................75

Тема 5.2. Будівельні елементи печей.........................................................................85

Тема 5.3. Утилізація тепла продуктів горіння палива..............................................88

Розділ 6. Печі та сушарки, які застосовуються в ливарних цехах

Тема 6.1. Класифікація та загальна характеристика роботи печей........................93

Тема 6.2. Плавильні печі.......................................................................................98

Тема 6.3. Нагрівальні печі.........................................................................................115

Тема 6.4. Сушарки.................................................................................................119

Література.............................................................................................................124

ВСТУП

 

В ливарних цехах машинобудівних заводів широко використовується пічне обладнання. В залежності від призначення печі ливарних цехів розподіляються на:

1. Плавильні

2. Нагрівальні

3. Сушарки

Наука про печі (пічна теплотехніка) розвивається на основі досягнень хімії, фізики, математики, електротехніки, механіки та інших наук.

Засновником науки пічної теплотехніки являється М.В. Ломоносов. Він відкрив закон збереження енергії, який використовується при складанні теплових балансів печей. Ломоносов науково обґрунтував причини руху газів в печах.

Подальший розвиток теорії руху газів в печах дали вчені Бернуллі Д., Рейнольдс О., Ейлер Л., Прадтль Л. та інші.

Великий вклад в вивчення властивостей палива вніс Д.І. Менделєєв .

Великий внесок в розвиток пічної теплотехніки зробив російський вчений Грум – Гржемайло , який розробив основні положення гідравлічної теорії печей.

Відкриття в 1882 р. В.В. Петровим електричної дуги, а також виготовлення в 1882 р. І.Ф. Усигіним першого трансформатору дали можливість виникнення електрометалургії і електричних печей.

В 1906 –1908 р. р. А.М. Лодигін розробив конструкції електричних печей для виплавки металів із руд і переплавкі металів і термічної обробки.

Збільшення об’єму ливарного виробництва з одночасним підвищенням якості вимагають подальшого розвитку пічного обладнання. Перспективним є застосування великих вагранок закритого типу для плавки чавуну потужністю 30-50 т/год, застосування індукційних печей для плавки і автоматичної розливки металу, термічних печей великої потужності повністю механізованих і автоматизованих. Актуальним залишається питання підвищення економічності роботи печей всіх типів.

 

Розділ 1. Види палива та енергії, які використовуються в печах та сушарках

 

Тема 1.1 Загальна характеристика палива

 

План

 

1. Визначення і класифікація палива.

2. Хімічний склад палива.

3. Теплота горіння палива.

4. Тверді, рідкі і газоподібні палива.

 

1. Визначення і класифікація палива.

 

Паливо – це горючі речовини, при згоранні яких виділяється тепло, яке використовується для промислових і побутових цілей.

 

Вимоги до палива:

1 Достатньо великі його природні запас.

2 Легкість горіння і регулювання горіння.

3 Невисока вартість добування.

4 Невисокий склад шкідливих домішок.

 

Паливо класифікують:

1 За агрегатним станом (тверде, рідке, газоподібне).

2 За походженням (природне, штучне).

3 За відношенням до нагрівання (теплостійке і тепло нестійке).

Теплостійке – це паливо, хімічний склад якого не змінюється при нагріванні (кокс, гази Н2, СО, і ін.).

Теплонестійким називається види палива, які розкладаються при нагріванні (дерево, торф, кам`яне вугілля і ін.).

 

Паливо характеризується хімічним складом, теплотою спалювання, температурою горіння і поведінкою при нагріванні.

 

2. Хімічний склад палива.

Основними горючими складовими палива являються вуглець С і водень Н, як в чистому вигляді, так і вигляді різних сполук. Крім них в склад палива входять О, N,S,A,W.

Склад палива визначають аналізом технічним і елементарним (хімічним).

Технічний аналіз проводиться в заводських лабораторіях. При технічному аналізі твердого палива, наприклад коксу, визначають теплоту його горіння, вологість, зольність вихід летучих, кількість S, дають характеристику зовнішнього вигляду палива. Технічний аналіз використовують при прийомці кожної партії палива.

Елементарний (хімічний) аналіз палива проводиться після технічного аналізу. Це трудомістка операція.

Елементарний аналіз твердого і рідкого палива дає можливість установити склад в ньому (в %по масі) С, Н, О, N,S,A,W.

 

С+ Н+О+N+S+A+W=100%

 

С– являється основною складовою частиною палива.

 

Він окисляється до СО2 чи до СО по наступним реакціям.

 

С +О2=СО2+34000 кДж/кг

 

С+1/2 О2=СО+10300 кДж/кг

 

С– може вступати в сполуки з Н і другими елементами. При цьому виникають сполуки СН4; С2Н6; С3Н8 та ін..

Н– другий найбільш важливий елемент палива.

 

Він окисляється по реакції:

 

Н2+1/2 О2=(Н2О)в + 143000 кДж/кг

 

Індекс в показує, що вода, яка виникла при згоранні Н, конденсується виділяючи теплоту. Але із печі продукти горіння виходять, як правило з температурою більше 100°С і вода знаходиться у вигляді пару, то теплоти виділяється менше і Н окисляється по реакції

 

Н2+1/2 О2=(Н2О) + 121020 кДж/кг

 

О і N – негорючі елементи і являються небажаними елементами в паливі, тобто являються його баластом.

S – в паливі може бути як в чистому вигляді, так і вигляді різних сполук, як горючих так і негорючих.

S окисляється по реакції:

 

S+O2=SO2 + 9150 кДж/кг

 

Незважаючи на те, що при згоранні S виділяється тепло, її присутність в паливі небажана із-за шкідливої дії SO2 на пічну арматуру і на метал, що нагрівається.

 

А– являється баластом і небажаною складовою часткою палива.

А– це негорючі мінеральні речовини, які складаються в основному із солей Ка, Na, Ca, Ma та ін.

W – негорюча небажана складова частина палива.

 

Вона буває зовнішньою і внутрішньою (гігроскопічною).

Зовнішня W затримується в паливі механічно і виходить із палива при сушці (без підігріву).

Прийнято вважать С,Н,O,N – складають головну частину палива, яка називається органічною масою.

 

Сооо+No=100%

Органічна маса і S складають горючу масу

 

Сггг+No+Sг=100%

Горюча маса і А складають суху масу

 

Сссс+Nс+Sсс=100%

Паливо, яке містить всі складові частини називається робочим паливом (робоча маса)

 

Сррр+Nр+Sрр+W=100%

 

При необхідності можно перерахувати з любої маси на робочу і навпаки.

Перерахунок проводиться по формулам:

 

А) З сухої маси на робочу: %

 

Б) З горючої маси на робочу:

 

В) З органічної маси на робочу:

3. Теплота згорання палива

 

Теплотою згорання палива називається кількість тепла , яке виділяється при повному згоранні одиниці маси чи об’єму палива (1 кг твердого або рідкого палива і 1м3 газоподібного палива).

Розрізняють вищу Qв і нижчу Qн теплоту згорання палива.

Продукти згорання палива в своєму складі мають пари води які або конденсуються, або залишаються у вигляді пару.

Вища теплота згорання палива Qв відповідає умові, при якій продукти згорання охолоджуються до 0°С і водяні пари конденсуються, виділяючи приховану теплоту паротворення.

Нижча теплота згорання палива Qн відповідає умові, при якій продукти згорання мають високу температуру і волога залишається у вигляді пару.

Теплоту випаровування 1 кг води в теплотехнічних розрахунках приймають 2500кДж. Різниця між Qв і Qн складає 2500 кДж/кг води.

В техніці, в основному, використовують нижчу теплоту згорання.

Це пояснюється тим, що температура продуктів згорання, які виходять із різних нагріваючих установок, вище температури конденсації водяних парів. Формула перерахунку з Qв на Qн може використовуватись для будь якого палива:

 

Qв - Qн = 25Wp+233Hp кДж/кг

 

Де Wp : Hpв %

Теплота згорання будь-якого палива складається із суми теплоти згорання елементів і сполук, які входять в склад палива.

Тому для розрахунку необхідно знати хімічний склад палива і теплоту згорання елементів і сполук палива.

Для твердого і рідкого палива теплоту згорання можна визначити по формулі Д.І. Менделєєва:

 

Qph = 339Cp + 1030Hp – 109 (Op-Sp) - 25Wp , кДж/кг

 

Де Cp, Hp, Op, Sp, Wpсклад елементів в %

Для газоподібного палива:

 

QH = 126CO+108H2+234H2S+358CH4+638C2H6+913C3H8+1185C4H10+1465C5H12, кДж/кг

 

В техніці кількість палива прийнято вимірювати кількістю умовного палива.

Умовним вважається паливо, теплота згорання якого 29300 кДж/кг.

Приблизно таку теплоту згорання має донецьке коксове вугілля. Реальне паливо переводять в умовне з допомогою теплового еквіваленту:

 






ТОП 5 статей:
Экономическая сущность инвестиций - Экономическая сущность инвестиций – долгосрочные вложения экономических ресурсов сроком более 1 года для получения прибыли путем...
Тема: Федеральный закон от 26.07.2006 N 135-ФЗ - На основании изучения ФЗ № 135, дайте максимально короткое определение следующих понятий с указанием статей и пунктов закона...
Сущность, функции и виды управления в телекоммуникациях - Цели достигаются с помощью различных принципов, функций и методов социально-экономического менеджмента...
Схема построения базисных индексов - Индекс (лат. INDEX – указатель, показатель) - относительная величина, показывающая, во сколько раз уровень изучаемого явления...
Тема 11. Международное космическое право - Правовой режим космического пространства и небесных тел. Принципы деятельности государств по исследованию...



©2015- 2024 pdnr.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.