Thiết kế lò nung liên tục nung thép cán: Đồ án tốt nghiệp

Đồ án Thiết Kế Lò Nung Kim Loại

TRƢỜNG ĐHBK HÀ NỘI CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Bộ Môn Kỹ Thuật Nhiệt Độc lập – Tự Do – Hạnh Phúc

THIẾT KẾ LÒ NUNG KIM LOẠI

NGUYỄN ĐỨC MỸ

Họ và tên : Khoá : K47 Nghành : Vật liệu ; Khoa : Khoa học & Công nghệ Vật liệu

Đề tài đồ án : THIẾT KẾ LÒ NUNG LIÊN TỤC ĐỂ NUNG THÉP CÁN

I . Những số liệu ban đầu :

- Năng suất lò : P = 9 t/h

- Nhiên liệu Dầu FO có thành phần : Hd Nguyên tố Cd Od Nd Sd Ad Wd

Thành Phần 88,50 5,4 0 2,0 1,0 2,1 1,0

- Vật nung : Thép cácbon có thành phần : C= 0,12%; Si = 0,10% ; Mn =0,1 %

tcuối = 12000 C nung 100% nung 100% - Kích thước vật nung : 110x110x2400mm - Nhiệt độ vào và ra lò của vật nung : tđầu = 200 C ; - Nhiệt độ nung trước : + Không khí : tKK = 350 0C + Nhiên liệu : tđầu = 1100C

Nung 1 mặt , xếp 1 hàng phôi , nhiệt dung riêng của dầu CP= 2,17 [kJ /kg.K] II . Nội dung thiết kế :

1 . Tính toán sự cháy của nhiên liệu

2 . Tính thời gian nung kim loại

3 . Cấu trúc lò , chọn vật liệu xây lò , tính cân bằng nhiệt

4 . Tính thiết bị đốt nhiên liệu

5 . Tính cơ học khí đườnng khói và đường cấp không khí

III . Bản vẽ : 1 bản vẽ tổng thể của lò ( A0)

IV . Thời gian thiết kế :

Ngày giao đề : 29/ 12 / 2004 Ngày hoàn thành : 04/ 05/ 2005

V . Cán bộ hƣớng dẫn : Th.s . Lại Ngọc Anh

Hà nội 29/12/2004

Nguyễn Đức Mỹ VLH – Nhiệt Luyện K47

Đồ án Thiết Kế Lò Nung Kim Loại

CHƢƠNG 1 : TÍNH TOÁN SỰ CHÁY CỬA NHIÊN LIỆU 1.1 Các số liệu ban đầu

- Năng suất lò : P = 9 t/h - Nhiên liệu dầu FO có các thành phần cho trong bảng 1-1

Nguyên tố Cd Hd Od Sd Nd Ad Wd

Thành phần 88,50 5,4 0 1,0 2,0 2,1 1,0

- Vật nung thép cácbon có thành phần : C=0.12% , Si = 0.10% , Mn = 0,1% - Kích thước vật nung : 110 x 110 x 2400 - Nhiệt độ vào và ra lò của vật nung tđầu = 20 0C , tcuối = 1200 0C - Nhiệt độ nung trước + không khí tkk = 350 0 C nung 100 % + nhiên liệu tdầu = 110 0 C nung 100 % - Nung một mặt , xếp 1 hàng phôi , nhiệt dung riêng của dầu CP = 2,17 [kJ/kg.K]

t = 339Cd + 1030Hd - 109( Od - Sd) - 25 Wd [ kJ/kg]

1.2 Tính toán sự cháy của nhiên liệu

t = 339x88.50 + 1030x5,4 - 109 ( 0 - 1,0) - 25 x 1,0 = 35647,5 [kJ/kg]

1.2.1 Tính nhiệt trị thấp của nhiên liệu Qd Trong đó các trị số 339, 1030, ............. là lượng nhiệt toả ra khi đốt cháy một đơn

vị [kg] cácbon (C) , Hiđrô (H) ...........[kJ/kg] Cd , Hd , Od ............. là các thành phần dùng của nhiên liệu Thay các giá trị trên vào công thức tính Q ta được Qd 1.2.2 Chọn hệ số tiêu hao không khí n Trong bản thiết kế này ta sử dụng dầu FO bằng mỏ phun thấp áp nên ta chọn hệ

số tiêu hao không khí n = 1,2

1.2.3 Bảng tính toán sự cháy của nhiên liệu ( Bảng 1.2)

Nguyễn Đức Mỹ VLH – Nhiệt Luyện K47

Đồ án Thiết Kế Lò Nung Kim Loại

2 8 3

5 8 9

0 0 1

43,169x22,4

6 6 9

0 6 1 1

8 6 1

5 1 5

g n ộ C g n ổ T

0 0 1

l o m k

3 4

1 5

7 0 0

6 8 8

8 0 6

32,936+0,071

3 3

6 7

9 3

7 8 3

5 4 7

h n à h t o ạ t t ấ h C

y á h c m ẩ h p n ả S

0 6 0

1 3 0

O S

6 5 0

0 0 7

6 5 7

9 4 3

6 5 7

O H

6 1 3

9 9 0

5 7 3

O C

4 1

5 6

8 7 8

41,691x22,4

0 0 1

3 3 9

0 2 1 1

g n ộ c

í

1 9 6

9 2 0

g n ổ T

8,755+32,936

0 0 1

l o m k

1 4

0 5

6 3 9

3 2 5

8,755x3,762

9 7

h k g n ô h K

l o m k

2 3

9 3

6 0 5

5 7 3

0 0 7

1 3 0

5 5 7

1 2

l o m k

0 1

5 7 3

0 0 7

1 3 0

1 7 0

6 5 0

l o m k

g n ọ ư L

a i g m a h t t ấ h C

ử t

2 1

2 3

8 2

8 1

u ệ i l

n â h P

g l i ố h K

n ê i

h N

0 5

g k

8 8

g l i ố h K

0 5

0 0 1

8 8

Nguyễn Đức Mỹ VLH – Nhiệt Luyện K47

Đồ án Thiết Kế Lò Nung Kim Loại

ố t .

1 = n

g N

1 = n

1.2.4 Bảng cân bằng khối lƣợng

Bảng cân bằng khối lƣợng Bảng 1-3

Chất tham gia cháy Sản phẩm cháy tạo thành

Chất Công thức tính Đơn vị Chất Công thức Đơn vị

[kg]

Nhiên

Liệu Dầu

FO 100

[kg] CO2 7,375 .44 324,500 H2O 2,756 .18 49.608 N2 39,608 .28 1109,024 O2 1,745 . 32 55,840 SO2 0,031 . 64 1,924 Không O2 10,506.32 336,192 Khí N2 39,523.28 1106,644

SPC = 1540,896

A = 1542,836

B = SPC + Ad = 1540,896 + 2,1 = 1542,996

Đánh giá sai số.

% =

Nhận xét.

Sai số nhỏ chứng tỏ các số liệu tính toán trong bảng 1.2 là đáng

tin cậy

Nguyễn Đức Mỹ VLH – Nhiệt Luyện K47

Đồ án Thiết Kế Lò Nung Kim Loại

1.2.5 Khối lƣợng riêng của sản phẩm cháy

sử dụng công thức

= [ ]

với , 100Vn = 1160,382

]

=1,329 [

Thay số ta có

1.2.6. Nhiệt độ cháy của nhiên liệu

a) Nhiệt độ cháy lý thuyết

công thức tính nhiệt độ cháy của lý thuyết

ilt =

trong đó

tc]

tlt: nhiệt độ cháy lí thuyết của nhiên liệu i1,i2:Entanpi của sản phẩm cháy tương ứng với nhiệt độ t1,t2[kg/m3

Công thức tính

t : Nhiệt trị thấp của dầu FO, Qd

Trong đó

tc]

Qd t = 35647,5[kj/kg](xem I.1) f : Tỷ lệ lung trước không khí f = 1(nung 100% không khí )

tnl : Nhiệt độ nung trước của nhiên liệu (dầu FO) tdầu=110% cnl : Nhiệt dung riêng của nhiên liệu (dầu FO) Cp (dầu)=2,17[kj/kg.k] ikk: Entanpi của không khí ở nhiệt độ tkk=3500c từ (phụ lục ) bảng 15 trang 47[1].ta có ikk= 463,75[kj/m3 inl : entanpi của dầu FO ở nhiệt độ tđầu inl=cnl.tnl Vn=11,603[m3/m3 tc] Ln.lượng tiêu haokhông khí thực tế dùng đốt một đơn vị nhiên liệu

Nguyễn Đức Mỹ VLH – Nhiệt Luyện K47

Đồ án Thiết Kế Lò Nung Kim Loại

Từ bảng II2 ta có Ln = 11,206 [m3/kg]

tc]

= [kj/m3

tc]

= 3540,720 [kJ/m3

* Tính nhiệt hàm i1 và i2

i1< i

tc]

Entanpy i [kj/m3 Khí thành phần t1 = 21000 C t2 = 2200 0C CO2 5186,8 5464,2

Giả thiết nhiệt độ cháy lí thuyết của nhiên liệu nằm trong khoảng :t1

3295,8

3314,9 3487,4

4121,8 4358,8

N2 3132,0 O2 H2O SO2

4049,9 4049,9

Với các giá trị entanpi vừa tìm được ta có - i1= i2100 =0,01(CO2.iCO2+ H2O.iH2O+N2.iN2 +O2.iO2+ SO 2.iSO2)

- i2 = i2200 = 0,01(CO2.iCO2+ H2O.iH2O+N2.iN2 +O2.iO2+ SO 2.iSO2)

Nguyễn Đức Mỹ VLH – Nhiệt Luyện K47

Đồ án Thiết Kế Lò Nung Kim Loại

Như vậy i1 = 3485,79< i2 = 3669,96 Thoả mãn giả thiết đã chọn Tính tlt

tlt = t2-t1) + t1 =

tlt =2129,82[0C] b ) Nhiệt độ cháy thực tế của nhiên liệu - Trong thực tế nhiệt lượng sinh ra do đốt cháy nhiên liệu ngoài việc tăng nhiệt độ

sản phẩm cháy còn thất thoát ra môi trường xung quanh . Vậy nhiệt độ thực tế thấp

Sử dụng công thức : hơn nhiệt độ lý thuyết vừa tính được tlt ttt =

Trong đó : Hệ số nhiệt độ nó phụ thuộc vào loại lò . Ở đây loại lò là lò liên tục

= 0,7

tc/kg][kg/m3

tc] tlt ttt CO2 H2O

Sản phẩm cháy [%]

O2 N2 SO2

11,206 11,603 1,327 2141,25 1498,875 14,316 5,349 3,387 76,886 0,060

nên ta chon Vậy ttt = 0,7 x 2129,82 = 1490,874 [0 C] Bảng tóm tắt tính toán sự cháy của nhiên liệu Nhiệt độ [0C] Ln Vn tc/kg] [m3 [m3

CHƢƠNG 2 TÍNH THỜI GIAN NUNG KIM LOẠI

kl = 1200 oC

2.1 Các số liệu ban đầu - Năng suất của lò P = 9 t/h - Kích thước vật nung 110 x 110 x 2400 mm

-Thành phần của thép C = 0,12 % , Si = 0,10% , Mn = 0,1% - Nhiệt độ ra lò của vật nung : tc Thành phần của sản phẩm cháy

Thành phần của sản phẩm cháy đã đượctính ở chương 1 bảng 1-2

Nguyễn Đức Mỹ VLH – Nhiệt Luyện K47

Thành phần thể tích của sản phẩm cháy [%] Chất

Giá trị [%]

H2O CO2 SO2 O2 N2

14,24 5,349 0,060 3,387 76,886

Đồ án Thiết Kế Lò Nung Kim Loại

2.2 Tính thời gian nung

2.2.1 Chọn giản đồ nung

Để tránh gây ứng suất nhiệt bên trong kim loại và để có thể tăng tốc độ nung bằng

cách chọn nhiệt độ lò lớn nhờ đó mà ta có thể rút ngắn thời gian nung vậy ta chọn

giản đồ nung 3 giai đoạn ( giản đồ nung được trình bày ở hình H 2-1)

t3 1400

1200 tt t4 t4 t4 1000 t2 tm

400

t t2

200 800 t1 600 t2

Thời gian sấy Thời gian nung Thời gian đoạn nhiệt 200 t = t1 m t1

Hình 2-1 giản đồ nung 3 giai đoạn

k = 700 0-C

Trong bản thiết kế này ta nung thép trong lò liên tục và sử dụng giản đồ nung 3 giai

đoạn vậy dựa vào bảng 26 trang 65 [1] ta có thể chọn - Vùng sấy nhiệt độ từ 700 – 950 0C ta chọn t1

Nguyễn Đức Mỹ VLH – Nhiệt Luyện K47

Đồ án Thiết Kế Lò Nung Kim Loại

k = 1350 0C

k = 1300 0C

m, tt

1 :Nhiệt độ bề mặt và nhiệt độ tâm của phôi ở đầu vùng sấy

t = 20 0C

m = 600 0C

3 = 1200 0C m = 1200 0C

m = tt

1 = 20 0C

t] = 15 [ 0C /dm ]

S [m]

: Hệ số không đối xứng do cấp nhiệt một phía nên = 1

t] 1,1 . 15 = 16,5 [0C] t = S . [

4 = 1200 – 16,5 = 1183,5 [0C]

m - t4

tt t = t4

- Vùng nung nhiệt độ bắt đầu từ 1300 – 1350 ta chọn t2 - Nhiệt độ cuối vùng nung t3- - Nhiệt độ cuối vùng đồng nhiệt t4 - t1 m = t1 t1 m Nhiệt độ bề mặt của phôi ở đầu vùng nung t2 t2 m Nhiệt độ bề mặt của phôi ở đầu vùng đồng nhiệt tm t3 m Nhiệt độ bề mặt của phôi ở cuối vùng đồng nhiệt t4 t4 t Nhiệt độ tâm phôi ở cuối vùng sấy t2 t Nhiệt độ tâm phôi ở đầu vùng đồng nhiệt t3 t Nhiệt độ tâm phôi ở cuối vùng đồng nhiệt t4 Phôi vào lò có nhiệt độ t1 Phôi được nung một mặt và được xếp 1 hàng phôi Nhiệt độ tâm phôi được chọn theo độ chênh lệch nhiệt độ cho phép giữa bề mặt và tâm [ Phôi có chiều dày thấm nhiệt St = Trong đó St : Chiều dày thấm nhiệt của phôi nung [m] S : Chiều dày phôi , S = 0,11 [m] St = 1 . 0,11 = 0,11 [m] = 1,1 [dm] Vậy độ chênh lệch nhiệt độ giữa bề mặt và tâm phôi cuối giai đoạn đồng nhiệt Mặt khác ta có Vậy tt 4 = 1183,5 [0C] 2.2.2. Tính thời gian nung

a ) Các kích thước cơ bản của nội hình lò

- Chiều ngang lò được xác định theo công thức B = n.l + (n – 1) c + 2.b [m] (2.1)

Trong đó

n : số dãy phôi n = 1

l : chiều dài phôi nung l = 2,4 [m ]

b : khoảng cách giữa đầu phôi và tường lò b = 0,25 (Bảng 29 trang [1]0

c : Khoảng cách giữa các dãy phôi c = 0 do n = 1

Vậy B = 1 x 2,4 + 0 + 2 x 0,25 = 2,9 [m]

Nguyễn Đức Mỹ VLH – Nhiệt Luyện K47

Đồ án Thiết Kế Lò Nung Kim Loại

B = 2,9 [m]

- Chiều cao lò

ch = 10-3 tk

Chiều cao vùng sấy Hs [m]

tb : Nhiệt độ trung bình của sản phẩm cháy trong vùng sấy

Chiều cao vùng sấy hiệu quả của vùng sấy được xác định theo công thức Hs tb ( A + 0,05B) (2.2) Trong đó tk

tb =

tb = 1025 oC ta có A = 0,6 ( bảng 28 )

ch = 10-3 . 1025 ( 0,6 + 0,05.2,9) = 0,764 [m]

tt = n.HS

A : Hệ số thực nghiệm : Khi tk B : Chiều ngang lò B = 2,9 [m] Vậy HS

Chiều cao thực tế của vùng sấy HS ch + S Trong đó n : Số mặt nung n = 1

S : Chiều dày phôi S = 0,11 [m] HS tt = 1 . 0,764 + 0,11 = 0,874 [m]

ch = (0,4 -:- 0,6).B,[m]

Chiều cao vùng nung Hn (m);

Chiều cao có hiệu của vùng nung được xác định theo công thức Hn Trong đó đến 0,4 _Hệ số dùng cho lò xếp hai hàng Đến 0,6_Hệ số dùng cho lò xếp một hàng

H =n.Hn

ch +S..

H = 1.1,74 +0,11 = 1,85 [m]

tb(A +0,05.B)[m].

ch =10-3.tk

H = 0,6.2,9 = 1,74 [m] Chiều cao thực tế của vùng nung;Hn Hn Chiều cao có hiệu của vùng đồng nhiệt được xác định theo công thức ; Hđn Trong đó tk

tb :Nhiệt độ cháy trong vùng đồng nhiệt .

Chiều cao vùng đồng nhiệt .Hđn [m].

tb =

tb=13250c ta có A = 0,6 bảng 28[1].

tb (A +0,05.B) =10-3.1325(0,6+0,05.2,9)

tk = 1325[0c]

A: Hệ số thực nghiệm .khi tk B: Chiều ngang lò :B = 2,9 (m). Vậy ta có . Hđn ch =10-3. tk Hđn ch = 0,987 [m]. Chiều cao thực tế của vùng đồng nhiệt ; Hđn

Nguyễn Đức Mỹ VLH – Nhiệt Luyện K47

Đồ án Thiết Kế Lò Nung Kim Loại

tt =n. Hđn

ch +S =1.0,987 +0,11 =1,097[m]

Hđn 22.3.Tính thời gian nung phôi trong vùng sấy. - Nhiệt độ trung bình của sản phẩm cháy trong vùng sấy

- Nhiệt độ trung bình của bề mặt phôi trong giai đoạn sấy

)

2.2.3.1 Độ đen của sản phẩm cháy trong vùng sấy ( Độ đen của khí lò được xác định theo công thức : Trong đó: - Độ đen của khí lò Hệ số hiệu chỉnh

: Độ đen của khí CO2 : Độ đen của H2O = 0,14316 [at] = 0,05349 [at]

Từ bảng 1-2 ta có % CO2 = 14,316 % nên % H2O = 5,349% nên Chiều dày có hiệu của lớp khí bức xạ : (Shq) đối với lò liên tục ta có

: Hệ số điền đầy khí trong lò thường lấy = 0,9

ch : chiều ngang và chiều cao có hiệu của vùng sấy

Trong đó B, HS

= 1,088 [m]

tb=10250C

Vậy Tích số M : M = P.S S : Chiều dày có hiệu của lớp khí [m] Với

- Với nhiệt độ trung bình của sản phẩm cháy tk và tích số theo các giản đồ hình 24,25,26 trang 16,17[1] ta có Nguyễn Đức Mỹ VLH – Nhiệt Luyện K47

Đồ án Thiết Kế Lò Nung Kim Loại

Vậy :

2.2.3.2 Hệ số bức xạ quy dẫn (Cqd[W/m2.K4]) - Độ phát triển của tường lò

- Hệ số bức xạ quy dẫn

đl =0,1 bx do đó hệ số bức xạ tổng nhiệt là

[w/m.K]

=1,1 bx

Vậy : Cqd=2,065 [W/m2.K4] 2.2.3.3 Hệ số trao đổi nhiệt tổng cộng ( Ở nhiệt độ cao coi Hệ số truyền nhiệt bức xạ xác định theo công thức:

bx =Cqd

[w/m2.c]

Trong đó : t1,T2 - Nhiệt độ trung bình của môi trường lò 0C , K

t2,T2 - Nhiệt độ trung bình của bề mặt kim loại 0C, K

Cqd - Hệ số bức xạ qui dẫn ứng với nhiệt độ của môi trường lò

tb =1025[0C] T1=1025+273=1298 K

Thay số với t1=tk

tb=407[0C] T2=407+273=680 K

t2=tm

Cqd =2,065 [w/m2.K4]

Nguyễn Đức Mỹ VLH – Nhiệt Luyện K47

Đồ án Thiết Kế Lò Nung Kim Loại

bx =2,065.

bx=87,865[w/m2.K4]. = 1,1

bx =1.1.87,865= 96,651[w/m2.k].

Vậy

. [w/m2.K].

0 =69,8-10,12C-16,75Mn-33,72Si(w/m.K)

đặc trưng cho khả năng truyền nhiệt ở bên trong kim loại hệ số

2.2.3.4. Hệ số dẫn nhiệt - Hệ số dẫn nhiệt này phụ thuộc vào thành phần của kim loại và trạng thái nhiệt của kim loại đó - Hệ số truyền nhiệt dẫn nhiệt của thép cacbon ở điêù kiện nhiệt độ không đổi được xác định theo công thức: Trong đó : C , Mn Si thành phần của cacbon , mangan, silic 0 hệ số dẫn nhiệt của thép ở 00C Bảng hệ số dẫn nhiệt của thép cacbon ở nhiệt độ t0C

Bảng 2.1

Nhiệt độ phôi thép [0C] Công thức tính Giá trị [ư/m.K]

60,554 200 0,95 0

54,179 400 0,85 0

47,805 600 0,75 0

43,344 800 0,68 0

1000 43,344 0,68 0

§å thÞ biÓu hiÖn sù phô thuéc cña hÖ sè dÉn nhiÖt vµo nhiÖt ®é

[w/m.K]

63,741 60,554 54,179

Nguyễn Đức Mỹ VLH – Nhiệt Luyện K47

Đồ án Thiết Kế Lò Nung Kim Loại

vào nhiệt độ

ta có công thức : Bi =

Trong đó ; 47,805 46,531 43,344 200 400 600 800 1000 1200 t[0C] Hình 2.1 Sự phụ thuộc của 2.2.3.5 Các tiêu chuẩn nhiệt độ và nhiệt độ tâm phân phối cuối giai đoạn sấy ; a)_Tiêu chuẩn nhiệt độ bề mặt phôi nung : Tiêu chuẩn nhiệt độ được xác định theo công thức b)_Tiêu chuẩn Biô sơ bộ. : Hệ số truyền nhiệt tổng cộng =96,651[w/m.K]

:hệ số dẫn nhiệt trung bình của phôi thép . Do chua biết nhiệt độ tâm phôi nên

ST: chiều dày thấm nhiệt của vật nung [m], ST=0,11[m] tính sơ bộ

TRa giản đồ hình 2.1 và dùng phương pháp nội suy ta có

0C].

=50,915 [w/m.0C]

Nguyễn Đức Mỹ VLH – Nhiệt Luyện K47

Đồ án Thiết Kế Lò Nung Kim Loại

Nên chuẩn bị chính xác là

Bi =

tb-tk

tb-

(tk

Từ Bi= 0,191 và =0,423 tra giản đồ hình 27[1] ta được F0 = 4,15 :với Fo=4,15 và Bi =0,191 tra giản đồ hình 28[1] ta có =0,5 Vậy nhiệt độ tâm chính xác của phôi thép cuối giai đoạn sấy được xác định theo công 2 = tk thức sau ; tt đ) = 1025-0,5(1025-20)=522,50C - Nhiệt độ trung bình của phôi thép (theo chiều dày ) cuối vùng sấy

2.2.3.6 Hệ số truyền nhiệt độ a (m2/h) trong vùng sấy Hệ số truyền nhiệt độ được xác định theo công thức :

: Khối lượng riêng của thép = 7800[kg/m3]

Trong đó : CP: Tỷ nhiệt của thép xác định theo công thức sau ;

kl Nhiệt độ trung bình của phôi đầu vùng sấy và cuối vùng sấy .

đ , tc

kl =548,3330C

đ = 200C tc

[kj/kg.k]

Trong đó tkl tkl Tra bảng 37[1] và dùng phương pháp nội suy ta có i20 = 9,4 [kj/kg.0C]

i548,333 = i600 -

i548,333 = 300,573 [kj/kg] Vậy

2.2.3.7 Thời gian nung vật trong vùng sấy (TS)

Từ tiêu chuẩn

Nguyễn Đức Mỹ VLH – Nhiệt Luyện K47

Đồ án Thiết Kế Lò Nung Kim Loại

2= tk

3 = 1350 0C. do đó tk

2 + ( tm

3 –tm 3 = 12000C.

2.2.4.Tính thời gian nung phôi trong vùng nung ( [h] )

tb = tm 2 =6000C , tm tb =600+ (1200-600)=10000C

- Nhiệt độ trung bình của khí lò - Ta đã chọn tk tb =13500C Nhiệt độ trung bình của bề mặt phôi trong giai đoạn nung tm Trong đó : tm tm

2.2.4.1 Xác định độ đen của khí lò Độ đen của khí lòđược xác định theo công thức sau .

Ph2o=0,05349[ođ]

Ta có %co2 = 14,316% Pco2=0,143116[ođ] %h20 =5,349% _Chiều dày có hiệu của lớp khí bức xạ

[m] Shq =

= 1,975[m]

Shq =

co2 =0,1

Tích số M Mco2 =Pco2.Shq=0,14316.1,957=0,280[at.m] Mh2o=PH2o.Shq=0,05349.1,957=0,105[at.m] với nhiệt độ trung bình của sản phẩm cháy tk tb =13500C[at.m] và tích số Mco2= 0,280[at.m] MH2o=0,105[at.m] Theo các giản đồ 24,25 và 26 ta tra được

h20 =0,075

=1,02

. H20=0,1+1,02.0,075=0,1765

Vậy k= co2+ 2.2.4.2.Hệ số bức xạ quy dẫn - độ phát triển của trường lò Độ phát triển của trường lò được xác định theo công thức .

hệ số bức xạ qui dẫn .

Nguyễn Đức Mỹ VLH – Nhiệt Luyện K47

Đồ án Thiết Kế Lò Nung Kim Loại

Cqd =

. Cqd =0,8.5,67.

= 0,1 do đó hệ số bức xạ tổng cộng sẽ là:

Cqd =2,409 [w/m2.k4]. 2.2.4.3. Hệ số trao đổi nhịêt tổng cộng - Hệ số trao đổi nhiệt tổng cộng được xác định theo công thức ở nhiệt độ cao có thể coi =1,1 Hệ số trao đổi nhiệt bức xạ được xác định theo công thức sau:

[W/m2.K]

Trong đó : T1 Nhiệt độ trung bình của sản phẩm cháy trong vùng nung [K] T2 Nhiệt độ ttrung bình của bề mặt phôi trong giai đoạn nung [K]

[w/m2.K]

2.2.4.4 Các tiêu chuẩn nhiệt độ và nhiệt độ tâm phôi cuối giai đoạn nung

- Tiêu chuẩn nhiệt độ bề mặt phôi nung :

- Tiêu chuẩn Bi (sơ bộ)

Trong đó : = 296,824 St = 0,11 [m] : Tính

Tra đồ thị hình 2.1 và dùng phương pháp nội suy ta có

Nguyễn Đức Mỹ VLH – Nhiệt Luyện K47

Đồ án Thiết Kế Lò Nung Kim Loại

= [W/m.K]

Vậy Bi = =

tb-tt

tb -

(tk

= 1350-0,28(1350-522,5)=1118,30C

3(sb) =1118,30C

tt tt

và Bi =0,677 Theo giản đồ hình 27[1] ta có Từ giá trị F0 =2,4 ; Từ giá trị Bi =0,677 và F0=2,4 theo giản đồ 28[1] ta có Vậy nhiệt độ tâm phôi sơ bộ cuối giai đoạn nung là. 3(sb) = tk Hệ số dẫn nhiệt trung bình chính xác của kim loại trong vùng nung

1118,3 =

1000-

tra đồ thị hình 2.1 Và dùng phương pháp nội suy ta có .

Vậy

--Tiêu chuẩn Bi chính xác

Bi=

Theo giản đồ hình 27[1] ta có F0=2,4 với F0=2,4 và

Vậy nhiệt độ chính xác tâm

Từ Bi =0,687và Bi=0,687 theo giản đồ hình 28[1] tra được phôi cuối giai đoạn nung là :

Nhiệt độ trung bình của phôi thép (theo chiều dày ) cuối vùng nung

Nguyễn Đức Mỹ VLH – Nhiệt Luyện K47

Đồ án Thiết Kế Lò Nung Kim Loại

2.2.4.5 Hệ số dẫn nhiệt độ a [m2/h] trong vùng nung - Hệ số nhiệt độ được tính theo công thức sau :

c : Nhiệt độ trung bình của phôi thép cuối vùng nung kl : Nhiệt độ trung bình của phôi thép đầu vùng nung

c tđ

[m2/h]

Trong đó : tkl tđ i2 , i1 Entapy của thép ứng với nhiệt độ tkl Dựa vào bảng 37[1] và dùng phương pháp nội suy ta được

Vậy

2.2.4.6 Thời gian nung vật trong vùng nung [Tn]

Từ tiêu chuẩn =2,4

4=tm

4=1183,50C

[h])

2.2.5 Tính thời gian đồng đều nhiệt độ ( - Nhiệt độ bề mặt vật nung ở giai đoạn đoòng đều nhiệt (đồng nhiệt) tm 3=12000C -Nhiệt độ tâm vật nung cuối giai đoạn đồng nhiệt tt -Tính mức độ đồng nhiệt Mức độ đồng nhiệt được xác định theo công thức:

Nguyễn Đức Mỹ VLH – Nhiệt Luyện K47

Đồ án Thiết Kế Lò Nung Kim Loại

và theo giản đồ hình 33[1] ta có được tiêu chuẩn

Căn cứ mức đồng nhiệt Fủiê. F0=0,45 2.2.5.1 Hệ số dẫn nhiệt độ -Hệ số dẫn nhiệt trung bình.

Dựa vào đồ thị hình 2.1 và bằng phương pháp nội suy ta có

Vậy

kl(nung) = 1140,016[0C]

đ = tc c (đồng nhiệt) Nhiệt độ trung bình của phôi thép cuối vùng đồng

t+ (tt

m – tt

4) = 1183,5 + (1200 – 1183,5) = 11890C

- Nhiệt độ trung bình của phôi thép trong giai đoạn đồng nhiệt

c(đn) = t4 c(đn) = 1189[0C]

Trong đó tkl tkl nhiệt tkl tkl

Vậy =

Nguyễn Đức Mỹ VLH – Nhiệt Luyện K47

Đồ án Thiết Kế Lò Nung Kim Loại

- Hệ số dẫn nhiệt

[m2/h]

CP Nhiệt dung riêng trung bình của thép ở vùng đồng nhiệt

CP =

itb Entanpy của thép ở nhiệt độ trung bình ttb=1164,508 0C Tra bảng 37[1] và bằng phương pháp nội suy ta được

Vậy

2.2.5.2. Thời gian đồng nhiệt .

Từ tiêu chuẩn Furiê

Để hoàn thiện quá trình chuyển hoá về tổ chức của kim loại thông thường thời gian giữ nhiệt gấp đôi thời gian đồng nhiệt giữa mặt và tâm vật do đó thời gian giữ nhiệt là: 2.3.tổng thời gian nung phôi trong lò là . 2.4.Xác định chiều dài của lò -- Một lò có cấu trúc hợp lí cần phải bảo đảm tỷ lệ

2.4.1. Chiều dài có hiệu của vùng sấy đƣợc tính theo công thức

Trong đó : b : Chiều rộng của phôi b = 0,11 P : năng suất của lò P = 9 t/h = 9000kg/h

Nguyễn Đức Mỹ VLH – Nhiệt Luyện K47

Đồ án Thiết Kế Lò Nung Kim Loại

: thời gian nung phôi trong cùng sấy = 1,091 [h]

n : số dãy phôi n = 1 g ; khối lượng của một phôi [kg/phôi]

ch – Chiều dài có hiệu của vùng sấy [m]

Vậy =

Chiều dài thực tế của vùng sấy : [m] Trong đó Ls lK - Chiều dài có tiết diện của kênh khói [m]

Do nung phôi một mặt cho nên chiều dài thực tế của vùng sấy chính là chiều dài có hiệu của vùng sấy 2.4.2 Chiều dài vùng nung

2.4.3 Chiều dài vùng đồng nhiệt - Chiều dài có hiệu của vùng đồng nhiệt

- Chiều dài thực tế vùng đồng nhiệt được lấy dư thêm 0,9m để duy trì sự cháy ổn

định từ các mỏ đốt 2.4.4. Chiều dài thực tế của lò . vậy

Ta có Vậy thoả mãn với cấu trúc của lò .

2.5. Các kết quả tính toán . Các kích thước cơ bản của lò và thời gian nung được trình bày trong bảng sau :

Toµn lß Vïng SÊy Vïng nung Vïng ®ång Đ¹i l îng

nhiÖt

Chiều ngang B [m] 2,900 2,900 2,900 -

Chiều cao thực H[m] 0,874 1,850 1,097 -

Chiều dài thực L[m] 4,768 4,532 2,429 11,729

Thời gian [h] 1,091 1,037 0,350 2,478

Nguyễn Đức Mỹ VLH – Nhiệt Luyện K47

Đồ án Thiết Kế Lò Nung Kim Loại

CHƢƠNG 3 TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT XÁC ĐỊNH LƢỢNG DẦU TIÊU HAO 3.1 Cấu trúc của lò 3.1.1 Kích thƣớc nội hình lò - Kích thước cơ bản của lò được trình bày trong bảng sau : Bảng 3.1 Các kích thước nội hình lò Các vùng làm việc

Vùng sấy Vùng nung Vùng đồng nhiệt

Các kích thước nội hình lò Chiều dài L [mm] Chiều rộng B [mm] Chiều caoH[mm] 4768 2900 874 4532 2900 1850 2429 2900 1097 11729

3.1.2 Chọn vật liệu và kích thƣớc thể xây - Chọn vật liêu xây lò Khi chon vật liệu chịu lửa để xây lò phải căn cứ vào nhiệm vụ của lò (lò nung , lò sấy) đặc điểm làm việc của lò (ổn định hay không ổn định ). Nhiệt độ làm việc và tính chất của môi trường lò .

Nguyễn Đức Mỹ VLH – Nhiệt Luyện K47

Đồ án Thiết Kế Lò Nung Kim Loại

- Các loại vật liệu xây lò đảm bảo những yêu cầu nêu trên được trình bày trong bảng dưới đây (bảng 3.2)

Lò nung liên tục có chế độ nhiệt và chế độ nhiệt ổn định . Vì vậy lò nung liên tục không có tổn thất nhiệt do tích nhiệt cho tường lò (Trừ trường hợp lò làm việc lần đầu hoặc làm việc trở lại sau một thời gian nghỉ ) Để giảm tổn thất nhiệt do dẫn nhiệt qua tường lò , người ta có xu hướng tăng chiều dày tường lò khi vật liệu đã được chọn thích hợp

Lớp chịu nóng Thể Xây Vật liệu Chiều dày [mm]

Lớp cách nhiệt Vật liệu Chiều dày Chiều dày chung [mm] [mm] 579 232 sSamốtnhẹ 115

Tƣờng Lò

Điatômít Samốt A 232

Điatômít 115

Samốt A 232 347 Nóc Lò

Nguyễn Đức Mỹ VLH – Nhiệt Luyện K47

Đồ án Thiết Kế Lò Nung Kim Loại

232

596 596 596

Samốt C 115 Vùng Gạch đỏ Samốt C 115 Sấy Samốt A 67 Samốt A 67 ĐáY Samốt C 115 Lò Vùng nung Gạch đỏ 232 Samốt C 115 Samốt A 67 Samốt A 67 Vùng Samốt C 115 Đồng Samốt C 115 Nhiệt Gạch đỏ 232 Samốt A 67 Samốt A 67

3.1.3 Kích thƣớc ngoại hình lò Dựa vào kích thước nội hình lò , kích thước thể xây khoảng cách cửa ra liệu đến cuối lò ta xác định được kích thước ngoại hình lò, các kích thước ngoại hình lò được trình bày trong bảng 3.3

Nguyễn Đức Mỹ VLH – Nhiệt Luyện K47

Đồ án Thiết Kế Lò Nung Kim Loại

Bảng 3.3 Kích thƣớc ngoại hình lò

Chiều Chiều dài Chiều cao rộng

STT Vùng Vùng Vùng Toàn Vùng Vùng Vùng Cả 3

sấy nung Lò sấy nung đồng vùng lò đồng

nhiệt nhiệt

Ký hiệu Lng Lng Hng Hng Bng Hng Lng L

Giá trị 5347 4532 3008 12887 1927 2903 2150 3479

[mm]

3.2. Tính cân bằng nhiệt 3.2.1. Các khoản thu nhiệt lƣợng:

3.2.1.1. Nhiệt lƣợng do đốt cháy dầu FO:

Qc=0,28.B.Qt [W]

Trong đó :

B : Lượng tiêu hao dầu FO [kg/h]

Qt : Nhiệt trị thấp của dầu FO : Qt = 35647,5 [kJ/kg]

0,28 : Hệ số chuyển đổi đơn vị

Qc=0,28.B. Q1=0,28.B. 35647,5 =9981,3B [W]

3.2.1.2. Nhiệt lƣợng do không khí nóng mang vào

Không khí được nung nóng sẽ mang vào lò một lượng nhiệt:

Qkk=0,28.Ckk.tkk.Ln.f.B [W]

Trong đó : Ckk.tkk=ikk : Entanpy của không khí ẩm ở nhiệt độ tkk=350 [C]

Tra bảng , ta có ikk=463,75 [kJ/m3]

Ln : Lượng không khí thực tế cần để đốt 1 kg dầu FO Ln =11,206 [m3/kg]

f : Tỷ lệ nung trước không khí (f = 1 vì nung 100% không khí ) .

Qkk = 0,28.463,75.11,206.1.B =1455,099B [W]

Nguyễn Đức Mỹ VLH – Nhiệt Luyện K47

Đồ án Thiết Kế Lò Nung Kim Loại

3.2.1.3. Nhiệt lƣợng do nung trƣớc dầu FO

Theo bàI ra, dầu FO được nung trước 100% tới nhiệt độ tdầu=1100C

Qdầu=0,28.Cdầu.tdầu.B [W]

Trong đó:

Cdầu: Nhiệt dung riêng của dầu FO; Cdầu= 2,17 [kJ/kg.K] . tdầu: Nhiệt độ nung trước của dầu FO; tdầu=110 [ 0C]

Qdầu=0,28.2,17.110.B =66,836.B [W]

3.2.1.4. Nhiệt lƣợng do các phản ứng toả nhiệt :

Khi nung, kim loại bị oxy hoá. Phản ứng oxy hoá kim loại là phản ứng toả nhiệt.

Qtoả=0,28.a.q.P [W]

Trong đó :

a: Tỷ lệ kim loại bị oxy hoá khi nung trong lò .

Đối với lò nhiệt luyện : a = 0,005 0,01

Đối với lò nung cán, rèn : a = 0,01 0,03 : Lờy a =0,02

q: Lượng nhiệt toả ra khi 1 kg sắt (Fe) bị oxy hoá ; q=5650[kJ/kg]

P: Năng suất lò ; P=9000[kg/h]

Qtoả=0,28.0,02.5650.9000=284760[W]

3.2.2. Các khoản chi nhiệt lƣợng:

3.2.2.1. Nhiệt lƣợng dùng để nung kim loại:

Q1=0,28.P.(ic - id) [W]

Trong đó :

P: Năng suất lò; P=9000[kg/h]

ic,id: Entanpy của thép trước và sau khi nung

iđ= i20=9,4[kJ/kg]

ic= i1164,508=789,478[kj/kg]

Q1=0,28.9000.(789,478 - 9,4) = 1965796,56[W]

Nguyễn Đức Mỹ VLH – Nhiệt Luyện K47

Đồ án Thiết Kế Lò Nung Kim Loại

3.2.2.2. Lƣợng nhiệt tổn thất do đốt cháy không hoàn toàn hoá học

Khi đốt nhiên liệu có ngọn lửa lớn thường trong sản phẩm hay ra khỏi lò còn một

lượng khí CO và H2 chưa cháy hết do đó tạo lên tổn thất

Q2 =0,28.p.g.B.Vn[W]

Trong đó :

p =0,005 0,03 lấy dựa vào thiết bị đốt nhiên liệu mỏ đốt càng hoàn hảo

thì giá trị p càng nhỏ . Lò dùng mỏ phun thấp áp nên chon p =0,02

g : Nhiệt trị trung bình của các khí CO và H2; g = 12150 [kJ/m3]

Vn: Lượng sản phẩm cháy thực tế sinh ra khi đốt cháy 1 kg dầu FO Vn=11,603[m3/kg]

Q2 =0,28.0,02.12150.B.11,603 = 789,468.B[W]

3.2.2.3. Lƣợng nhiệt tổn thất do đốt cháy không hoàn toàn cơ học

Q3=0,28.K.Qt.B[W]

Trong đó :

t =35647,5[kJ/kg]

Qt : Nhiệt trị thấp của dầu FO ; Qd

K: Hệ số mất mát do cháy không hoàn toàn cơ học

Với nhiên liệu lỏng : K=0,01

Q3=0,28.0,01.35647,5.B = 99,813.B[W]

3.2.2.4. Lƣợng nhiệt tổn thất do dẫn nhiệt qua các thể xây lò : a) Tổn thất do dẫn nhiệt qua tƣờng lò: (Qsấy

tƣờng; Qnung

tƣờng; Qđồngnhiệt

tƣờng)

Lượng nhiệt mất do dẫn nhiệt qua tường lò của mỗi vùng được tính theo công thức sau

Qtường= .Ftường [W]

Trong đó :

tb) khoảng 50 [C]

tWtrong: Nhiệt độ mặt trong của tường lò [C]. Giá trị này thường nhỏ hơn giá trị của sản phẩm cháy (tk

Nguyễn Đức Mỹ VLH – Nhiệt Luyện K47

Đồ án Thiết Kế Lò Nung Kim Loại

tWngoài: Nhiệt độ mặt ngoài của tường lò [C]. tWngoài trong khoảng (30

450C) lấy tWngoài=45 0C

i : Chiều dày của lớp tường thứ i [m]. Ftường: Diện tích bề mặt ngoài tường lò [m2] α : Hệ số truyền nhiệt đối lưu, thường α=11,63[W/m2] α = 0,05

i : Hệ số dẫn nhiệt của lớp vật liệu thứ i t[0C]

=232

[mm]

Hình 3.2: Các lớp tƣờng lò

Theo bảng phụ lục IX [2] ta có

Nhiệt độ trung bình của các lớp đối với tường lò được xác định theo công thức:

ttb2=

ttb1=

Nguyễn Đức Mỹ VLH – Nhiệt Luyện K47

Đồ án Thiết Kế Lò Nung Kim Loại

ttb3=

Trong đó :

tKK: Nhiệt độ của không khí bao quanh lò ;tKK=20[C]

ttb1: Nhiệt độ trung bình của lớp trong [C]

ttb2: Nhiệt độ trung bình của lớp giữa [C]

ttb3: Nhiệt độ trung bình của lớp ngoài [C]

Các kết quả tính toán được ghi trong bảng 3.4

b) Tổn thất nhiệt qua nóc lò: (Qsấy

nóc, Qnung

nóc, Qđồngnhiệt

nóc)

Tổn thất nhiệt qua nóc của lò nung cũng được tính cho từng vùng , vùng sấy vùng

nung vùng đồng nhiệt

Tổn thất nhiệt qua nóc của lò được tính theo công thức sau:

[W] Qnóc =

Trong đó:

tWtrong: Nhiệt độ mặt trong của nóc lò [C].

tWngoài: Nhiệt độ mặt ngoài của nóc lò [C].

i : Hệ số dẫn nhiệt của lớp vật liệu thứ i

i phụ thuộc vào vật liệu và nhiệt độ trung bình của lớp thứ i.

l: Chiều dài nóc ứng với mỗi vùng (m)

: góc ở tâm vòm lấy = 600

Ta có

D1=2R1=2.2,9= 5,8(m)

(R1=B lò)

D2=2R2=2(2,9+0,232)=6,264(m)

D3=2R3=2(2,9 + 0,232 + 0,115)=6,494

Fnóc: Diện tích nóc lò (m2)

Nguyễn Đức Mỹ VLH – Nhiệt Luyện K47

Đồ án Thiết Kế Lò Nung Kim Loại

Fnóc=(2..R3). .l=(2..R2). .l= ..R3.l

Tổn thất dẫn nhiệt qua nóc của lò

Qnóc=

Các kết quả tính toán được trình bày ở bảng 3.5

Bảng 3.4: Các thông số và kết quả tính toán hệ dẫn nhiệt qua tƣờng lò

Giá trị các thông số ở mỗi vùng lò Những thông số

cơ bản

Vùng nung 20 Vùng đồng nhiệt 20 Vùng sấy 20 tkk [C]

tb [C]

1025 1350 1325 tk

975 1300 1275 twtrong [C]

45 45 45 twngoài [C]

736 980 962 ttb1 [C]

497 660 648 ttb2 [C]

258 340 334 ttb3 [C]

1,049 1,105 1,101 1 [W/m.K]

0,994 1,031 1,029 2 [W/m.K]

0,939 0,958 0,956 3 [W/m.K]

0,232 0,232 0,232 1 [m]

0,232 0,232 0,232 2 [m]

0,115 0,115 0,115

20 26 13 3 [m] Ftường [m2]

29663,457 53932,034 26365,601 Qtường [W]

[W] 109961,092 Qtuong

Nguyễn Đức Mỹ VLH – Nhiệt Luyện K47

Đồ án Thiết Kế Lò Nung Kim Loại

Bảng 3.5: Các thông số và kết quả tính toán dẫn nhiệt qua nóc lò

Những thông số cơ bản

k[0C]

Giá trị các thông số ở mỗi vùng lò Vùng sấy Vùng nung Vùng đồng nhiệt 20 20 20 tkk[0C]

1025 1350 1325 ttb

975 1300 1275 twtrong [C]

45 45 45 twngoài [C]

497 660 648 ttb1 [C]

736 980 962 ttb2 [C]

258 340 334 ttb3 [C]

1,049 1,105 1,101 1 [W/m.K]

1,049 1,105 1,101 2 [W/m.K]

5,8 5,8 5,8 D1

6,264 6 264 6,264 D2

6,494 6,494 6,494 D3

60 60 60 [độ]

l[m] 5,347 4,532 3,008

Nguyễn Đức Mỹ VLH – Nhiệt Luyện K47

Đồ án Thiết Kế Lò Nung Kim Loại

19,678 15,409 10,227 Fnóc[m2]

70978,416 182516,542 118297,778 Qnóc[W]

[W] 371792,736 Qnóc

Tæn thÊt nhiÖt qua ®¸y lß:

Trong tÝnh to¸n tæn thÊt nhiÖt ë ®¸y lß Do ®¸y lß ® îc

x©y trùc tiÕp trªn nÒn mãng nªn khã x¸c ®Þnh nhiÖt ®é ®¸y

lß do ®ã ng êi ta th êng x¸c ®Þnh l îng nhiÖt tæn thÊt

qua ®¸y lß theo nh÷ng sè liÖu thùc nghiÖm

Q®¸y= (0,15 02)Qtường

lấy Qđáy= 0,2.Qtường = 0,2.109961,092 = 21992,218[W]

Qđáy= 21992,218[W]

Do đó lượng nhiệt tổn thất do dẫn nhiệt qua tường lò , nóc lò , đáy lò

4 + Qn

4 + Qđ

Q4 = Qt

Q4 = 109961,092+371792,736+21992,218=503746,046 [W]

3.2.2.5.Lƣợng nhiệt tổn thất do bức xạ qua cửa lò khi mở cửa:

Trong khi làm việc cửa lò có lúc mở hoàn toàn hoặc mở một phần để thao tác ra vào

liệu , điều chỉnh phôi nung hay mở cửâ quan sát để kiểm tra tình trạng vật nung trong

lò . Mỗi lần mở như vậy sẽ mất lượng nhiệt nhất định lượng nhiệt mất này được xác

định theo công thức :

. F...Z [W] Q5= C0.

Trong đó:

C0: Hệ số bức xạ; C0=5,67 [W/m2.K4]

Tk : Nhiệt đó trung bình của sản phẩm cháy ở vùng có cửa [K] F: Diện tích phần mở [m2]; F = 0,14.2,6=0,364[m2]

: Hệ số thời gian mở cửa

 : Hệ số chắn . xác định theo chiều dày của tường và kích thước cửa mở 33

Nguyễn Đức Mỹ VLH – Nhiệt Luyện K47

Đồ án Thiết Kế Lò Nung Kim Loại

a ) Lƣợng nhiệt tổn thất qua cửa vào liệu

Lượng nhiệt này được tính theo công thức:

[W] Qcửa vào =

Do cửa vào phôi thường xuyên nên =1

Z=1 do chỉ có một cửa vào phôi  = 0,45

b) Lƣợng nhiệt tổn thất qua cửa vào liệu :

. F...Z [W] Qcửa ra= C0.

Trong đó :

C0=5,67 [W/m2.K4] F = 0,4.0,2=0,08[m2] ra phôI cạnh lò

=0,38

Z=1

 =

Giả thiết rằng thời gian mở cửa một lần là t=20 (s)

Số lần mở cửa trong 1h là N lần. N được tính theo công thức

N= [lần]

P: Công suất của lò; P= 9000[kg/h]

g: khối lượng một phôi [kg/1 phôi] : g =226,512

N = = = 39,73 [lần]

 = =0,22

. 0,072. 0,52. 0,22.1 = 2856,278[W] Qcửa ra =5,67.

Nguyễn Đức Mỹ VLH – Nhiệt Luyện K47

Đồ án Thiết Kế Lò Nung Kim Loại

Vậy tổng tổn thất qua các cửa là:

Q5 = Qcửa vào+ Qcửa ra= 8324,311+2856,278=11180,589[W]

Q5 = 11180,589[W]

3.2.2.6. Lƣợng nhiệt tổn thất do lọt sản phẩm cháy khi mở cửa:

Thông thường trong lò có áp suất lớn hơn áp suất khí quyển vì vậy khi mở cửa lò có

một lượng khí lò qua cửa mở ra ngoài

a). Lƣợng nhiệt tổn thất do sản phẩm cháy khi mở cửa vào liệu:

Lượng nhiệt này được xác định theo công thức sau;

Qlọt= 0,28.Ck..tk.V0. [W]

sấy= 700[0C]

Trong đó : Ck.tk=ik: Entanpi của sản phẩm cháy tại vùng mở cửa với tk

;

ik =960,75[kJ/m3]

: Hệ số thời gian mở cửa;  = 0,44

V0: Lượng sản phẩm cháy lọt qua cửa khi mở cửa

.3600 V0=

Vt: Lượng khí lọt qua cửa nằm

Vt = .H.B.

kk: Khối lượng riêng của không khí ở điều kiện môi trường tkk=20[C]

=1,205 [kg/m3] kk=

k: Khối lượng riêng của không khí ở điều nhiệt độ nơi mở cửa

Nguyễn Đức Mỹ VLH – Nhiệt Luyện K47

Đồ án Thiết Kế Lò Nung Kim Loại

= 0,372 [kg/m3] k =

: Hệ số lưu lượng phụ thuộc vào chiều dày của tường lò và kích thước của cửa

Do (chiều dày của tường lò ) =3,52 =0,62

= 0,559[m3/s] Vt=0,62.0,14.2,6.

tc/h]

[m3

Qlọt= 0,28.960,75.564,63.0,44 =66832,091W]

b) Lƣợng nhiệt tổn thất do sản phẩm cháy khi mở cửa vào liệu

Qlọt 2 = 0,28. Ck..tk.V0. [W]

Tương tự ta có:

Ck.tk=ik =1879,27 với tđn=1300  = 0,44 ; H = 0,18[m] ; B = 0,4[m] ; g = 9,81[m/s2] ; =0,62 ; Vt= 0,125[m3/s] ; V0= 78,099[m3/h]

Vậy:

Qlọt 2= 0,28.1879,27.78,099.0,44=18081,954[W]

Vậy tổng tổn thất nhiệt do lọt sản phẩm cháy qua cửa là:

Q6 = Qlọt 1+ Qlọt 2 =66832,091+18081,954=84914,045[W]

Q6 = 84914,045 [W]

3.2.2.7. Lƣợng nhiệt tổn thất do sản phẩm cháy qua kênh khói ra ống khói :

Sản phẩm cháy qua kênh khói ra ống khói có nhiệt độ tương đối cao vì vậy gây ra tổn

thất nhiệt:

Q7 = 0,28.Ck.tk.( B.Vn - V0. )

Trong đó :

Nguyễn Đức Mỹ VLH – Nhiệt Luyện K47

Đồ án Thiết Kế Lò Nung Kim Loại

Ck.tk = ik: Entanpi của sản phẩm cháy ở nhiệt độ ra khỏi lò [kJ/m3]

tk : Nhiệt độ khí lò lúc đi vào kênh khói (đầu vùng sấy( tk=700 ) vậy ik= i700=960,75 [kJ/m3]

Vn: Lượng sản phẩm cháy tạo ra khi đốt cháy 1kg dầu FO: Vn =11,603 [m3/kg]

V0.: Tổng sản phẩm cháy đã lọt qua các cửa V0. = 564,630.0,44+78,099.0,44 =281,04 [m3/h]

Q7 = 0,28.960,75 (B.11,603 – 281,04)[W]

Q7 = 3121,323.B – 75602,57 [W]

3.3.Tính lƣợng tiêu hao dầu FO và các thông số nhiệt đặc trƣng của lò

3.3.1. Lƣợng tiêu hao dầu FO

Trên cơ sở cân bằng lượng nhiệt thu bằng nhiệt chi của lò ta xác định được lượng tiêu

hao dầu FO

Qthu = Qchi

Qthu = Qc + Qkk+Qnl+Qt = 9981,3B + 1455,099B + 66,836B + 284760

= 11503,235B + 284760

Qchi = Q1+ Q2+ Q3+ Q4+ Q5+ Q6+ Q7

Qchi=1965796,56 + 789,468B + 99,813B + 503746,046 + 11180,589 + 84914,045 +

3121,323B – 75602,57 = 2490034,67 + 4010,604B

Qthu = Qchi

Suy ra :

11503,235B + 284760 = 2490034,67 + 4010,604B

Vậy B = 294,325 [kg/h]

3.3.2. Bảng cân bằng nhiệt

Trên cơ sở các kết quả tính toán ta lập được bảng cân bằng nhiệt , bảng 3.6.

Sai số :

Nguyễn Đức Mỹ VLH – Nhiệt Luyện K47

Đồ án Thiết Kế Lò Nung Kim Loại

 =

3.3.3. Xuất tiêu hao nhiên liệu tiêu chuẩn (b[kg/kg])

Trong đó : B: Lượng tiêu hao dầu FO ; B = 294,325[kg/h]

Qt:Nhiệt trị thấp của dầu FO ; Qt = 35647,5[kJ/kg]

P: Năng suất lò ; P =9000 [kg/h]

29300: Nhiệt trị của nhiên liệu chuẩn

b= = = 0,039 [kg/kg]

3.3.4. Hệ số sử dụng nhiên liệu có ích nl

..100[%] nl=

Trong đó : Q1: Lượng nhiệt để nung kim loại ;Q1 = 1965796,56[W]

Qtỏa: Lượng nhiệt toả ra do phản ứng oxy hóa ; Qtỏa= 284760[W]

Qc: Lượng nhiệt toả ra do đốt cháy dầu FO ; Qc= 2937746,123[W]

= 57,22[%] nl =

NHIỆT THU NHIỆT CHI

C¸c S C¸c kho¶n Tû kho¶n T Gi¸ trÞ Gi¸ trÞ Tû lÖ thu nhiÖt lÖ chi ST T T nhiÖt

2937746,12 80,03 1 1965796,56 53,557 1 Nhiệt do đốt cháy dầu FO Nhiệt để nung kim loại

Nguyễn Đức Mỹ VLH – Nhiệt Luyện K47

Đồ án Thiết Kế Lò Nung Kim Loại

2 2 6,33 428272,01 3 11,6 7 232360,16 9 NhiÖt do nung kh«ng khÝ

3 19671,505 0,54 3 29377,461 0,800

Nhiệt do nung trước dầu FO

4 284760 4 7,75 9 503746,04 6 13,72 4

NhiÖt to¶ do c¸c ph¶n øng «xy ho¸

5 11180,589 0,304

6 84914,045 2,31

7 843080,822 22,975

NhiÖt mÊt do ch¸y kh«ng hoµn toµn ho¸ häc Nhiệt mất do cháy không hoàn toàn cơ học NhiÖt mÊt do dÉn qua thÓ x©y lß Nhiệt mất do bức xạ qua cửa khi mở cửa NhiÖt mÊt do s¶n phÈm ch¸y lät qua cöa Nhiệt mất do sản phẩm cháy đi vào kênh khói

3670449,641 100 100 3670455,692 Lƣợng nhiệt thu tổng cộng Lƣợng nhiệt chi tổng cộng

3.3.5. Hệ số sử dụng nhiệt có ích :

.100[%] ci=

Trong đó : Q1: Lượng nhiệt để nung kim loại ; Q1 = 1965796,56 [W]

Qcấp: Lượng nhiệt cấp cho lò

Qcấp = Qc + Qkk + Qdầu Nguyễn Đức Mỹ VLH – Nhiệt Luyện K47

Đồ án Thiết Kế Lò Nung Kim Loại

= 2937746,123 + 428272,013 + 19671,505=3385689,641[W]

= 49,65[%] ci =

3.3.6. Hệ số sử dụng nhiệt của lò t

.100[%] t=

Trong đó : Qvào: Lượng nhiệt đưa vào lò

Qvào = Qcấp = Qc+ Qkk+ Qdầu=3385689,641[W]

Qra: Lượng nhiệt sản phẩm cháy mang theo qua kênh khói ra ống khói

Qra = Q7 = 843080,822[W]

.100% = 75,098[%] Vậy t =

3.4. Các kết quả tính toán nhiệt của lò:

Các kết quả tính toán nhiệt của lò được trình bày ở bảng

Tính toán nhiệt của lò

ST Các đại lƣợng Kí hiệu Giá trị T

1 Lượng tiêu hao dầu FO B 294,325 [kg/h]

2 Xuất tiêu hao nhiên liệu tiêu chuẩn b 0,039 [kg/kg]

3 Hệ số sử dụng nhiên liệu có ích 57,22 [%] nl

4 Hệ số sử dụng nhiệt có ích 49,65 [%] ci

5 Hệ số sử dụng nhiệt của lò 75,098 [%] t

CHƢƠNG 4 TÍNH TOÁN MỎ PHUN DẦU FO 4.1 Các số liệu ban đầu 1 ) Khối lƣợng riêng của dầu ở 20 0C = 1044 [kg/m3] 2) Lƣợng tiêu hao dầu FO B = 294,325 [kg/h] 3) nhiệt độ nung trƣớc dầu FO

Nguyễn Đức Mỹ VLH – Nhiệt Luyện K47

Đồ án Thiết Kế Lò Nung Kim Loại

tdầu = 110 0C 4) Nhiệt độ nung trƣớc không khí tkk= 350 0C Các kích thước thực tế của các vùng có bố trí mỏ phun (vùng nung và vùng đồng nhiệt)

Kích thước nội hình lò vùng nung Vùng đồng nhiệt

Chiều cao 1820 [mm] 1097 [mm]

Chiều dài 4532[mm] 2429[mm]

4.2 Lực chon kiểu mỏ phun Khi lựa chọn kiểu mỏ phun ta phải xét đến các yếu tố sau :

a ) Chiều dài của các vùng định bố trí mỏ phun Theo số liệu thực tế của nội hình lò thì vùng đồng nhiệt và vùng nung có chiều dài

đủ lớn để bố trí mỏ phun thấp áp , mỏ phun thấp áp có chiều dài ngon lửa 1,5 3m

b) Độ nhớt của dầu FO Để cháy tốt dầu FO phải được biến bụi tức là phải biến dòng dầu thành các hạt bụi có

kích thước nhỏ ở đây ta sử dụng mỏ phun thấp áp nên chất biến bụi là không khí

c ) Chọn số lƣợng và cách bố trí mỏ phun Để bảo đảm cấp nhiệt cho lò cần phải bố trí mỏ phun cho hợp lý với chiều dài của

vùng lò . Kích thước của tường lò nơi đặt mỏ đốt giữa các mỏ phun phải có khỏng

cách hợp lý lớn hơn đường kính ngọn lửa do đó dưạ trên những phân tích và kích

thước của tường lò ta chọn 8 mỏ và chia cho từng vùng như sau:

Vùng nung : 6 mỏ chia đều sang hai bên tường lò ( Mỗi bên 3 mỏ)

Vùng đồng nhiệt : 2 mỏ

4.3 Tính các kích thƣớc cơ bản của mỏ phun

4.3.1 Tính và chọn các thông số kỹ thuật của không khí nén và dầu FO

a ) Công suất của mỏ phun

G1=

Trong đó N : Số lượng mỏ phun N = 8 B* : Lượng tiêu hao dầu FO cho toàn lò [kg/h] B* = K.B B : Lượng tiêu hao dầu FO ; B =294,325 [kg/h] K : Hệ số dự trữ công suất k = 1,05 1,1

Nguyễn Đức Mỹ VLH – Nhiệt Luyện K47

Đồ án Thiết Kế Lò Nung Kim Loại

Chọn K = 1,05 Vậy B* = 1,05.294,325 = 309,041 [kg/h]

= Vậy công suất mỏ phun G1=

b) Lƣợng tiêu hao không khí cần thiết để đốt cháy nhiên liệu ở ĐKTC là:

Lượng không khí ở nhiệt độ làm việc là.

k=70[m/s]

Chọn

4.3.2.Tính kích thƣớc của mỏ phun. - Tốc độ chuyển động của không khí ở miệng mỏ phun thấp áp lấy từ 50-80m/s - Tốc độ chuyển động của dầu trong ống từ 0,2 0,8 [m/s] lấy d=0,6[m/s] -Tốc độ chuyển động của dầu ở miệng mỏ phun từ 2 5m/s d=3[m/s] -Tốc độ chuyển động của không khí ở trong ống từ 10 15 [m/s] Chọn=12m/s Vậy: Tiết diện ống dẫn không khí ở miệng mỏ phun là.

=0,0013[m2]=1300 (mm2) F2=

Tiết diện miệng ra của ống dẫn nhiên liệu :

F1=26,103 (mm2) lấy F1 = 26 (mm2) Đường kính miệng ra của ống dẫn dầu

Lấy d1=6 [mm]

Đường kính ống dẫn không khí tại miệng phun là

Vậy d2 = 41 [mm] Tiết diện của ống dẫn không khí là :

F3=

Tiết diện của ống dẫn nhiên liệu

Nguyễn Đức Mỹ VLH – Nhiệt Luyện K47

Đồ án Thiết Kế Lò Nung Kim Loại

Đường kính của ống dẫn dầu

Lấy d4=13(mm)

Đường kính của ống dẫn không khí d3

d4[mm] 13 d3[mm] 106 d2[mm] 41

4.4 Các kết quả tính toán về kích thƣớc của mỏ phun Bảng 4.1 Các kích thước cơ bản của mỏ phun d1[mm] 6 CHƢƠNG 5 TÍNH TOÁN CƠ HỌC CHẤT KHÍ 5.1 Các số liệu ban đầu - Khối lƣợng riêng của dầu ở 20 0C

- Lƣợng tiêu hao dầu FO

Nguyễn Đức Mỹ VLH – Nhiệt Luyện K47

Đồ án Thiết Kế Lò Nung Kim Loại

B = 294,325 [kg/h]

Ln = 11,206 [m3/kg]

- Lƣợng tiêu hao không khí - Lƣợng sản phẩm cháy trên một đơn vị nhiên liệu

Vn = 11,603 [m3/kg]

- Nhiệt độ khói vào kênh khói tk = 700 [0C]

5.2 Tính hệ thống thoát khói phần kênh khói và cống khói

5.2.1 Tính kích thƣớc cống khói và kênh khói

5.2.1.1 Lƣợng khói đi vào kênh khói Vk = B.Vn - V0.

B : Lượng tiêu hao nhiên liệu B = 294,325 [kg/h] Vn : Lượng sản phẩm cháy tạo ra khi đốt 1 kg dầu FO Vn = 11,603 [m3/kg]

V0.

tc/h]

: Tổng lượng khí lò mất mát qua cửa khi mở = 281,04 [m3 V0.

Vậy Vk = 294,325 . 11,603 – 281,04 = 3133,13 [m3 Vk = 3133,13 [m3/h]

Cống khói

6

5

2

4

3

Kênh khói Nguyễn Đức Mỹ VLH – Nhiệt Luyện K47

Đồ án Thiết Kế Lò Nung Kim Loại

L1 F

E C D

Hình 5.1 Sơ đồ bố trí hệ thống thoát khói

L3 L4

5.1.2.2 Tiết diện kênh khói

5 . Van khói 1 Lò 3 . Cống khói 2 Kênh khói 4 . Thiết bị trao đổi nhiệt 6 . ống khói

: Tốc độ của khí lò đi trong kênh Chọn = 1,5 [m/s]

Trong đó N : Số kênh khói , chọn N = 3

Do tiết diện của kênh khói là hình chữ nhật : Fk= a.b Trong đó b là chiều rộng của nội hình lò b = 0,25 (m)

5.1.2.3 Tiết diện của cống khói

[m2] Fc =

Trong đó :

ω k : Tốc độ của khí lò đi trong ống cống khói , chọn ω k = 2,5[m/s] Vk : Lượng khí lò qua cống khói

[m2] Fc =

= 180 0

Với FC = 0,348 (m2) dựa vào bảng 45[1] ta chọn kích thước cụ thể của cống khói là : B = 580[mm] H = 700 [mm] , C = 2,15 [m] 5.2.2 Tính tổn thất áp suất trên đƣờng dẫn khói lò

Nguyễn Đức Mỹ VLH – Nhiệt Luyện K47

Đồ án Thiết Kế Lò Nung Kim Loại

Tổn thất áp suất trên đường dẫn khói lò bao gồm tổn thất cục bộ , tổn thất ma sát , tổn

thất hình học và tổn thất qua thiết bị trao đổi nhiệt

Để xác định được tổn thất áp suất ta phải chọn chiều dài của hệ thống dẫn khói sơ bộ như sau : L1 = 1 [m] L2 = 2 [m] L3 = 4 [m] L4 = 3 [m] Mặt khác nhiệt độ khói dẫn trong đường dẫn cũng ảnh hưởng đến tổn thất áp suất cho

nên ta phải xác định nhiệt độ tại các tiết diịen A , B , E , (van) . Chọn độ giảm nhiệt

=3,7 [0C/m]

của khí lò trong kênh khói , cống khói xây bằng gạch chịu lửa là Với kênh cống mới ở nhịêt độ 700 0C 5.1.2.1. Tổn thất cục bộ :

Σhcb = Σhi

[N/m2]

k : Tốc độ khí lò ở điều kiện tiêu chuẩn tại vị trí i

k = 1,327[kg/m3]

Trong đó :

ki : Là hệ số tổn thất cục bộ tại vị trí i ωoi k : Nhiệt độ khí tại điểm tính toán ti k : Khối lượng riêng của khí lò : o o

: Hệ số giãn nở : = [0K-1]

Bảng 5.1 : Kết quả tính toán tổn thất cục bộ trên kênh khói và cống khói

Vị trí Nhiệt độ tk i [0C] Hệ số tổn thất ki

A B E (van) 2 1 4,02 Tốc độ khí k ωoi [m/s] 1,5 2,5 2,5 Tổn thất cục bộ [N/m2] 10,601 14,611 43,019

k = 450[0C]

700 696,3 431,5 Tổng tổn thất cục bộ Σhcb = 68,231 [N/m2]

Khi khÝ lß ®i qua thiÕt bÞ trao ®æi nhiÖt th× nhiÖt ®é khãi gi¶m ®i ®¸ng kÓ . Chän nhiÖt ®é khÝ khi ra khái thiÕt bÞ trao ®æi nhiÖt lµ : tD

Nguyễn Đức Mỹ VLH – Nhiệt Luyện K47

Đồ án Thiết Kế Lò Nung Kim Loại

ms =

5.1.2.2. Tæn thÊt do ma s¸t : Σhms =Σhi

[N/m2] hi

: Hệ số ma sát phụ thuộc độ nhẵn của ống = 0,052

Lij : Chiều dài đoạn ống từ i đến j

k : Tốc độ khói ở điều kiện tiêu chuẩn ở đoạn ống ij k : Nhiệt độ trung bình của khí trong đoạn ống ij

[m] Dij : Đường kính thuỷ lực của ống ; Dij =

k =

Fij : Diện tích tiết diện đoạn ống ij Cij : Chu vi tiết diện đoạn ống ij ω0 ttb

k = 1,327kg/m3]

k o

: Khối lượng riêng của khí lò : o

[0C] ttb

ms

Đoạn ij

Bảng V.2: Kết quả tính toán tổn thất ma sát trên đƣờng ống dẫn khói hij [N/m2] 0,417 2,443 6,301

k ttb [0C] 698,15 690,75 437,05

k ti [0C] 700 696,3 450

k tj [0C] 696,3 685,2 424,1

Dij [m] 0,193 0,647 0,647

k ω0 [m/s] 1,5 2,5 2,5

Lij [m] 1 2 7 AB(kênh) BC DF

Tổng tổn thất ma sát Σhms = 9,161 [N/m2]

5.1.2.3. Tæng tæn thÊt h×nh häc :

kk – ρt

hhh = 9,8.H.(ρmt

kk : Khối lượng riêng của không khí ở môi trường xung quanh k : Khối lượng riêng của khí lò ứng với nhiệt độ trung bình của khí k = 698,15[0C]

Trong đó :

kk =

H: Chiều cao cột khí ở đáy H = 1 [m] ρmt ρt trong đoạn “AB + BC “ : ttb

k =

[kg/m3] ρmt

[kg/m3] ρt

Nguyễn Đức Mỹ VLH – Nhiệt Luyện K47

Đồ án Thiết Kế Lò Nung Kim Loại

hhh = [N/m3]

Vậy : 5.1.2.4. Tổn thất qua thiết bị trao đổi nhiệt : Chọn :

htđn = 10 [N/m2] (Cho trong bài giảng) 5.1.2.5. Tổng tổn thất áp suất chung của đƣờng dẫn khí lò : ∑hk = ∑hcb + ∑hms + hhh + htđn [N/m2] ∑hk = 68,231+9,161+8,516+10=95,908[N/m2]

5.2. Tính hệ thống dẫn không khí .

5.2.1. Tính kích thƣớc ống dẫn không khí :

5.2.1.1. Chọn kích thƣớc của ống đẫn không khí : Dựa vào kết cấu thực của lò ta chọn chiều dài các đoạn ống dẫn không khí như sau: LAB = 1[m] ; LBC = 1[m] ; LCD = 5 [m] ; LDE = 5[m] ; LEF = 6[m] ; LFG = 0,5[m] ; LGH = 6[m] ; LHI = 4[m] ; LIK = 1[m] . 5.2.1.1. Tính tiết diện và đƣờng kính các đoạn ống dẫn không khí : Lưu lượng gió cấp cho lò là :

Vkk = f.B.Ln [m3/h]

f : Tỉ lệ nung trước không khí ; f =1 B: Lượng tiêu hao nhiên liệu ; B = 294,325[kg/h] Ln: Lượng không khí thực tế càn để đốt cháy 1kg dầu FO ; Ln = 11,206[m3/kg]

10

Vkk = 1.294,325.11,206=3298,205 [m3/h]

2

7 N

8

5

9 I

A

E

F

C

k

G

B

H

1

4

3

6

Khí lò

Hình 5.2 Sơ đồ hệ thống ống dẫn không khí

Nguyễn Đức Mỹ VLH – Nhiệt Luyện K47

Đồ án Thiết Kế Lò Nung Kim Loại

6 ) Cống khó 7 ) Đường dẫn không khí lạnh 8 ) Đường dẫn không khí nóng 9 ) Van cấp khí lạnh 10) Van

1 ) Mỏ đốt vùng đồng nhiệt 2 ) Mỏ đốt vùng nung bên phải 3 ) Mỏ đốt vùng nung bên trái 4 ) Thiết bị trao đổi nhiệt 5 ) Quạt gió Tiết diện các đoạn ống dẫn không khí

Trong đó : : Tốc độ không khí trong ống dẫn

Đường ống trước khi vào thiết bị trao đổi nhiệt = 8 12 (m/s) Lấy =10(m/s)

=4 6 (m/s) lấy =6(m/s)

Đường ống phía sau thiết bị trao đổi nhiệt Đường kính đoạn ij

Các kết quả tính toán được ghi vào trong bảng 5.3 Tốc độ Đoạn gió[m/s] ống Tỷ lệ phân phối gió(%) Lưu lượng gió[m/s] Tiết diện [m2] Đường kính[m]

AD 100 3298,205 10 0,092 0,342

DF 100 3298,205 6 0,152 0,439

FG 60 1978,923 6 0,092 0,342

HI 20 659,641 6 0,031 0,198

IK 10 329,820 6 0,015 0,138

Bảng 5.3 TIết diện và đường kính các đoạn ống dẫn không khí 5.1.3.3 Tính tổn thất áp suất trên đƣờng dẫn ống không khí. Tổn thất áp suât trên đường dẫn không khí bao gồm tổn thất cục bộ tổn thất ma sát, tổn thất hình học và tổn thất qua thiết bị TĐN

a) Tổn thất cục bộ.

Nguyễn Đức Mỹ VLH – Nhiệt Luyện K47

Đồ án Thiết Kế Lò Nung Kim Loại

[N/m2]

Trong đó.

Ki: Là hệ số tổn thất cụ bộ tại vị trí i

: Tốc độ khí lò ở điêu kiện tiêu chuẩn tại vị trí i

: Nhiệt độ không khí tại điểm tính toán

=1,293[kg/m3]

:Khối lượng riêng cảu không khí ; :Hệ số dãn nở không khí =1/273(K-1)

Các kết quả tính toán được ghi trong bảng 5.4

Bảng 5.4.Tổn thất cục bộ tại các vị trí trên đường ống dẫn không khí

Hệ số tổn thất cục bộ Tốc độ [m/s] Tổn thất [N/m2] Vị trí tổn thất

Nhiệt độ Tính toán Giá trị[0C]

B(van) 4,02 10 286,267 tb = tkk 20

1 10 71,210 C tc = tkk 20

1 345 6 54,054 E tE=tD- 5

0,2 339 6 10,709 F tF =tE- 6

0,332 338,5 6 17,762 G tG = tF- 0,5

1 332,5 6 49,385 H tH = tG- 6

0,25 328,5 6 13,156 I tI = tH- 4

6 26,262 K 0,5 327,5 tK = tI -

N(van) 4.02 6 211,564

tN = tI 328,5

Tæng tæn thÊt côc bé

=1-1,5

=1[0C/m] Chọn

Chọn vật liệu làm ống dẫn khí là gạch và độ giảm nhiệt độ b)Tổn thất áp suất do ma sát.

Nguyễn Đức Mỹ VLH – Nhiệt Luyện K47

Đồ án Thiết Kế Lò Nung Kim Loại

[N/m2]

Trong đó. K : Là hệ số ma sát phụ thuộc độ nhẵn của ống, ống bằng gạch nên tra bảng ta được K=0,04 : Chiều dài đoạn ống từ iđến j

: Đường kính thuỷ lực của ống

: Tốc độ không khí ở ĐKTC ở đoạn ống ij

: Nhiệt độ trung bình của không khí trong đoạn ống ij

[0C] =

[cC]

Đoạn ij [m] [m] [cC] [0C] [m/s] [N/m2]

AD 7 0,342 20 20 20 10 58,301

DF 11 0,439 350 339 344,5 6 54,151

FG 0,5 0,342 339 338,5 338,75 6 3,130

GI 10 0,198 338,5 328,5 333,5 6 107,202

IK 1 0.138 328,5 327,5 328 6 15,241

Tổng tổn thất ma sát hms=238,025[N/m2]

kk:Khối lượng riêng của không khí của môi trường xung quanh

hhh=9,8H( )

Bảng 5.5 Tổn thất ma sát trên đường dẫn không khí c)Tổ n thất hình học Trong đó: H:Chiều cao cột không khí mt

[kg/m3] mt

Nguyễn Đức Mỹ VLH – Nhiệt Luyện K47

Đồ án Thiết Kế Lò Nung Kim Loại

kk: Khối lượng riêng của không khí ứng với nhiệt độ trong bình của không khí trong

kk=

đoạn tính tổn thất

[kg/m3]

kk=

Tổn thất hình học trên đoạn CD

[kg/m3]

CD=9,85(1,204-1,165)=1,91(N/m2)

hhh

kk=

HCD=5[m] Tổn thất hình học trên đoạn ED

[kg/m3]

-9,85(1,204-0,571)=-31,01[N/m2]

HED=5[m] Dấu “-” vì dòng không khí chuyển động ngược từ D lên E d) Tổn thất qua thiết bị trao đổi nhịêt. hTĐN=350[N/m2] Vậy tổng tổn thất chung của đường dẫn không khí

=740,369+238,025+1,91-31,01+350

k=424,1[0C]

k=tF

=1299,294[N/m2]

c=424,1[0C] và tkk =300C, hc=124,6804 tra theo hình 79[1]

5.3 Tính kích thƣớc ống khói. 5.3.1 Chiều cao sơ bộ của ống khói Nhiệt độ lò tại chân ống khói tc Nhiệt độ môi trường ngoàI miệng ống khói : tkk=200C Lực hút cần thiết của ống khói Từ tk Ta được H0=38[m]

Vậy chiều cao sơ bộ của ống khói H0=38[m]

5.3.2 Tính toán các thông số khác.

5.3.2.1 Đƣờng kính miệng ống khói.

Nguyễn Đức Mỹ VLH – Nhiệt Luyện K47

Đồ án Thiết Kế Lò Nung Kim Loại

Dm=

Trong đó .

Vk: Lưu lượng khói đI qua ống khói VK=3133,13[m3/h]

Vk=0,87[m3/s]

: Vận tốc khói tại miệng ống khói .Wm=1,5-3m/s

Vậy dm=

dC = 1,5dm

5.3.2.2 Đƣờng kính chân ống khói Đối với các ống khói gạch để đảm bảo ống khói vững chắc đường kính chân ống sẽ là: dC= 1,5.0,855 = 1,282 [m]

- Vận tốc khói ở chân ống khói

- Nhiệt độ khói tại miệng của ống khói [0C]

k = 424,1- 1,25.38 = 376,6 [0C]

: Độ giảm nhiệt độ trung bình trên 1m chiều cao ống khói , ống khói xây bằng

gạch - Nhiệt độ trung bình trong ống khói

- Tốc độ trung bình trong ống khói

5.3.3 Chiều cao thực tế của ống khói

Nguyễn Đức Mỹ VLH – Nhiệt Luyện K47

Đồ án Thiết Kế Lò Nung Kim Loại

Trong đó :

∑hc: Lực hút cần thiết của ống khói , ∑hc = 124,680[N/m2] k : Hệ số tổn thất cục bộ tại miệng ống khói , lấy k =1,06 ωm: Tốc độ của khí lò tại miệng ống khói , đã chọn ωm = 4[m/s]. ωc: Tốc độ của khí lò tại chân ống khói , ωc = 0,674[m/s] ωtb

k = 1,337[m/s] k: Tốc độ khói trung bình trong ống khói , ωtb : Khối lượng riêng của khí lò ở ĐKTC = 1,327 [kg/m3]. : Khối lượng riêng của không khí ở ĐKTC : Nhiệt độ của kkhí lò tại miệng ra của ống khói , tk

m = 389,1[0C]

k = 406,6 [0C]

k: Nhiệt độ trung bình của khí lò ở trong ống khói , ttb

k tm tkk: Nhiệt độ của khí ở môi trương xung quanh , chọn tkk = 30[0C] ttb kms : Hệ số ma sát , với ống gạch kms = 0,05

=1,293 [kg/m3].

Vậy :

H=39[m]

Đánh giá sai số

]

K; Hệ số dự trữ K=1,2 Vkk: Lượng không khí cấp vào lò Vkk=3298,205[m3/h] V0=1,2.3298,205=3957,846[m3/h]

Sai số này nằm trong giới hạn cho phép [ Vậy chiều cao thực tế của ống khói Ht=39[m] 5.4 Tính toán và chọn quạt cấp gió cho lò. 5.4.1 Tính toán các thông sôa cơ bản. _ Tính lượng gió yêu cầu ở điều kiện tiêu chuẩn V0=K.Vkk Trong đó . -Lượng gió yêu cầu ở điều kiện thực tế.

Nguyễn Đức Mỹ VLH – Nhiệt Luyện K47

Đồ án Thiết Kế Lò Nung Kim Loại

Vt=

Pa: áp suất khí quyển nơi đặt quạt Pa=760mmHg T: Nhiệt độ không khí nơi đặt quạt t=300C

-Áp suất yêu tĩnh yêu cầu

[N/m2]

a: hệ số dự trữ a=1,2

0=1,2.1298,553=1558.263 [N/m]

hđ

0[N/m2]

đ =b.ht b:hệ số dự trữ b=0,1

đ=1558,63.0,1=155,826 [N/m2]

-Áp suất động sơ bộ. h0

0=1558,263+155,826=1714,089

-Áp suất toàn phần yêu cầu 0+ht

H0=hđ -Áp suất thực tế yêu cầu

Ht=

Ht=1902,450 [N/m2]

đ=155,8263 [N/m2]=158,844mmH2O

d h0

Sử dụng 2 quạt li tâm cao áp mắc song song

5.4.2. Chọn quạt gió Từ các thông số Vt=4392,774, Ht=1902,450 [N/m2] =193,929 mmH2O Ta chọn quạt sao cho hq Đặc tính của quạt li tâm cao áp. Tính công suất trục quạt -Công suất trục quạt N Công suất trục quạt được xác định theo công thức

đ: áp suất động miệng quạt [N/m2]

Trong đó: Vq: Lưu lượng của quạt gió [m3/h] Hq: áp suất cảu quạt [N/m2] hq

Nguyễn Đức Mỹ VLH – Nhiệt Luyện K47

Đồ án Thiết Kế Lò Nung Kim Loại

: hiệu suất có ích của quạt

Vậy N=3,8(kw) Các thông số của quạt.

Vq=4392,774[m3/h] Hq=1902,450(N/m2) đ=155,826(N/m2) Hq =0,56

N=3,8[kw] N=800vòng/phút.

Tài liệu tham khảo

1 _ Hớng dẫn thiết kế lò luyện kim

Bộ môn lò luyện kim _ ĐHBKHN _ 1968

2 _ Lò nung kim loại

ĐHBKHN _ 1964

3 _ Thiết kế lò nung kim loại

Nguyễn Công Cẩn Bộ môn lò luyện kim _ ĐHBKHN _ 1978

4 _ Tập bản vẽ lò luyện kim ( Dịch)

ĐHBKHN _ 1 966

Nguyễn Đức Mỹ VLH – Nhiệt Luyện K47

Đồ án Thiết Kế Lò Nung Kim Loại

Chƣơng 1 2

Mục lục Tính toán sực cháy của nhiên liệu

1.1 2 Các số liệu ban đầu

1.2 2 Tính toán sự cháy của nhiên liệu

1.2.1 2 Tính nhiệt tri thấp của nhiên liệu

1.2.2 2 Chọn hệ số tiêu hao không khí n

1.2.3 2 Bảng tính toán sự cháy của nhiên liệu

1.2.4 4 Bảng cân bằng khối lượng

1..2.5 4 Khối lượng của sản phẩm cháy

1.2.6 5 Nhiệt độ cháy của nhiên liệu

Chƣơng 2 Tính thời gian nung kim loại 7

2.1 7 Các số liệu ban đầu

2.2 8 Tính thời gian nung

2.2.1 8 Chọn giản đồ nung

2.2.2 2.2.3 2.2.4 2.2.5 Tính thời gian nung Tính thời gian nung phôi trong vùng sấy Tính thời gian nung phôi trong vùng nung Tính thời gian nung phôi trong vùng đồng nhiệt 9 10 15 19

2.3 Tổng thời gian nung phôi trong lò 21

2.4 Xác định chiều dài của lò 21

2.4.1 Chiều dài vùng sấy 21

2.4.2 Chiều dài vùng nung 21

2.4.3 Chiều dài vùng đồng nhiệt 21

Nguyễn Đức Mỹ VLH – Nhiệt Luyện K47

Đồ án Thiết Kế Lò Nung Kim Loại

2.4.4 Chiều dài thực tế của lò 21

2.5 Các kết quả tính toán 22

Chƣơng 3 Tính cân bằng nhiệt xác định lƣợng dầu tiêu hao 23

3.1 Cấu trúc lò 23

3.1.1 Kích thước nội hình lò 23

3.1.2 Chọn vật liệu và kích thước thể xây lò 23

3.1.3 Kích thước ngoại hình lò 24

3.2 Tính cân bằng nhiệt 25

3.2.1 Các khoản thu nhiệt lượng 25

3.2.2 Các khoản chi nhiệt lượng 26

3.3 Tính lượng tiêu hao dầu FO và các thông số nhiệt

3.3.1 Lượng tiêu hao dầu FO 35

3.3.2 Bảng cân bằng nhiệt 36

3.3.3

Xuất tiêu hao nhiên liệu tiêu chuẩn 36

3.3.4 Hệ số sử dụng nhiên liệu có ích 36

3.3.5 Hệ số sử dụng nhiệt có ích 38

3.3.6 Hệ số sử dụng nhiệt của lò 38

3.4 Các kết quả tính toán nhiệt của lò 38

Chƣơng 4 Tính toán mỏ phun dầu Fo 39

4.1 Các số liệu ban đầu 39

4.2 Lựa chọn kiểu mỏ phun 39

4.3 Tính các kích thước cơ bản của mỏ phun 39

4.3.1 Tính các kích thước cơ bản của mỏ phun 39

4.3.2 4.4 Tính kích thước của mỏ phun Các kết quả tính toán về kích thướ của mỏ phun 40 41

Chƣơng 5

42 42

5.1 5.2 5.2.1 Tính toán cơ học của chất khí Các số liệu ban đầu Tính hệ thống thoát khói phần kênh khói và cống khói 42 42 Tính kích thước cống khói và kênh khói

5.2.2 5.3 Tính tổn thất áp suất trên đường dẫn khói lò Tính kích thước ống khói 44 50

5.3.2 Tính toán các thông số khác 50