Курсового проекта




Скачать 229.13 Kb.
НазваниеКурсового проекта
Дата публикации17.05.2014
Размер229.13 Kb.
ТипРеферат
skachate.ru > Математика > Реферат
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ СВЕРДЛОВСКОЙ ОБЛАСТИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБАЗОВАТЕЛЬНОЕЕ УЧРЕЖДЕНИЕ СРЕДНЕГО

ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ СВЕРДЛОВСКОЙ ОБЛАСТИ
УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОЛЛЕДЖ ИМ. И. И. ПОЛЗУНОВА
УТВЕРЖДАЮ

Зав. цикловой комиссией

металлургических дисциплин

______________/Суханов Б.Г.

« __»_________________2013г


ЗАДАНИЕ
ПО КУРСОВОМУ ПРОЕКТИРОВАНИЮ
Студенту Севастьянову Евгению Владимировичу

(фамилия, имя, отчество)

специальности 150402 группы МТ-435-В/КФ

(шифр)

по дисциплине: «Теплотехника»
1. Тема курсового проекта

Проект стационарной отражательной печи для рафинирования

черновой меди производительностью 400т/сут


^ 2. Исходные данные к курсовому проекту _____________________

Данные предприятия







^ 3. Содержание проекта: _____________________________________


3.1. Пояснительная записка

Введение. Тепловая работа печи, виды теплопередачи и их характеристика.

Основные законы массопереноса.

Принцип действия и конструкция теплового агрегата.

Преимущества и недостатки работы печи.

Список литературы.

^ 3.2. Практическая часть.


Расчет материального баланса горения топлива.

Расчет теплотворной способности топлива.

Расчет расхода топлива.

Расчёт тепловой нагрузки печи.

Расчет потерь давления в газоходном тракте.

Расчет высоты дымовой трубы

Расчет теплопередачи через многослойную стенку

Составление таблицы расчетных показателей.


^ 3.3.Графический материал.
Схема газоходного тракта отражательной печи Формат А1

Схема распределение температур многослойной стенки Формат А1


^ 4.График выполнения курсового проекта



Наименование раздела проекта


Срок выполнения

1 Пояснительная записка

10.03. - 20.03.2013г.

2 Расчет теплового баланса печи

20.03. - 20.04.2013г.

3 Расчет теплотехнических показателей

20.04. - 25.04.2013г.

4 Графическая часть проекта

25.04. - 15.05.2013г.

5 Оформление курсового проекта

15.05. - 30.05.2013г.

6 Защита курсового проекта

30.05.2013г.



Дата выдачи задания: « 01 » марта 2013г.
Срок сдачи студентом курсового проекта: 30.05.2013г.
Руководитель курсового проекта /Н.Ф. Усольцева

подпись
Задание по курсовому проектированию получил /Е.В.Севастьянов

подпись
^ 2 РАСЧЁТНАЯ ЧАСТЬ
2.1 Расчёт материального баланса
Таблица 1 — исходные данные

состав

СН4

С2Н6

С2Н4

С3Н8

С4Н10

СО

СО2

N2

всего

%

89,0

0,5

0,5

2,0

1,0

1,0

3,0

3,0

100%


Коэффициент расхода воздуха: α=1,07

Расход топлива в процентах: 20%

Температура подогрева воздуха: 350°С

Количество необходимого кислорода и образование дымовых газов определяем по формулам.

89,0 м3 х у z

СН4 + 2О2 = СО2 + 2Н2О, (1)
х = 178 м3; у = 89 м3; z = 178 м3
0,5 м3 х у z

С2Н6 + 2,5О2 = 2СО2 + 3Н2О, (2)
х = 1,25 м3; у = 1 м3; z = 1,5 м3

0,5 м3 х у z

С2Н4 + 3О2 = 2СО2 + 2Н2О, (3)
х = 1,5 м3; у = 1 м3; z = 1 м3
2,0 м3 х у z

С3Н8 + 5О2 = 3СО2 + 4Н2О, (4)
х = 10 м3; у = 6 м3; z = 8 м3
1,0 м3 x y z

С4Н10 + 6,5О2 = 4СО2 + 5Н2О, (5)
x = 6,5 м3; у = 4 м3; z = 5 м3
1,0 м3 х у

СО + 0,5О2 = СО2, (6)
х = 0,5 м3; у = 1,0 м3

Теоретически требуется кислорода:

Σх(о2) = 178+1,25+1,5+10+6,5+0,5 = 197,75м3

или m(о2) = μ*197,75/22,4 = 32*197,75/22,4 = 282,5кг

Σу(со2) = 89+1+1+6+4+1 = 102м3

или m(со2 ) = 44*102/22,4 = 200,357кг

Σz(н2о) = 178+1,5+1+8+5 = 193,5м3

или m(н2о) = 18*193,5/22,4 = 155,491кг

Практически необходимо ввести кислорода:

197,75*1,07 = 211,593м3 или 32*211,593/22,4 = 302,28кг

С воздухом поступит N2:

211,593*3,76 = 795,590м3 или 28*795,590/22,4 = 994,49кг

Всего поступит воздуха:

211,593+795,590 = 1007,183м3 или 302,276+994,487 = 1296,76кг

Избыточный кислород воздуха:

211,593-197,750 = 13,843м3 или 302,276-282,50 = 19,78кг


Таблица 2 — материальный баланс горения природного газа

Приход

м3

Расход

м3

кг

% объёма

Природный газ, в т.ч:

СО2

N2

100
3

3

Дым. газы:

СО2

Н2О

N2

Оизб


102

193,5

3+795,59

13,84
,84

13,84

13,84

13,84



200,357

155,491

3,75+994,49

19,776


9,206

17,465

72,079



Воздух,

в т.ч:

N2

1007,18
795,590

невязка:

0,75




1,249
невязка:0,001

Всего:

1107,18

Всего:

1107,18

1373,861

100


Плотность газа:

ρог . = 1373,861/1107,183 = 1,24кг/м3
Таблица 3 — пересчёт природного газа на массу

Составляющие

Состав (V)%

м3

Пересчёт

кг

СН4

С2Н6

С2Н4

С3Н8

С4Н10

СО

СО2

N2

89

0,5

0,5

2

1

1

3

3

89

0,5

0,5

2

1

1

3

3

89*16/22,4

0,5*30/22,4

0,5*28/22,4

2*44/22,4

1*58/22,4

1*28/22,4

3*44/22,4

3*28/22,4

63,57

0,67

0,06

3,93

2,59

1,25

5,89

3,75

Всего:

100

100

-

81,71


Плотность природного газа:

ρп.г = 81,71/100 = 0,82кг/м3
Таблица 4 -материальный баланс горения природного газа

Приход

кг

Расход

кг

Природный газ

Воздух

81,71

1296,763

СО2

Н2О

N2

Оизб.

Невязка:

200,357

155,491

998,23

19,776

4,62

Всего:

1378,473

Всего:

1378,473



2.2 Расчёт теплотворной способности топлива
Qнр = 358*89+638*0,5+126*1+591*0,5+913*2+1187*1 = 35615,5кДж/м3
2.3 Расчёт расхода топлива

Условный расход топлива составляет В = 20%

Расход природного газа В составит
В = в*100/100*Qнру.т/Qнргаза, (7)
где Qнру.т – теплотворная способность условного топлива, Qнру.т =

29300кДж/кг.

В = 20*100/100*29300/35615,5 = 16,45м3

или 16,45*0,81 = 13,33кг

Коэффициент пересчёта составит:

81,71 - 1296,763

13,33 - х

если 81,71/13,3245 = 6,13, то х = 1296,763/6,13 = 211,46кг.


Таблица 5 -сводный материальный баланс

Приход


кг

Расход

кг

Медь черновая
Обороты

Природный газ

Воздух

83,2
16,8

13,33(4,1%)

211,46

Годные аноды

Шлак

Обороты

СО2

Оизб

Н2О

N2

всего:

невязка:

97,2

0,39

2,41

200,357/6,13=32,68

19,776/6,13=3,23

155,491/6,13=25,37

998,23/6,13=162,84

224,12

0,66

Всего:

324,78

Всего:

324,78


2.4 Расчёт калориметрической температуры горения природного газа

Температура подогрева воздуха 350°С

Теплотворная способность природного газа Qнр = 35615,5кДж/м3

Qп.г = 35615,5*100м3 = 3561550кДж

Количество тепла вносимое воздухом:
Qвозд = Св*tв*Vв, (8)
где Св — средняя теплоёмкость воздуха, кДж/м3;

tв — температура воздуха, °С;

Vв — объём воздуха, м3

Qвозд = 1,32*350°С*1007,183 = 465318,52кДж

Общее количество теплоты в печи составит:
Qобщ = Qп.г+Qвозд., (9)
Qобщ = 3561550+465318,52 = 4026868,5кДж

Удельная энтальпия отходящих газов:

jо = Qобщ/Vд.г = 4026868,5/1107,933 = 3634,58кДж/м3

Задаём возможную температуру горения топлива 2200°С

Удельная энтальпия при данной температуре определяется по формуле:
j1 отх.газ = Σ Сj*tjj, (10)
j1СО2 = 2200*2,48*0,09 = 491,04

j1Н2О = 2200*1,98*0,17 = 740,52

j1N2 = 2200*1,5*0,72 = 2376

j1Оизб = 2200*1,59*0,01 = 34,98

j12200 = 3642,54кДж/м3

так как j1>j0 уменьшим исходную температуру на 100 °С, она составит 2100 °С

j2СО2 = 2100*2,47*0,09 = 466,83

j2Н2О = 2100*1,96*0,17 = 699,72

j2N2 = 2100*1,49*0,72 = 2252,88

j2Оизб = 2100*1,57*0,01 = 32,97

j22100 = 3452,4кДж/м3

так как: j1› jо› j2

найдём действительную калориметрическую температуру
jкд = tк1+(j0-jk1)/(jk2-jk1)*(tk2-tk1) , (11)
jкд = 2100+(3634,578-3452,4)/(3642,54-3,452,4)*(2200-2100) = 2196 °С

2.5 Расчёт потерь давления отходящих газов

Расчёт секундного объёма отходящих газов

Исходные данные:

ёмкость печи — 300т

время плавки — 12 часов

На основании расчёта материального баланса, при сжигании 13,32кг природного газа образуется х отходящих газов:

на 100м3 - 1107,183м3

на 16,45м3 - х

х = 1107,183/(100/16,45) = 182,13м3 отходящих газов

Секундный расход составил: mr= 300000*(0,04/12)*3600 =0,28кг/сек.

Секундный объём дымовых газов: V0= 0,28*(182,13/13,32) = 3,83м3/сек.
Таблица 6 — Исходные данные

Площадь, м2

Температуры, С°

Длины участков

А-А (0,7+0,6)/2*2,6

Б-Б 1,1*0,5

В-В (1,0+0,9)/2*1,3


т(1) 840

т(2) 750

т(3) 420

т(4) 400

(а) - 3

(б) - 5

(в) - 6


Определим площади сечений:

FА-А (0,7+0,6)/2*2,6 = 1,69м2

FБ-Б 1,1*0,5 = 0,55м2

FВ-В (0,9+1,0)/2*1,3 = 1,235м2

Определим скорости газов в сечениях:
W0 = V0/Fn (12)
где: W0 — скорость газа, м3/сек

V0 — секундный объём газа, м3/сек

Fn — площадь сечения, м2


W1=3,84/1,69=2,27м/с;

W2=3,84/0,55=6,98м/с;

W3=3,84/1,235=3,11м/с

Определим рабочую плотность газа по формуле:
ρт = ρ0/(1+β*t) (13)
где: ρ0 — плотность газа при нормальных условиях, кг/м3

β — коэффициент обьёмного расширения

t — температура в характерной точке, С°

Плотность газа в рабочем пространстве:

ρт = 1,24/(1+1/273*818) = 0,31кг/м3

Потери давления газов на трение рассчитываются на всех участках пути дымоходного тракта.
Таблица7 — исходные данные

а, (м)

б, (м)

в, (м)

n

m

Тип трубы

3

4

6

14

2

17,5


Потери давления газов на трение в рабочем пространстве печи:
∆hтр = Ктр*W2/2*ρ0*(1+β*tср) (14)
где: β — коэффициент объёмного расширения, β = 1/273;

tср — температура газов в рабочем пространстве, 1000°С;

Ктр — коэффициент сопротивления от трения.

Определим коэффициент трения по формуле:
Ктр = λ*L/dr (15)
где: λ — гидравлический коэффициент, для керамической кладки, λ=0,05;

L — длина рабочего пространства;

dr — гидравлический диаметр, определяется по формуле:
dr = 4*F/П (16)
где: F — площадь сечения, м2;

П — внутренний периметр, м.

Потери давления газа на трение в рекуператоре определяются по формуле:
hтр р=9,8*α1*(m+n)*tср*W32*10-4 (17)
hтр р=9,8*0,6*(2+14)*503*3,112*10-4=45,77Па

Определим потери давления при переходе дымовых газов из рабочего пространства в вертикальный дымоход по формуле:
∆hмсмс*W2/2*ρ0*(1+β*tср) (18)
где: Кмс — коэффициент местного сопротивления, (справочник)

Потери давления газа на геометрическое сопротивление определяются по формуле:
hг=g*H*(ρтвг) (19)
где: Н — высота вертикального канала, м;

ρтв — плотность газа при 20 С°, которую находим по формуле:
ρтв=1,29/(1+β*t) (20)
ρтв=1,29/(1+1/273*20)=1,21кг/м3

hг=9,8*3*(1,21-0,31)=26,46Па

Суммарные потери составили:346,92Па

Действительные потери: 1,25*346,92=433,65Па
2.6 Определение высоты дымовой трубы
Высоту дымовой трубы определяем по графику (рис 3), она составляет: 72метра.

Таблица 8 — расчёт потерь давления отходящих газов




1

2'

2''

3

4

1-2'

2'-2''

2''-3

3-4

0-1

Температуры

840

795

585

420

400

818

690

503

410

1000

Длины

-

-

-

-

-

3

4,45

Рек.

6

14

Площадь сечения

1,69

0,55

1,235

1,235

1,235

0,55

1,235

1,235

1,235

2*2

Гидравлический диаметр

-

-

-

-

-

0,69

1,09

-

1,09

1,81

Скорость

2,27

6,98

3,11

3,11

3,11

6,98

3,11

3,11

3,11

3,15

Плотность

-

-

-

-

-

0,31

-

-

-

-

Коэф. трения

-

-

-

-

-

0,22

0,22

-

0,28

0,26

Коэф. сопротивл.

2

1,065

-

4

1,065

-

-

-

-

-

Сопротивление трению

-

-

-

-

-

26,56

4,23

45,77

4,20

11,17

Местное сопротивление

26,05

125,85

-

60,89

15,74

-

-

-

-

-

Геометрич. давление

-

-

-

-

-

26,46

-

-

-

-

Разряжение

26,05

125,85

-

60,89

15,74

53,02

4,23

45,77

4,20

11,17





Рис.3-График определения высоты домовой трубы
2.7 Расчёт теплопередачи через многослойную стенку

Таблица9 — исходные данные

δ1 (м)

δ2 (м)

λ1(Вт/mк)

λ2(Вт/mк)

t1'(С°)

t2''(C°)

α1(Вт/mк)

α2(Вт/mк)

F(м2)

0,28

0,25

1,284

0,402

800

22

142,026

13,526

23


Плоская печная стенка (рис 4)

состоит из шамота толщиной δ1 и

δ1 δ2 изоляционного слоя толщиной δ2 .

t'1 Коэффициенты теплопроводности

t''2 λ1 и λ2. Температура продуктов

t1 горения, омывающих внутреннюю

t2 поверхность t'1 и температура

воздуха в цехе t''2. Коэффициент

t3 теплопередачи к внутренней стенке

α, от наружной стенки к воздуху α2.

Площадь стенки F.

Рис.4 Плоская печная стенка
Общее тепловое сопротивление стенки определяется по формуле:
R = 1/α111+1/α2 (21)
где: R — общее тепловое сопротивление, м2К/Вт;

δ — толщина стенки, м;

α1 и α2 — коэффициент теплопередачи, Вт/м2К;

λ — коэффициент теплопроводности, Вт/м2;

R=1/142,026+0,28/1,284+1/13,526=0,299 м2К/Вт

Определим коэффициент теплопередачи по формуле:
К = 1/R (22)
где: К — коэффициент теплопередачи, Вт/м2К;

R — общее тепловое сопротивление, м2К/Вт

К = 1/0,299 = 3,344 Вт/м2К

Определим разность температур: Δt = t'1-t''2 = 800-22 = 778°С

Определим плотность теплового потока по формуле:
q = Δt*К (23)
где: q — плотность теплового потока, Вт/м2;

К — коэффициент теплопередачи, Вт/м2К;

Δt — разность температур, °С

q = 778*3,344 = 2601,632 Вт/м2

Тепловой поток Q определяется по формуле:
Q = q1*F (24)
где: Q — тепловой поток, Вт;

q — плотность теплового потока, Вт/м2;

F — площадь стенки, м2

Q = 2601,632*23 = 59837,5Вт

При постоянном q температура t1 определяется формулой:
t1 = t'1-q/α1 (25)
t1 = 800-2601,632/142,026 = 781,7 °С

При постоянном q температура t2 определяется по формуле:
t2 = t1-q1* δ11 (26)
t2 = 781,682-2601,632*0,28/1,284 = 214,5 °С
Расчёт теплопередачи через печную стенку с теплоизоляцией
Общее тепловое сопротивление определяется по формуле:
R = 1/α11122+1/α2 (27)
где: R — общее тепловое сопротивление, м2К/Вт;

α1 и α2 — коэффициент теплопередачи, Вт/м2К;

λ1 и λ2 — коэффициент теплопроводности, Вт/м2;

δ1 и δ2 — толщина слоёв стенки, м

R=1/142,026+0,28/1,284+0,25/0,402+1/13,526=0,921 м2К/Вт

Определим коэффициент теплопередачи по формуле:
К=1/R=1/0,921=1,086Вт/м2К;
Определим плотность теплового потока по формуле:
q2= Δt *К=778*1,086=844,734 Вт/м2;
Тепловой поток определим по формуле:
Q=q2*F=844,734*23=19428,882 Вт;
Определим t1, t2, t3, по формуле:
t1=t'1-q2*1/ α1=800-844,734*1/142,026=794,053°С;
Соответственно:

t2=794,053-844,734*0,28/1,284=609,843°С;

t3=609,843-844,734*0,25/0,402=84,511°С

Рассчитаем снижение потерь тепла, во втором варианте, по сравнению с первым:

Δq=(q1-q2)/q1=(2601,632-844,734)/2601,632=0,68 или 68%
Таблица 10 — расчёт потерь тепла кладкой




Q

Вт

R

м2К°/Вт

К

Вт/м2К°

q

Вт/м2

t'1

t1

t2

t3

t'2

Без теплоизоляции

59837,536

0,299

3,344

2601,632

800

781,682

214,526

-

-

С теплоизоляцией

19428,882

0,921

1,086

844,734

800

794,053

609,843

84,511

22


Снижение потерь составило 68%

В результате расчёта проекта стационарной отражательной печи для рафинирования черновой меди были получены следующие основные теплотехнические показатели:
Таблица 11 — Основные теплотехнические показатели

Расход природного газа, м3

100

Теплотворная способность топлива, кДж/м3

35615,5

Калориметрическая температура горения природного газа, °С

2196

Суммарные потери давления отходящих газов, Па

346,92

Высота дымовой трубы, м

72

Снижение потерь тепла через печную стенку с теплоизоляцией, %

68


ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Цветные металлы относятся к числу важнейших материалов, потребление которых прямо или косвенно связано с существованием и развитием всех без исключения отраслей хозяйства в любом государстве и особенно в промышленно развитых странах. Трудно найти область хозяйственной деятельности, где было бы возможно обойтись без цветных металлов и изделий из них.

Цветная металлургия постоянно развивается и совершенствуется. Основными направлениями дальнейшего развития цветной металлургии являются повышение комплексности использования перерабатываемого сырья и извлечения из него всех ценных компонентов, увеличение степени вовлечения в металлургическую переработку вторичного (лома и отходов) и трудно перерабатываемого рудного сырья, расширение ассортимента и резкое повышение качества выпускаемой продукции, расширение использования новых прогрессивных энергосберегающих процессов. Особое внимание при этом должно быть уделено ускоренному внедрению в промышленное производство автогенных методов плавки, современных гидрометаллургических процессов и осуществлению всех мероприятий, направленных на действенное улучшение экологической обстановки на предприятиях цветной металлургии.

^ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Аглицкий В.А. Пирометаллургическое рафинирование меди-М.:

Металлургия, 1971г-319с.

2. Багров О.Н., Берлин З.Л., Справочник теплоэнергетика предприятий цветной металлургии.-М, Металлургия., 1982.

3. Велерт. М., Рафинирование меди.- М.: ГОНТИ, 1999г.

4. Козлов В. А.,Набойченко С.С.,Смирнов Б.И. Рафинирование меди - М.: Металлургия, 1992.-268с.

5. Павлов Д.В.,Елисеев Е.И.,Вольгин Д.И.,Толмачёв В.Г. Технология рафинирования меди с применением металлических раскислителей.

Цветная меаллургия, 1990. №8. с.35-37

6. Снурников А. П. Анализ и разработка мероприятий по повышению

технического уровня металлургического производства меди на переделах

рафинирования меди и плавки катодов: Отчёт о НИР.- М. Гинцветмет. 1988.

7. Сушкин И.Н., Теплотехника.М.-Металлургия, 1973.

8. Теплотехника: Учебник для вузов/В.Н.Луканин, М.Г.Шатров, М.:Высшая школа , 2006.

9. Худяков И.Ф.,Кляйн С.Э.,Агеев Н.Г. Металлургия меди, никеля, сопутствующих элементов и проектирование цехов.М. Металлургия,

1993.-432с.

10. Худяков И.Ф., Дорошкевич А.П., Карелов С.В. Металлургия вторичных тяжёлых цветных металлов. М.: Металлургия, 1987.-526с.

Похожие:

Курсового проекта iconМетодическое указание по выполнению курсового проекта по дисциплине...
Методическое указание по выполнению курсового проекта по папп содержит необходимую информацию для выполнения курсового проекта и...
Курсового проекта iconЗадание на курсовой проект. 4 Требования к выполнению курсового проекта
Выполнение курсового проекта следует начать с формирования приказа об учетной политике предприятия1
Курсового проекта iconМетодические указания к выполнению курсового проекта по дисциплине «Экономика строительства»
Выполнение данного курсового проекта является составной частью курса «Экономика строительства». Цель проекта сводится к осмыслению...
Курсового проекта iconПояснительная записка к курсовому проекту отражает последова- тельность...
Выполнение курсового проекта включает его непосредственное вы- полнение и оформление пояснительной записки к нему
Курсового проекта iconМетодическая разработка по выполнению курсового проекта
«Технология и организация строительного производства», а также выработка единых требований к выполнению курсового проекта в соответствии...
Курсового проекта iconО порядке выполнения курсового проекта по дисциплине
Цель курсового проекта: выявить знания студента по избранной им теме, его умение применять эти знания при проведении анализа опыта...
Курсового проекта iconМетодика выполнения курсового проекта
Выполнение курсового проекта необходимо начать с выбора продукции или услуг, которые будет производить планируемое предприятие. В...
Курсового проекта iconМетодические рекомендации по выполнению курсовых проектов. Написание...
Целью курсового проекта является систематизация, закрепление и расширение теоретических знаний, полученных в результате изучения...
Курсового проекта iconМетодические указания по оформлению курсового проекта
Написанию курсового проекта предшествует внимательное изучение студентом рекомендованных источников. Целесообразно делать выписки...
Курсового проекта iconМетодические рекомендации по написанию курсовой работы / курсового проекта  
Роль курсовой работы / курсового проекта в самостоятельном изучении учебных дисциплин студентами вуза

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2014
контакты
skachate.ru
Главная страница