đồ án tốt nghiệp tính toán thiết kế lò nung liên tục nung thép cán

TrƯờng đại học thủy sản nha trang
Khoa chế biến ngành máy và thiết bị lạnh


Đồ án tốt nghiệp


















GVHD : PGS.TS PHạM VĂN TRí
SVTH : đỗ danh lợi
LớP : 43 NHIệT LạNH
MSSV : 43D2041

Hà Nội: 10/2005
đề tàI:


tính toán Thiết kế
lò nung liên tục nung phôI thép cán
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com


TRƯỜNG ĐHTS NHA TRANG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT
NAM

K
K
H
H
O
O
A
A


C
C
H
H
E
E
Á
Á


B
B
I

I
E
E
Á
Á
N
N Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Họ và tên: Đỗ Danh Lợi Khoá: 43 Ngành: Nhiệt - Lạnh
1. Đề tài tốt nghiệp:
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ LÒ NUNG LIÊN TỤC NUNG THÉP CÁN
Số liệu ban đầu:
- Năng suất lò: P = 20000 [kg/giờ]ø.
- Nhiên liệu: Dầu FO có các thành phần sau
Nguyên tố C
c
H
c
O
c
N
c
A
k
W
d

Thành phần [%] 88 8 1,5 2,5 0,4 1

- Vật nung là thép có các thành phần: C = 0,12%; M
n
= 0,13%; S
i
= 0,6%.
- Vật nung có các kích thước: 100
´
110
´
2500 [mm].
- Không khí được nung trước: t
kk
= 350 [
0
C].
- Nhiên liệu (dầu FO) được nung trước: t
FO
= 110 [
0
C].
- Nhiệt độ thép ra lò: t
c
KL
= 1200 [
0
C].
2. Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:
Chương I: Tính toán sự cháy của nhiên liệu
Chương II: Tính thời gian nung kim loại
Chương III: Chọn cấu trúc lò, tính cân bằng nhiệt và xác đònh lượng tiêu hao dầu FO

Chương IV: Tính toán mỏ phun cao áp đốt dầu FO
Chương V: Tính và thiết kế thiết bò nung gió nóng
Chương VI: Tính và thiết kế thiết bò nung dầu FO
Chương VII: Tính toán hệ thống cấp không khí và hệ thống thoát khói của lò
3. Các bản vẽ và bảng biểu:
1. Bản vẽ 3 mặt cắt chính của lò A
o

2. Bản tóm tắt các đặc tính cơ bản của lò A
o

3. Bản vẽ cấu trúc của mỏ đốt A
o

4. Bản vẽ 3D về lò và các thiết bò chính của lò (2 bản A
o
)
5. Bản vẽ cấu trúc của thiết bò nung gió và hệ thống thoát khói của lò (2 bản A
o
)
6. Hệ thống cấp gió và thoát khói A
o

4. Ngày giao đề tài đồ án: 2/8/2005
5. Ngày hoàn thành đồ án:15/11/2005
TRƯỞNG BỘ MÔN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN 1 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN 2
(Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên)

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Ngày bảo vệ: PGS.TS Phạm Văn Trí
Điểm HD: Điểm duyệt:
Điểm bảo vệ: Điểm chung: Ngày tháng năm 2005
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG Sinh viên đã hoàn thành và nộp đồ án cho bộ
môn
(Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên)

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com





mục lục

Lời nói đầu
Lời cam đoan

Ch ơng Tính toán sự cháy của nhiên liệu
I. Số liệu ban đầu 1
II. Tính toán sự cháy của nhiên liệu 1
II.1. Chuyển đổi thành phần nhiên liệu 1
II.2. Tính nhiệt trị thấp của nhiên liệu 2
II.3. Chọn hệ số tiêu hao không khí 2

II.4. Bảng tính toán sự cháy của nhiên liệu 2
II.5. Bảng cân bằng khối l ợng 4
II.6. Tính khối l ợng riêng của sản phẩm cháy 4
II.7. Tính nhiệt độ cháy của nhiên liệu 4
II.8. Các kết quả tính toán 7

Ch ơng II. Chọn chế độ nung và tính thời gian
nung kim loại
I. Số liệu ban đầu 8
II. Ph ơng pháp nung và chọn giản đồ nhiệt độ nung 8
II.1. Giai đoạn sấy 9
II.2. Giai đoạn nung 9
II.3. Giai đoạn đồng nhiệt 9
III.Tính thời gian nung 10
III.1. Xác định kích th ớc cơ bản của nội hình lò 10
III.2. Tính thời gian nung kim loại 12
III.2.1. Tính thời gian sấy 12
III.2.2. Tính thời gian nung 18
III.2.3. Tính thời gian đồng nhiệt 22
III.2.4. Tổng thời gian nung phôi 24
III.3. Xác định chiều dài lò 24

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com



Ch ơng III. Chọn thể xây và tính cân bằng nhiệt
I. Cấu trúc lò 27
I.1. Kích th ớc cơ bản của nội hình lò 27
I.2. Chọn vật liệu và kích th ớc thể xây 28

II. Tính cân bằng nhiệt 29
II.1. Các khoản nhiệt thu 29
II.2. Các khoản nhiệt chi 31
II.3. Tính l ợng tiêu hao dầu FO và các thông số nhiệt đặc
tr ng của lò 41
II.4. Suất tiêu hao nhiên liệu tiêu chuẩn
và các chỉ tiêu kỹ thuật 43

Ch ơng IV. Tính toán mỏ phun dầu
A. Các số liệu ban đầu 46
B. Tính toán thiết kế mỏ phun dầu FO 46
I. Lựa chọn kiểu mỏ phun 46
II. Chọn số l ợng mỏ phun và cách bố trí mỏ phun 47
III.Tính các kích th ớc cơ bản của mỏ phun 47
III.1.Tính và chọn các thông số kỹ thuật của không khí nén
và dầu FO 47
III.2 Tính toán các kích th ớc cơ bản của mỏ phun 49

Ch ơng V. Tính toán thiết bị nung gió
I. Các số liệu ban đầu 57
I.1. L ợng không khí cần nung nóng 57
I.2. Nhiệt độ không khí cần nung nóng 57
I.3. L ợng khói vào thiết bị nung gió 57
I.4. Nhiệt độ của khói vào thiết bị 58
II. Cấu trúc thiết bị nung gió 58
III. Tính toán thiết bị nung gió 58
III.1. L ợng nhiệt cần nung không khí 58
III.2. L ợng nhiệt do khói lò mang vào thiết bị 58
III.3. Tổng tiết diện cắt ngang của các ống dẫn không khí
trong thiết bị nung gió 59

III.4. Chọn kích th ớc ống thép nhẵn 59
III.5. Số ống dẫn không khí 59
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com


III.6. Tổng tiết diện thực tế cắt ngang của các ống dẫn
không khí 60
III.7. Tốc độ thực tế của không khí ở điều kiện tiêu chuẩn 60
III.8. Hệ số truyền nhiệt của thiết bị 60
III.9. Tính độ chênh nhiệt độ trung bình giữa khói và
không khí 64
III.10. Xác định tổng chiều dài của ống dẫn không khí 65
III.11. Kích th ớc của thiết bị nung gió 66
IV. Kiểm tra nhiệt độ cực đại của thành ống 67
V. Tính tổn thất áp suất trong thiết bị nung gió 67
V.1. Tổn thất áp suất của khói 67
V.2. Tổn thất áp suất của không khí 68

Ch ơng vi. Thiết bị nung dầu
A. Các số liệu ban đầu 72
B. Tính toán nhiệt và thiết kế chế tạo bộ nung dầu 72
I. Tính công suất của thiết bị nung dầu 72
I.1. L ợng nhiệt cần cung cấp cho dầu 72
I.2. Công suất điện của thiết bị nung dầu 72
II. Chọn kiểu thiết bị và cấu trúc của thiết bị nung dầu 73
II.1. Chọn kiểu thiết bị nung dầu 73
II.2. Tính toán các kích th ớc cơ bản của thiết bị nung dầu 73
II.3. Tính toán sự trao đổi nhiệt của dầu FO và thanh đốt 74
II.4. Chọn tốc độ của dầu FO trong thiết bị nung dầu 74
II.5. Chọn tiết diện dầu chảy trong thiết bị nung dầu 75

II.6. Tính l u l ợng cần thiết của dầu chảy qua thiết bị nung
dầu 75
II.7. Chọn ống dẫn cấp dầu vào và ra khỏi thiết bị nung dầu 76
II.8. Tính trở lực của dầu khi qua thiết bị nung dầu 76

Ch ơng VIi. Tính toán hệ thống cấp gió và
thoát khói của lò
I. Sơ đồ bố trí hệ thống cấp gió và thoát khói của lò 78
II. Tính các kích th ớc cơ bản của hệ thống thoát khói 78
III. Tính kích th ớc cơ bản của đ ờng ống dẫn không khí 80
IV. Tính tổn thất áp suất trên đ ờng ống dẫn khói 80
IV.1. Tính tổn thất cục bộ trên đ ờng ốnh dẫn khói 81
IV.2. Tính tổn thất ma sát trên đ ờng ống dẫn khói 81
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com


IV.3. Tính tổn thất hình học ở kênh khói 82
V.Tổn thất áp suất trên đ ờng ống gió 83
V.1. Tính tổn thất áp suất cục bộ trên đ ờng ống gió 83
V.2. Tính tổn thất hình học trên đ ờng ống gió 84
V.3. Tính tổn thất do ma sát trên đ ờng ống dẫn không khí 85
VI. Tính chọn quạt gió 86
VI.1. Tính toán các thông số cơ bản của quạt gió 86
VI.2. Chọn quạt gió 88
VI.3. Tính công suất quạt 88
VII. Tính chiều cao ống khói 89
VII.1. Chiều cao sơ bộ ống khói 89
VII.2. Tính toán đ ờng kính và chiều cao ống khói 89
Kết luận 92
Tài liệu tham khảo 93

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Lời nói đầu
Góp phần vào sự phát triển của đất n ớc, các thiết bị nhiệt nói chung
trong đó có lò công nghiệp nói riêng đã và đang giữ vai trò quan trọng trong
nhiều ngành kinh tế quốc dân, quốc phòng, phục vụ đời sống
ở các n ớc phát triển, lò công nghiệp tiêu thụ 50% tổng số nhiên liệu
đốt hàng năm và 25% tổng năng l ợng điện. ở Việt Nam, hiện nay gần nh
tất cả các tỉnh thành đều có công ty cán thép ( sản phẩm cán là thép tròn từ
F
3
á
F
10, các thép gai có
F
12
á
F
22, các thép hình chữ I, L, V, [, với kích
th ớc khác nhau).
Sản l ợng thép năm 2004 là 4,5 triệu tấn, với l ợng tiêu hao dầu trung
bình cho 1kg thép nung trong lò là b = 0,045 kg/kg kim loại (t ơng ứng với
202500 tấn dầu/4,5 triệu tấn thép). Việt Nam là n ớc đang phát triển, vì vậy
trong những năm tới, ngành công nghiệp luyện kim nói chung và công nghiệp
cán thép nói riêng sẽ phát triển mạnh mẽ. Sản l ợng thép và l ợng tiêu hao
dầu sẽ tăng lên.
Vì vậy, việc tính toán kỹ thuật nhiệt luyện kim đáp ứng đầy đủ các yêu
cầu về công nghệ cũng nh về tính kinh tế có tầm quan trọng lớn và ngày càng
đ ợc ứng dụng rộng rãi.

Theo công nghệ cán thép nóng thì tr ớc khi cán, các phôi kim loại đ ợc
nung nóng trong lò tới 1150
0
C
á
1250
o
C. Quy trình công nghệ cán thép (với
sản phẩm là thép hình và thép tròn) đ ợc mô tả ở trang bên (hình vẽ giới thiệu
đề tài).
Bản đồ án này giải quyết các vấn đề:
áp dụng kỹ thuật tính toán nhiệt, từ đó thiết kế lò nung liên tục nung
phôi thép để cán.
1. Tính toán sự cháy của dầu FO.
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com


2. Chọn chế độ nung và tính thời gian nung kim loại.
3. Chọn cấu trúc lò, tính cân bằng nhiệt và xác định l ợng tiêu hao dầu
FO.
4. Tính toán và thiết kế mỏ phun cao áp đốt dầu FO.
5. Tính toán và thiết kế thiết bị nung gió.
6. Tính toán và thiết kế thiết bị nung dầu FO.
7. Tính toán hệ thống cấp không khí và thoát khói của lò.
Các vấn đề trên tuy đ ợc tính toán và thiết kế đối với một dạng lò cụ thể
(lò nung liên tục), nh ng cũng là những kiến thức cơ bản khi phải thiết kế một
thiết bị nhiệt có các quy trình công nghệ khác nhau.
Trong quá trình thực hiện đồ án, em đã nhận đ ợc sự h ớng dẫn tận tình
của các thầy, cô giáo trong bộ môn và bạn bè đặc biệt là thầy trực tiếp h ớng
dẫn em, thầy giáo PGS.TS Phạm Văn Trí. Tuy nhiên, do thời gian và kiến thức

có hạn nên có thể không tránh khỏi thiếu sót. Em mong nhận đ ợc sự góp ý
của các thầy cô và toàn thể các bạn để bản đồ án này đ ợc hoàn chỉnh hơn.
Em xin chân thành cảm!

Sinh viên
Đỗ Danh Lợi













PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com



Lời cam đoan


Tôi xin cam đoan bản đồ án này do tôi tự tính toán, thiết kế và nghiên
cứu d ới sự h ớng dẫn của thầy giáo PGS.TS Phạm Văn Trí.
Để hoàn thành bản đồ án này, tôi chỉ sử dụng những tài liệu đã ghi
trong mục tài liệu tham khảo, ngoài ra không sử dụng bất cứ tài liệu nào khác

mà không đ ợc ghi.
Nếu sai, tôi xin chịu mọi hình thức kỷ luật theo quy định.


Ký tên


Đỗ Danh Lợi
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

®Ò tµi tèt nghiÖp

thiÕt kÕ lß nung liªn tôc nung thÐp
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com











Ch ¬ng i
tÝnh to¸n sù ch¸y cña
nhiªn liÖu

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com


CHƯƠNG I
TÍNH TOÁN SỰ CHÁY CỦA NHIÊN LIỆU

I. SỐ LIỆU BAN ĐẦU
1. Nhiên liệu: Dầu FO
2. Thành phần của dầu FO:
3. Nhiệt độ nung trước nhiên liệu:
Dầu FO được nung trước tới nhiệt độ t
FO
= 110
0
C
4. Nhiệt độ nung trước không khí:
Không khí được nung trước đến nhiệt độ: t
KK
= 350 [
0
C ]
5. Loai lò:
Lò liên tục nung phôi thép để cán.

II. TÍNH TOÁN SỰ CHÁY CỦA NHIÊN LIỆU
II.1. Chuyển đổi thành phần của nhiên liệu:
1. Hệ số chuyển đổi từ thành phần nhiên liệu khô sang thành phần dùng:
99,0
100
1100
100
100
=
-
=
-
=
-
d
dk
W
k

2.Hàm lượng tro tính theo thành phần dùng:
[%]396,099,04,0 =´=´=
- dk
kd
kAA


3. Hệ số chuyển đổi từ thành phần cháy sang thành phần dùng:
986,0
100
)1396,0(100

100
)(100
=
+-
=
+-
=
-
dd
dc
WA
k

4. Chuyển đổi thành phần cháy sang thành phần dùng:
Công thức tổng quát:

dc
cd
kXX
-
´=

Trong đó:
THÀNH PHẦN CỦA DẦU FO
Chất
C
C
H
C
O

C
N
C
A
K
W
d
Thành phần khối lượng [%]

88 8 1,5 2,5 0,4 1
A
d

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com


X
d
: Thành phần sử dụng nguyên tố ‘X’.
X
C
: Thành phần cháy của nguyên tố ‘X’.
Các thành phần dùng của các nguyên tố đựơc trình bày trong bảng I.1.
BẢNG I.1. THÀNH PHẦN DÙNG CỦA DẦU FO
Chất C
d
H
d
O
d

N
d
A
d
W
d
Thành phần khối lượng [%]

86,77

7,89 1,48 2,46 0,4 1
II.2. Tính nhiệt trò thấp của nhiên liệu: Q
t
[kJ/kg]
]/[6,3735511,25)048,1(8,10889,710307,86339
]/[1,25)(8,1081030339
kgkJQ
kgkJWSOHCQ
T
ddddd
T
=´ ´-´+´=
´ ´-´+´=



II.3. Chọn hệ số tiêu hao không khí:
Hệ số tiêu hao không khí được chọn tuỳ thuộc vào từng loại nhiên liệu
và thiết bò đốt. Lò được thiết kế là lò nung liên tục, nhiên liệu là dầu FO,
để biến bụi tốt phải dùng mỏ phun cao áp, vậy chọn hệ số tiêu hao không

khí:
n = 1,2
[1]



II.4. Bảng tính toán sự cháy của nhiên liệu:
Tính toán sự cháy của nhiên liệu được thực hiện theo phương pháp
lập bảng. Trong bảng này, ta tính cho 100 kg nhiên liệu. Toàn bộ kết quả
tính toán dược trình bày ở bảng I.2.




n = 1,2


Q
t
[kJ/kg]

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com



[m
tc
3
]

45,764
´
22,4
1025,11

=100
´
V
0

1220,44

=100
´
V
n

Tổng cộng

[kmol]

45,764
54,484
100
N
2

[kmol]
34,444 + 0,09
34,534

41,423
O
2

[kmol]






1,831
3,36
SO
2

[kmol]









H
2
O

[kmol]

3,945



0,055


4,00
4,00
7,34
Sản phẩm cháy tạo thành
CO
2

[kmol]
7,23





7,23
7,23
13,27
[m
3
tc
]

43,6
´
22,4
976,64
=100
´
L
0
1171,97
=100
´
L
n
Tổng cộng
[kmol]
9,156 + 34,444
43,6
52,32
100
N
2

[kmol]
9,156
´
79/21 = 34,444
34,444
41,333
79

Không khí
O
2

[kmol]

7,23
1,972
-0,046
9,156
10,987
21
Số
[kmol]

7,23
3,945
0,046
0,09
0,055



PT
lượng

12
2
32
28

18



Khối
lượng
[kg]
86,77

7,89

1,48
2,46

1
0,4
100

[%]
86,77

7,89

1,48
2,46

1
0,4
100

Các chất thanm gia sự cháy
Nhiên liệu
Chất
C
d
H
d
O
d
N
d
W
d
A
d
n=1
n=1,2
Thành phần[%]
BẢNG I.2. TÍNH TOÁN SỰ CHÁY CỦA DẦU FO

Tính cho 100 kg

L
0
= 9,766 [m
3
tc
]

L

n
= 11,719 [m
3
tc
]
V
0
= 10,25 [m
3
tc
]

V
n
= 12,2 [m
3
tc
]
3



Svth: §ç Danh Lỵi

4 + 7,23 + 34,534

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com


II.5. Bảng cân bằng khối lượng:

Từ những kết quả tính toán được trong bảng I.2 ta lập bảng cân bằng
khối lượng.
BẢNG I.3. BẢNG CÂN BẰNG KHỐI LƯNG
Chất tham gia sự cháy Sản phẩm cháy tạo thành
Chất Tính toán
Giá trò
[kg]

Chất

Tính toán
Giá trò
[kg]
CO
2
7,23
´
44 318,12
H
2
O 4
´
18 72
N
2
41,423
´
28

1159,84

O
2
1,831
´
32

58,592
Nhiên liệu



Dầu FO



100


100
SO
2
0 0
O
2
10,987
´
32

351,584

å
SPC

1608,55

Không
khí
N
2
41,333
´
28

1157,32 A
d
0,4
ΣA=1608,9 [kg] ΣB=1608,55 [kg]
Đánh giá sai số:

[%]021,0%100
9,1608
55,16089,1608
%100% =´
-
=´
-
=
å
å
å

B
AB
d

Nhận xét: Với sai số
[%]021.0%
=
d
chứng tỏ rằng các số liệu tính toán trong
bảng I.2 là tin cậy.
II.6. Tính khối lượng riêng của sản phẩm cháy: ]/[
3
0
tc
mkg
r

]/[318,1
2,12100
55,1608
100
3
0
tc
n
mkg
V
SPC
=
´

=
´
=
å
r

Trong đó: V
n
= 12,2 [m
3
tc
/kg]
II.7. Tính nhiệt độ cháy của nhiên liệu:
1. Nhiệt độ cháy lý thuyết: t
lt
[
0
C ]
Nhiệt độ cháy lý thuyết là nhiệt độ của sản phẩm cháy có được khi giả
thiết rằng nhiệt lượng sinh ra trong khi cháy nhiên liệu được tập trung toàn
bộ cho sản phẩm cháy( không có tổn thất nhiệt ).
][)(
0
112
12
1
Cttt
ii
ii
t

lt
+-´
-
-
å
=
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com


Trong đó:
t
lt
: Nhiệt đôï cháy lý thuyết của nhiên liệu, [
0
C]
i
1
, i
2
: Entanpy của sản phẩm cháy tương ứng với nhiệt độ t
1
, t
2
,
[kJ/m
3
tc
]
å
i : Entanpy của sản phẩm cháy tương ứng với nhiệt độ t

lt
, [kJ/m
3
tc
]
Với:
n
nnlnlt
V
fLtCQ
i
´
+
´
+
=
å

f: Tỉ lệ nung trước không khí; f = 1 (nung 100% không
khí)
C
nl
: Nhiệt dung riêng của dầu FO; C
FO
= 2,176 [kJ/kgK]
t
nl
: Nhiệt độ nung trước của dầu FO; t
FO
= 110 [

0
C]
i
KK
: Entanpy của không khí ở nhiệt độ t
KK
.
Với t
KK
= 350 [
0
C] có i
KK
= 463,5 [kJ/m
3
tc
] ( bảng 15[1]
)
V
n
= 12,2 [m
3
tc
/kg]; L
n
= 11,719 [m
3
tc
/kg] ( bảng I.1
)

]/[3521
2,12
719,115,463110176,26,37355
3
tc
mkJi =
´
+
´
+
=
å

Giả thiết: t
1
< t
lt
< t
2
nên i
1
< i
lt
< i
2

Chọn: t
1
= 2100 [

0
C]; t
2
= 2200 [
0
C]
Để tính entanpy của sản phẩm cháy ứng với t
1
= 2100 [
0
C] và
t
2
= 2200 [
0
C] ta phải tính Entanpy của các khí thành phần ứng với hai
nhiệt độ này. Theo bảng 16[1] ta có Entanpy của các khí thành phần ứng
với t
1
và t
2
, các giá trò này được trình bày trong bảng I.4.
BẢNG I.4. ENTANPY CỦA CÁC KHÍ THÀNH PHẦN
Entanpy i [kJ/m
3
tc
]
Khí
t
1

= 2100 [
0
C ] t
2
= 2200 [
0
C ]
CO
2
5186,8 5464,2
N
2
3132 3295,8
O
2
3314,9 3487,4
H
2
O
4121,8 4358,8
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com


SO
2
4049,9 4049,9

°Tính i
1
và i

2
:
·
]/[47,3483
)9,404909,331436,3313203,768,412134,78,518627,13(01,0
]1[)%%%%(%01,0
3
1
1
2222221001
22222
tc
SOONOHCO
mkJi
i
iSOiOiNiOHiCOii
=
´+´+´+´+´´=
´+´+´+´+´´==




·
]/[3668
)9,404904,348736,38,329503,768,435834,72,546427,13(01,0
]1[)%%%%(%01,0
3
2
2

2222222002
22222
tc
SOONOHCO
mkJi
i
iSOiOiNiOHiCOii
=
´+´+´+´+´´=
´+´+´+´+´´==


Như vậy: i
1
< i
Σ
< i
2
thoả mãn giả thiết đã cho.
° Tính t
lt
:


][2120
2100)21002200(
47,34833668
47,34833521
][)(
0

0
112
12
1
Ct
t
Cttt
ii
ii
t
lt
lt
lt
=
+-´
-
-
=
+-´
-
-
å
=

2. Nhiệt độ cháy thực tế của nhiên liệu: t
tt
[
0
C ].
Trong thực tế, nhiệt lượng sinh ra do đốt cháy, ngoài việc làm tăng

nhiệt độ sản phẩm cháy còn thất thoát ra môi trường xung quanh. Vì vậy
nhiệt độ cháy thực tế thấp hơn nhiệt độ cháy lý thuyết.
][14847,02120
0
Ctt
lttt
=´=´=
h


Trong đó:
η: Hệ số nhiệt độ, phụ thuộc vào loại lò, ở đây là lò nung liên tục,
nên η = 0,7 ( bảng 14 [1] )
t
tt
: Nhiệt độ cháy thực tế của nhiên liệu, [
0
C]

i
1
3
]

i
2
3
]

t

0

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com




II.8. Các kết quả tính toán:
Các kết quả tính toán được trình bày trong bảng I.5.
BẢNG I.5. CÁC KẾT QUẢ TÍNH TOÁN

Nhiệt độ [
0
C]

Sản phẩm cháy [%]
L
0
[m
3
tc
/kg]

L
n
[m
3
tc
/kg]
V
0
[m
3
tc
/kg]

V

n
[m
3
tc
/kg]

0
r

[kg/m
3
tc
]

t
lt
t
tt
CO
2
H
2
O

O
2
N
2
9,766 11,719 10,25 12,2 1,318 2120 1484

13,27

7,34 3,36 76,03

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com















CHÖÔNG II
CHäN CHÕ ®é nung vµ tÝnh
êi kim lo¹i

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com




CHƯƠNG II
CHỌN CHẾ ĐỘ NUNG
VÀ TÍNH THỜI GIAN NUNG KIM LOẠI
I. SỐ LIỆU BAN ĐẦU
1. Năng suất lò: P = 20 [ tấn/giờø]
2. Kích thước phôi: 100
´
110
´
2500 [ mm ]
3. Nhiệt độ ra lò của vật nung: t
C
kl
= 1200 [
0
C ]
4. Thành phần thép nung:
Thành phần thép
Nguyên tố
C Mn Si
Giá trò [%] 0,12 0,13 0,06
II. PHƯƠNG PHÁP NUNG VÀ CHỌN GIẢN ĐỒ NHIỆT ĐỘ NUNG

· Phôi được nung một măït và được xếp một hàng.
· Phôi vào lò có nhiệt độ: t
m
d
= t
t
d
= 20 [
0
C ]
· Giản đồ nhiệt độ nung: Chọn chế độ nung ba vùng: sấy – nung –
đồng nhiệt.
· Giản đồ nung thể hiện ở hình II.1.
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com



HÌNH II.1. GIẢN ĐỒ NUNG PHÔI THÉP TRONG LÒ

II.1. Giai đoạn sấy:
· Ở vùng sấy để tránh ứng suất nhiệt, cần nung phôi với tốc độ nung
chậm.
· Nhiệt độ ở đầu giai đoạn sấy: t
k
1
= 700 [
0
C]
· Nhiệt độ ở cuối giai đoạn sấy: t
k

2
= 1300 [
0
C]
· Nhiệt độ bề mặt và tâm phôi khi vào lò: t
t
1
= t
m
1
= 20 [
0
C]
Nhiệt độ bề mặt phôi ở cuối giai đoạn sấy: t
m
2
= 600 [
0
C]
II.2. Giai đoạn nung:
· Ở vùng nung, phôi được nung tới nhiệt độ yêu cầu.
· Nhiệt độ lò: t
k
2
= t
k
3
= 1300 [
0
C]

· Nhiệt độ bề mặt phôi ở cuối giai đoạn nung: t
m
3
= 1200 [
0
C]
II.3. Giai đoạn đồng nhiệt:
· Tại vùng đồng nhiệt, nhiệt độ bề mặt phôi không tăng, nhiệt độ tâm
phôi tăng dần tới khi:
∆t = t
m
4
– t
t
4
< [∆t
cho phép
]
· Nhiệt đôï lò ở đầu giai đoạn đồng nhiệt: t
k
3
= 1300 [
0
C ]
· Nhiệt độ lò ở cuối giai đoạn đồng nhiệt: t
k
4
= 1250 [
0
C ]

· Nhiệt độ bề mặt phôi ở cuối giai đoạn đồng nhiệt: t
m
4
= 1200 [
0
C ]
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com


· Nhiệt độ tâm phôi ở cuối giai đoạn đồng nhiệt: t
t
4
[
0
C ]
t
t
4
= t
m
4
– [∆t
cho phép
] [
0
C ]
[∆t
cho phép
]: Độ chênh lệch nhiệt độ cho phép giữa mặt và tâm
phôi trước khi ra lò.

[∆t
cho phép
] = S
1

´
[ ∆t/1dm ]
S
t
: Chiều dầy thấm nhiệt, [m ]
S
t
= S
´
µ [m ]
Trong đó:
S
t
= 0,1 [m]: Chiều dày phôi
µ : Hệ số không đối xứng (nung phôi một mặt
); µ = 1.
[∆t/1dm ] = [15
0
C/1dm ]
→S
t
= 0,1
´
1 = 0,1 [m ] = 1 [dm]
[∆t

cho phép
] = 1
´
15 = 15 [
0
C ]
· Nhiệt độ của tâm phôi nung ở cuối giai đoạn đồng nhiệt
t
t
4
= t
m
4
– 15 = 1200 – 15 = 1185 [
0
C ]
III. TÍNH THỜI GIAN NUNG
III.1. Xác đònh các kích thước cơ bản của nội hình lò
1. Chiều rộng nội hình lò: B [ m ]

bCnlnB
´
+
´
-
+
´
=
2)1(

Trong đó:
n: Số dãy phôi nung; n = 1
l: Chiều dài phôi nung; l =3 [m]
b: Khoảng cách đầøu phôi và tường lò; b = 0,25 [m]
C: Khoảng cách giữa các đầu phôi(vì xếp một hàng nên không co
ùC)

][325,02)11(5,21 mCB
=
´
+
´
-
+
´
=

2. Chiều cao nội hình lò ở vùng sấy:
a. Chiều cao có hiệu ở vùng sấy: H
s
ch
[m]

][10)05,0(
3
mBAtH
tb
k
ch
s -

´´+´=

Trong đó:
t
k
tb
: Nhiệt độ trung bình của sản phẩm cháy trong vùng sấy, [
0
C]
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com


][1000
2
1300700
2
0
21
C
tt
t
kk
tb
k
=
+
=
+
=
A: Hệ số thực nghiệm, khi t

k
tb
= 1000 [
0
C] thì A = 0,6 theo bảng 28
[1]
B: Chiều rộng của lò; B = 3 [m ]

][75,010)305,06,0(1000
3
mH
ch
s
=´´+´=
-



b. Chiều cao thực tế của vùng sấy: H
s
tt
[m]
H
s
tt
= n
´
H
s
ch

+ S
Trong đó:
N: Số mặt được nung; n = 1 (nung một mặt)
S: Chiều dày phôi; S = 0,1 [m]
H
s
tt
= 1
´
0,75 + 0,1 = 0,85 [m]


3. Chiều cao nội hình lò ở vùng nung:
a. Chiều cao có hiệu ở vùng nung: H
n
ch
[m]
H
n
ch
=(0,4
¸
0,6)
´
B [m]
B: Chiều rộng của lò; B = 3 [m]
Lò có một dãy phôi, chiều rộng của lò tương đối lớn (B =3 m) nên có thể
chọn:
H
n

ch
=0,45
´
B = 0,45
´
3 = 1,35 [m]


b. Chiều cao thực tế vùng nung: H
n
tt
[m]
H
n
tt
= n
´
H
n
ch
+ S [m]
H
n
tt
=1
´
1,35 + 0,1 = 1,45 [m]


Trong đó:

n: Số mặt được nung, ở đây nung một mặt; n = 1
S: Chiều dầy phôi; S = 0,1 [m]
H
s
tt
= 0,85 [m]

H
s
ch
= 0,75 [m]

H
n
ch
= 1,35 [m]

H
n
t t
= 1,45 [m]
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com


4. Chiều cao nội hình lò ở vùng đồng nhiệt:
a. Chiều cao có hiệu của vùng đồng nhiệt: H
dn
ch
[m]

H
dn
ch
= t
k
tb

´
( A + 0,05
´
B )
´
10
-3

[m]
Trong đó:
t
k
tb
: Nhiệt độ trung bình của sản phẩm cháy trong vùng đồng nhiệt,
[
0
C]


][1275
2
12501300
2

0
43
C
tt
t
kk
tb
k
=
+
=
+
=

A: Hệ số thưcï nghiệm, khi t = 1275 [
0
C] chọn A = 0,6 ( bảng28
[1] )
B: Chiều rộng của lò; B = 3 [m]
H
dn
ch
][956,010)305,06,0(1275
3
m=´´+´=
-


b. Chiều cao thực tế của vùng đồng nhiệt : H
dn

tt
[m]
H
dn
tt
= H
dn
ch
+ S [m]
H
dn
tt
= 0,956 + 0,1 = 1,056 [m]


III.2. Tính thời gian nung kim loại:
III.2.1. Tính thời gian sấy: (nung sơ bộ)
1. Nhiệt độ bề mặt vật nung trong vùng sấy: t
m
tb
[
0
C]

][407)20600(
3
2
20
][)(
3

2
0
0
121
Ct
Ctttt
tb
m
mmm
tb
m
=-´+=
-´+=

2. Xác đònh độ đen của sản phẩm cháy trong vùng sấy: ε
k


OHCOk
22
ebee
´+= [1]
Độ đen của khí phụ thuộc vào áp suất riêng phần của của chất khí bức
xạ, nhiệt độ khí và chiều dầy bức xạ có hiệu của sản phẩm cháy.
H
dn
ch
=
0,956 [m]

H
dn
tt
=
1,056 [m]

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com