东北大学毕业设计（论文）第三章燃烧计算1003.1设计计算基本技术数据以碳素钢标准坯尺寸，20€冷装，天然气不预热为标准计算3.1.1加热金属料坯种类：普碳钢（20#钢） 尺寸规格：90 X 90 X 2400mm金屈开始加热（入炉时）平均温度：20比 金屈加热终了（出炉时）表面温度：1250T 金屈加热终了（出炉时）横断面温差：S35OC3.1.2炉子生产率：P=22t/h3-1.3燃料燃料种类：天然气： 成分（干）:表3.1天然气干成分（％）夭然气预热温度：t 燃=20比O3.1.4出炉膛烟气温度:t 烟气=650°C3.1.5助燃空气预热温度（烧嘴前）：t 空=300°C3.2燃料燃烧计算321天然气的干、湿成分换算根据热发生炉煤气温度t 混=400-C 时,査表得g ； = 35g/Nm3（干气体），干湿煤气的转换系数为:100K d0 + 0・g 「S0 + gx35®584东北大学毕业设计（论文）第三章燃烧计算&= 0.9584,代入"漫=kxM干，结果见下表:100表3. 2天然气湿成分（％）322计算天然气湿成分计算天然气低位发热值Q 低=126.15C0湿 + 107.26H2湿 + 356.51CH4湿 + 233.45H2S 湿 + 634.73C2H6湿=126.15 X 0.01 + 107.26 X 0.086 + 356.51 X 93.119 + 634.73 X 0.460 =33500.3KJ/Nm3323理论空气需要B Lo ：21- 0.5 X 0.086 + 0.5 X 0.01 +2 X 93.119 + 1.5 x0 + 3.5 X 0460 - 021 -=8・95Nm3/Nm3324实际空气需要量Ln ：取 n=L05 ,有：Ln = nLo = 1.05 X 8.95 = 940Nm3/Nm3耳湿=(1+ 0・00124x35) X940 = 9・81Nm3/Nm3325计算燃烧产物生成量及成分= 0.01(CO 湿 + CO2 湿 + CH4 湿 + 2C2H6 湿)=0.01 X (0.01 + 0.297 + 93.119 + 2X 0460)=0・943Nm3/Nm34巧 2 =O.21(n-l)Lo= 0.21X(1.05-1)X8.95=0・094Nm3/Nm3V 屮=(N2 + 79LJ X0.01 = (1.869 + 79x 9,81)x 0.01_ 0.5CO 湿 + 0.5H2湿 + 2CH4湿 + I.5H2S 湿 + 3.5(2卅6湿-O?湿L 0 =C02=7・768Nm3/Nm3V ；20 =(出湿 + 2CH4湿 + HgS 湿 + 3C2H6湿 + 0.124g 器 Ln) X 0.01=(0.086 + 2 X93.119 + 4.159 + 3 X 0460 + 0.124 X 35 X 9,81) X 0.01=2.344Nm3/Nm3Vn= 0.9434-0.094 + 7.768 4-2.344 = 11.15NmVNm\表3. 3天然气燃烧产物生成量（Nm7W ）及成分（％）326计算天然气燃烧产物密度44CO' +18H.O* + 28N ； + 320；44x&47 +18x21.02 +28x69・67 + 32x0・8422.4x100=1.22 kg / Nm'327计算燃料理论燃烧温度由 1空=350 "C ,査表得：C 空= 1.296 kJ/ (Niii^'C) o 设上产=1800〜2100°C,査表得：3 = 1.672 kJ/ (Nm^ T) 设Q 分=0,t —+空t 空+C 血-Q 分产335003 + 9,81x1.296x30011,15x1,672=2002 °C oHjO P 烟=22.4x100因此，可以满足连续加热炉加热工艺要求。

3.2.8计算结果1.实际空气需要量：Ln = 9.81Nm3/Nm3。

燃烧产物生成量：Vn= ll・15Nm3/Nm62.3. 燃烧产物重度：P烟=1.22 kg/Nm^第四章金属的加热计算金屈加热是连续加热炉全部热工计算的核心，其主要目的是确定金属在炉内的加热 时间。

4.1炉膛热交换计算计算目的是确定炉气经过炉壁对金属的导來辐射系数CgKM kJ/(m2.h.K4)o 4・1・1预确定炉膛主要尺寸1)炉膛宽度本加热炉中，料坯厚度5 = 90mm,料坯长度L= 2.4m, 一般当料坯厚度6 V 100mm 时，采用两段连续加热炉。

故本设计采用两段连续加热炉。

一股当料坯厚度6 > 60mm 时，料坯长度L> 1000mm 时，适宜采取双面加热。

故本 设计中，料坯采用双面加热。

査表3-16.对于中型加热炉，取H = 550kg/(m2.h)：取推钢比E= 200,代入公式Pn = ---------H.L. 2S. E式中：n —炉内料坯摆放排数； P —炉子设计生产率，kg/h ： H-有效炉底强度，kg/(m2.h)；L 一料坯长度， 2S —料坯厚度， E —推钢比；故：n == 0 926—550 X 2.4 X 0.09 x 200 —'将n=l 代入公式B =nl+ (n+l)a,得炉膛内宽：B =1x2.4 + ( 1 + 1) X 0.25 = 2.9m对于砌砖炉体结构，为砌筑施匸方便，炉体宽度应为耐火砖厚度(0.116m)的整数倍。

经过计^?2.9一 0.116 = 25,满足耐火砖为整数倍的要求。

所以，取 B = 2.9m = 2900mm 。

2) 炉膛各段高度査表2・2,对燃气屮型加热炉，取H 加上=1600mm, H 预卜=900mm o4)拱顶。

5) 4.1.2计算各段(60°拱顶)平均有效射线行程1) 计算各段充满炉气的炉膛体积，根据公式得：V 加=(H 加上B - O.O434B2)L 加=(1.6 X 2.9 - 0.0434 X 2.9^)^, = 4.28L 加m ： m22000炉膛各段长度：设加热段长度为L 加(L 加双+ L 体)，预热段长度为L 预。

炉顶结构：因为加热拟采用端供热，炉膛内宽V4m,为降低投资确定为60°砖砌 3) 出料方式：侧出料V 预=（H 预上B - 0.0434B2）L 预=（0.9 X 2.9 - 0.0434 X 2.92）L 加=2.25L 预n? 2）计算各段包围炉气的炉壁内表面积，根据公式：F K 加=（2H 加上 + 1.78B ）L 加= (2 X 0.9 + 1.78 X 2.9)L 预=6.96L 预m?4 X 4.28L 加0.9 X—= 1.84mo.SoL 加4V 祐S 預=0处厂=5预4.1.4计算炉气中CO?和HQ （汽）分压由燃料燃烧计算（见表3・3）得Pcoz =847/100 = 0.0847 大气压P H ,O = 21.02/100 = 0.2102 大气压4.1.5予确定各段炉气温度1）加热段炉气温度设加热段炉气温度比金屈加热终了时其表面温度高56C, B|J ：= t 农终 + 90 = 1250 + 56 = 13orc2）设预热段炉气温度与炉长成近似线性关系，则：t 鬲=.加+ t 废腔=1301 + 650 = 978°Cg 预 2 -4.1.6计算各段炉气黑度按照公式£g = £CO 2 + £出0：£co, = 0.71 X (Pco, X S)i/3 X (Tg/100)f5%。

= 7.1 X P H 2O 68・S0 6 X (Tg/100)-b 得:£ /1310 + 273\-°0 “06Eg 加=0.71 X (0.0847 X 1.84)3 X (—————j + 7.1 X 0.2102°-® X 1.84/1310 1 273\7x( ~Too~)=0.71 X 0.54 X 0.251 + 7.1 X 0.287 X 1.442 X 0.063(2 X 1.6 + 1.78 X 2・9)L 加=836L 加m?F 预底=(2H 耐+ 1.78B 丿 4 =4V把上述结果分别代入公式S = T1-m.并取气体辐射有效系数为11=0・9・得:S 加=0.9X 詩 5加 4 X 2.25L 刊i ox 飞吋=皿=0-281丄 /98O + 273\75甩预=0.71 X(0.0847 X 1.16)3 X (———j+ 7.1 X 0.2102° ® X 1.16 'Z980 + 273\一1X( 100 )=0.71 X 0.46 X 0.283 + 7.1 X 0.287 X 1.093 X 0.080 =0.2714.1.7计算各段炉墙和炉顶对金属的角度系数对于60°拱顶，按公式式m %-炉气黑度: £M —炉料黑度:<P KM —炉握对炉料的辐射角系数。

故:C _ 20.43甩£" [1 + W KM (1 — £g)]gKM 预"Eg + <Pj^(l- £g)[£M + 甩(1 — £M )]20.43 X 0.271 X 0.8 X [1 + 0.591 X(l-0.271)] =0.271 +0.591 X (1 - 0.271) X [0.8 + 0.271 X (1 - 0.8)] =9.92KJ/(m2.h.K4)C 20・43£gW[l + <pKM(l -£g)]得:F M 预 <P KM 盯药4.L8F M 预%^ = *^=2H^ + O ・78BntiM_ F M 加 伽犷臥2H 加上+0.78BH L M H L M2H 預上+ °・78B 1 X 2.42 X 0.9 + 0.78 X 2.9 __ F M 加 W KM 加 _ P ‘K 加 计算各段导来辐射系数収= 0.8 （炉料黑度），根据公式20,43£g£M［l + <PKM （l-^g ）］D L M1 X 2.4 2H 加上+ 0.78B2 X 1.6 + 0.78 X 2.9 _ O'"? C =甩 + W KM （1 一 ％）［印 + 甩（1 - £）］gKM 加甩 + C P KM(1 -£g)[£M + 甩(1 一£M)]_ 2a43X0・281X0・8X[l+0・439X(l-0・281)]0・281+0・439X(1 - 0・281)X[0・8+0・281X(l - 0・8)]=10.96KJ/(m2.h.K4)加预界面处：10 96 + 9 92CgKM加预=• 2 '= 10你/昭h.曾）4.2金属加热计算-金屈加热计算是连续加热炉全部热工计算的核心。