【正文】 二 步進(jìn)式加熱爐設(shè)計(jì)計(jì)算 熱工計(jì)算原始數(shù)據(jù)(1)爐子生產(chǎn)率：p=245t/h(2)被加熱金屬： 1)種類：優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼(20鋼) 2)尺寸：25022003600 (mm)(板坯) 3)金屬開始加熱(入爐)溫度：t始=20℃ 4)金屬加熱終了(出爐)表面溫度：t終=1200℃ 5)金屬加熱終了(出爐)斷面溫差：t≤15℃(3)燃料 1)種類：焦?fàn)t煤氣 2)焦?fàn)t煤氣低發(fā)熱值：Q低溫=17000kJ/標(biāo)m3 3)煤氣不預(yù)熱：t煤氣=20℃表11 焦?fàn)t煤氣干成分(%)成分焦?fàn)t煤氣9(4)出爐膛煙氣溫度：t廢膛=800℃(5)空氣預(yù)熱溫度(燒嘴前)：t空=350℃ 熱工計(jì)算 焦?fàn)t煤氣干濕成分換算查燃料燃燒附表5， 由上式得 代入表2—1中，得表21 焦?fàn)t煤氣濕成分(%)成分CO2O2C2H4COH2CH4N2H2O合計(jì)焦?fàn)t煤氣100 計(jì)算焦?fàn)t煤氣低發(fā)熱值 = = KJ/m179。誤差 計(jì)算值與設(shè)計(jì)值相差很小，可忽略不計(jì)。 計(jì)算理論空氣需要量L0把表21中焦?fàn)t煤氣濕成分代入 = 計(jì)算實(shí)際空氣需要量Ln查《燃料及燃燒》，取n= 標(biāo)m3/標(biāo)m3實(shí)際濕空氣消耗量 = = 標(biāo)m3/標(biāo)m3 計(jì)算燃燒產(chǎn)物成分及生成量 標(biāo)m3/標(biāo)m3 = 標(biāo)m3/標(biāo)m3 標(biāo)m3/標(biāo)m3 = 標(biāo)m3/標(biāo)m3 標(biāo)m3/標(biāo)m3 = 標(biāo)m3/標(biāo)m3 標(biāo)m3/標(biāo)m3 =燃燒產(chǎn)物生成總量 標(biāo)m3/標(biāo)m3 燃燒產(chǎn)物成分 將燃燒產(chǎn)物生成量及成分列于下表 表22 焦?fàn)t煤氣燃燒產(chǎn)物生成量（標(biāo)m3/標(biāo)m3）及成分（%）成分名稱合計(jì)生成量（標(biāo)m3）體積含量（%）100 計(jì)算煤氣燃燒產(chǎn)物重度按燃燒產(chǎn)物質(zhì)量計(jì)算把表22中燃燒產(chǎn)物體積百分含量代入 Kg/m3 = 計(jì)算燃料理論燃燒溫度由t空=350℃，查《燃料與燃燒》表得C空=， 由《燃料與燃燒》P38,得燃燒室(或爐膛)內(nèi)的氣體平衡壓力接近1個(gè)大氣壓(大多數(shù)工業(yè)爐如此),那么式中各組分的分壓將在數(shù)值上與各組分的成分相等)即 . .所以,由《燃料與燃燒》附表8, 附表9,得 ,所以 所以 誤差在誤差范圍內(nèi)，故不必再假設(shè)。因此，可滿足步進(jìn)式加熱爐加熱工藝要求 爐膛熱交換計(jì)算 預(yù)確定爐膛主要尺寸①爐膛寬度 式中 ——料坯長度 mm； a——料坯之間和料坯端頭與爐墻內(nèi)表面的距離，一般取～300mm； n——爐內(nèi)物料擺放排數(shù)，這里取雙排； 對(duì)于砌磚爐體結(jié)構(gòu)，為砌筑施工方便，爐體寬度應(yīng)為耐火磚寬度（）的整數(shù)倍，經(jīng)計(jì)算，為滿足耐火磚的寬度整數(shù)倍的要求，所以?、跔t膛高度：由經(jīng)驗(yàn)考慮，參照《鋼鐵廠工業(yè)爐設(shè)計(jì)參考資料》，對(duì)燃?xì)庵行图訜釥t，取爐膛高度分別為。③爐膛長度：設(shè)加熱段長度為L加，預(yù)熱段長度為L預(yù)，均熱段長度為L均；④爐頂結(jié)構(gòu)：內(nèi)寬B4m,用平頂；⑤出料方式：端出料； 計(jì)算爐膛相關(guān)尺寸①各段爐底面積 F加底=BL加= F預(yù)底=BL預(yù)= F=BL均=②各段爐墻（側(cè)墻）和爐頂（平頂）內(nèi)表面積 F加表=2H加上L加+ BL加= = L加m2 ③各段包圍爐氣內(nèi)表面積 F加圍=+=F預(yù)圍=+= L預(yù)m2+=④各段充滿爐氣的空腔體積 V加= = m3V預(yù)= m3 計(jì)算各段平均有效射線行程查《鋼鐵廠工業(yè)爐設(shè)計(jì)參考資料》，各種形狀的氣層中，沿不同方向的射線行程的長度并不都相等，計(jì)算輻射時(shí)要采用平均射線行程L m式中：—?dú)怏w輻射有效系數(shù)，一般與氣體黑度，幾何形狀有關(guān)，取=～ F—圍繞氣體的容積表面積 m2 V—?dú)怏w所充滿的容積 m3 m m m 計(jì)算爐氣中二氧化碳和水汽分壓由燃料燃燒計(jì)算，見表22，得PCO2= PH2O= 計(jì)算各段爐氣溫度由《工業(yè)爐設(shè)計(jì)手冊(cè)》知，爐溫與鋼材表面溫度之差為溫度位差，對(duì)于一般加熱爐，一般不超過 50～100℃，①這里取均熱段爐氣溫度比加熱終了時(shí)金屬表面溫度高50℃，即②查《火焰爐》，取加熱段爐氣溫度 ℃③預(yù)熱段爐氣溫度變化規(guī)律近似為線性變化，即 計(jì)算各段爐氣黑度(1)查《鋼鐵廠工業(yè)爐設(shè)計(jì)參考資料》,① 均熱段 ② 加熱段③ 預(yù)熱段 (2)求爐氣黑度①預(yù)熱段(1050186。C)查表得, , 求 因?yàn)橛?jì)算同時(shí)含有和的燃燒生成物的黑度時(shí),由于的輻射光帶和吸收光帶有一部分重合,因而混合氣體的總輻射要比混合氣體中所含單獨(dú)輻射的總和小一些，既 式中：—黑度的修正值 查手冊(cè)圖766，1所以 1 ②加熱段（1300186。C） 同理： 查圖766得， ③均熱段（1250186。C） 求查圖766得， 綜上所述：， 計(jì)算各段爐墻和爐頂對(duì)金屬的角度系數(shù) 導(dǎo)來輻射系數(shù) C式中： ，—爐氣、爐料的黑度 ，爐壁對(duì)爐料的角度系數(shù)，為爐料與爐壁的面積， 對(duì)于平頂，雙排料:①=②=③= 計(jì)算各段導(dǎo)來輻射系數(shù)對(duì)于鋼鐵。取，代入得 ① = ② = ③ = 金屬加熱計(jì)算金屬加熱計(jì)算是連續(xù)加熱爐全部熱工計(jì)算的核心。按爐子有效長度分成三個(gè)區(qū)段(即預(yù)熱段、加熱段、均熱段)分別進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算方法簡述如下：預(yù)熱段和加熱段采用熱流等于常數(shù)的邊界條件求解。均熱段計(jì)算有兩種方法①根據(jù)經(jīng)驗(yàn)直接確定均熱段實(shí)底段長度。②選定均熱度求均熱時(shí)間。后一種方法用于均熱床架空的時(shí)候，它與實(shí)際情況相差很大，應(yīng)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)修正。 均熱段該金屬加熱開始時(shí)，斷面溫度呈拋物線分布（《設(shè)計(jì)手冊(cè)下》，P89），取出爐時(shí)，鋼的斷面溫差為10℃，采用拋物線的理想平均值求法。加熱終了時(shí)，鋼坯的平均溫度在此溫度下，鋼的導(dǎo)熱系數(shù) 求熱流密度 式中：S—鋼材厚度（m），對(duì)于雙面加熱，厚度取，均熱段爐氣溫度 =℃前面假設(shè)溫度為1250℃，誤差為 ＜5% 故不必再重新假設(shè)。求熱焓在1193℃時(shí)，Cp=(kg﹒℃)熱焓 i= Cp*t=*= kJ/kg 加熱段設(shè)加熱段加熱終了時(shí)，金屬斷面溫差=50℃（1） 鋼坯平均溫度（2） 加熱段末端鋼坯表面熱流查設(shè)計(jì)手冊(cè)，在1167℃