Камерная нагревательная печь

Размещено на http://www.allbest.ru/

Задание на проект

Исходные данные на проект:

Производительность печи G = 1400 кг/ч

В печи нагревается мягкая углеродистая сталь марки ст20

Размеры заготовок a·b·l = 220х220х380 мм³

Металл нагревается до конечной температуры T_к = 1190?С

Состав природного газа Краснодарское месторождение:

СН₄ 90,8% СО₂ 0,6%

С₂Н₆ 5,4% N₂ 1,0%

С₃Н₈ 1,2%

С₄Н₁₀ 0,3%

СmHn 0.7%

Состав сухого воздуха:

О₂ 21%

N₂ 79%

Содержание

1. Расчет продуктов горения

2. Определение размеров рабочего пространства

3. Расчет параметров внешнего теплообмена

4. Расчет нагрева металла

5. Тепловой баланс рабочего пространства

6. Выбор горелок

7. Выбор и расчет рекуператора

Приложение

Библиографический список

1. Расчет продуктов горения

Цель: Рассчитать теоретическое и действительное количество воздуха на горение, выход и процентный состав продуктов горения, низшую рабочую теплоту сгорания топлива.

Реакции горения

C_mH_n+(m+n/4)O₂mCO₂+n/2H₂O

СН₄ + 2О₂ СО₂ + 2Н₂О

С₂Н₆ + 3,5О₂ 2СО₂ + 3Н₂О

С₃Н₈ + 5О₂ 3СО₂ + 4Н₂О

С₄Н₁₀ + 6,5О₂ 4СО₂ + 5Н₂О

Теоретически необходимое количество кислорода на горение

О_т = 0,01·[(А·С_mН_n)], (1.1)

где А - число молекул кислорода, взаимодействующих с одной молекулой компонентов топлива

С_mН_n - процентное содержание углеводорода в составе топлива

О_т = 0,01(2·90,8+3,5·5,4+5·1,2+6,5·0,3+8·0,7) = 2,14 (м³/м³)

Теоретически необходимое количество воздуха на горение

L_т = , (1.2)

L_т = = 10,02(м³/м³)

Действительное количество воздуха

L_д = L_т · n, (1.3)

где n = 1.05 - коэффициент расхода воздуха для горелок с предварительным смешением [1]

L_д = 10,02·1,05=10,7(м³/м³ )

Выход продуктов горения

V_CO2 = 0,01(m·С_mН_n + CO₂), (1.4)

где V_CO2 - объем углекислого газа в продуктах горения, м³

m - коэффициент, показывающий количество углерода в углеводороде,

С_mН_n - процентное содержание углеводорода в составе топлива,

CO₂ - процентное содержание углекислого газа в продуктах горения.

V_CO2 = 0,01(90,8+2·5,4+3·1,2+4·0,3+0,6)=1,105(м³)

V_Н2O = 0,01(·С_mН_n + H₂O · L_д) (1.5)

где V_Н2O - объем водяных паров газа в продуктах горения, м³

n - коэффициент, показывающий количество водорода в углеводороде,

С_mН_n - процентное содержание углеводорода в составе топлива,

V_Н2O = 0,01(2·90,8+3·5,4+4·1,2+5·0,3)=2,083(м³)

V_N2 = 0,01(N₂ + N_{2 в-ха} · L_д) (1.6)

где V_N2 - объем азота в продуктах горения, м³

N₂ - процентное содержание азота в составе топлива,

N_2в-ха - процентное содержание азота в воздухе,

V_N2 = 0,01(1+79,2·10,7)= 8,46(м³)

V_О2 = (1.7)

где V_О2 - объем кислорода в продуктах горения, м³

V_О2 = = 0,107(м³)

Объем продуктов горения определяется:

V_пг = (1.8)

где V_i - объем i-го вещества в продуктах горения, м³

V_пг = 1,07+2,04+8,32+0,104=11,75(м³)

Процентный состав продуктов горения

r_i = (1.9)

Процентный состав углекислого газа в продуктах горения:

r_СО2 = = 9,4%

Процентный состав водяных паров в продуктах горения:

r_Н2О = = 17,72%

Процентный состав азота в продуктах горения:

r_N2 = = 71,97%

Процентный состав кислорода в продуктах горения:

r_О2^' = = 0,91%

Найдем низшую рабочую теплоту сгорания топлива

Q_н^р _{= ,} (1.10)

где СН₄ ,С₂Н_{6 ,} С₃Н₈ , С₄Н₁₀ - процентное содержание углеводорода в составе топлива соответственно,

q - тепловые эффекты реакции горения углеводородов соответственно, МДж/м³

Q_н^р ₌ = 38,44(МДж/м³)

2. Определение размеров рабочего пространства

Цель: Рассчитать время нагрева и количество заготовок, размеры рабочего пространства печи.

Определение количества заготовок

n = , (2.1)

где g - масса одной заготовки, кг

G - производительность печи, кг/час

ф₀ - время нагрева заготовок, час

Масса заготовки рассчитывается по формуле:

g = V·с_ст, (2.2)

где V - объем одной заготовки, м³

с_ст - плотность стали, кг/м³ . Для стали ст20 при температуре Т = 0?C плотность с_ст = 7863 кг/м³ [2]

Время нагрева рассчитывается по формуле:

ф₀ = щ·b, (2.3)

где b - размер заготовки, см

щ - скорость нагрева металла, мин/см. Для углеродистой стали скорость нагрева металла находится в интервале 6:8 мин/см. Принимаем скорость нагрева щ = 6 мин/см.

Тогда,

g = 0,22·0,22·0,38·7863 = 144,6 (кг)

ф₀ = 6·22 = 132 мин = 2,2 час

n = = 21 шт

Определение размеров рабочего пространства

Ширина рабочего пространства:

B = (2.4)

Длина рабочего пространства:

L = (2.5)

где a = 0,22 м - ширина заготовки;

b = 0,22 м - высота заготовки;

l = 0,38 м - длина заготовки;

Заготовки располагаем в 3 ряда. Принимаем следующие расстояния при расположении заготовок на поду печи [2]:

к = 3 - число рядов заготовок;

д₁ = 0,1 м - расстояние между заготовками в ряду;

д₂ = 0,1 м - расстояние от крайних заготовок до стены печи;

д₃ = 0,22 м - расстояние от крайних заготовок до стены печи;

д₄ = 0,22 м - расстояние между рядами заготовок.

Тогда,

B = = 3,06 м

L = = 1,78 м

Hст = 1,03м

Hmax=1.42м

=м

3. Расчет параметров внешнего теплообмена печи

Цель: Рассчитать параметр внешнего теплообмена. К параметрам внешнего теплообмена относятся приведенный коэффициент излучения газов с учетом кладки и металла С_г-к-м, приведенный коэффициент излучения в системе печь - металл С_п-м, коэффициент конвективной теплоотдачи от газа к поверхности металла Ь. Так как, расход топлива можно найти рассчитав тепловой баланс рабочего пространства, то принимаем коэффициент конвективной теплоотдачи в нулевом приближении для камерной нагревательной печи со стационарным режимом нагрева Ь = 50 Вт/(м²К)

Приведенный коэффициент излучения газа с учетом кладки на металл рассчитывается по формуле:

С_гкм = , (3.1)

где С₀ - коэффициент излучения абсолютно черного тела, Вт/(м²К⁴)

- эффективная степень черноты металла,

- эффективная степень развития обмуровки,

- степень черноты газа.

Заготовки расположены в два ряда, следовательно, эффективная степень черноты металла определяется по формуле:

= (3.2)

где F₀, F_з - соответственно поверхности открытых и затененных участков металла, м²

е, е_з - степень черноты открытых и затененных участков металла. Для стали ст.35 принимаем степень черноты открытых участков металла е = 0,8 [1]

ш_з-п - эффективный угловой коэффициент затененных участков металла,

е_з = , (3.3)

ш_з-п = , (3.4)

где F_зб, F_зт - соответственно затененные поверхности боковых и торцевых граней заготовок,

ш^б_з-п, ш^т_з-п - эффективный угловой коэффициент боковых и торцевых затененных участков металла,

ш^б_з-п = , (3.5)

ш^т_з-п = , (3.6)

где ш^б_п-з, ш^т_п-з - эффективный угловой коэффициент печи на боковые и торцевые затененные поверхности металла,

ш^б_п-з = , (3.7)

ш^т_п-з = , (3.8)

где ц^б_п-з, ц^т_п-з - геометрический угловой коэффициент печи на боковые и торцевые затененные поверхности металла,

ц^б_п-з = , (3.9)

ц^т_п-з = , (3.10)

Так как, расстояние от крайних заготовок до стены печи и расстояние между рядами заготовок равны д₃ = д₄, то, следовательно, геометрические угловые коэффициенты печи на боковые затененные поверхности металла и торцевые затененные поверхности металла равны ц^б_п-з = ц^т_п-з , следовательно, эффективные угловые коэффициенты печи на боковые затененные поверхности металла и торцевые затененные поверхности металла равны ш^б_п-з = ш^т_п-з , то эффективные угловые коэффициенты боковых затененных участков металла и торцевых затененных участков металла равны ш^б_з-п = ш^т_з-п.

Тогда,

ц^б_п-з = =0,58,

ш^б_п-з = = 0,823,

ш^б_з-п = = 0,411,

F_зб = b·l·(2n-6), (3.11)

F_зб = 0,22·0,38·(2·21-6) = 3 м²

F_зт = a·b·(n+n/k), (3.12)

F_зт = 0,22·0,22·(21+21/3) = 1,35 м²

Отсюда:

ш_з-п = = 0,53,

е_з = = 0,88,

F₀ = n·a·l+b·l·2·k+a·b·(n-n/k), (3.13)

F₀ = 21·0,22·0,38+0,22·0,38·2·3+0,22·0,22·(21-7) = 2,92 м²,

F_з =b·L·(2·n-2·k)+a·b·(n-n/k), (3.14)

F_з = 0,22·1,78·(2·21-2·3)+0,22·0,22·(21+7) = 14,76 м²,

Тогда:

= = 0,85

Эффективная степень развития обмуровки рассчитывается по формуле:

= , (3.15)

где , - соответственно эффективная поверхность металла и излучающая поверхность кладки, м²

= (3.16)

= = 10,74 м²

= 2·(L·H+B·H)+B·L+2·[д₁·B+д₂·(L-2·д₁)] (3.17)

= 2·(1.78·1.22+3.06·1.22)+1.78·3.06+2·[0.1·3.06+0.1·(1.78-2·0.1)] = 18.16 м²

= =1,69,

Степень черноты газа рассчитывается по формуле:

= 1-е^-Кг·Р·S (3.18)

где К_г - коэффициент ослабления лучей в смесях СО₂, Н₂О,

Р - суммарное парциальное давление СО₂, Н₂О, кг/см²

S - эффективная длина луча в газовом слое, м

S = , (3.19)

где V_г -объем пространства печи заполненный газом, м³

F_м, F_кл - соответственно поверхность металла и кладки омываемые газом, м²

V_г = B·L·H-a·l·b·n (3.20)

V_г = 1.78·3.06·1.22-0.22·0.38·0.22·21 = 6,25 м³

F_м = F₀ + F_з (3.21)

F_м = 14,76 + 2,92 = 17,68 м²

F_кл 2·B·H+2·L·H+2·B·L- n·a·l (3.22)

F_кл = 2·3,06·1,22+2·1,78·1,22+2·3,06·1,78-0,22·0,38·21 = 20,94 м²

Тогда:

S = = 0,58 м,

Р = Р_СО2 + Р_Н2О, (3.23)

где Р_СО2 , Р_Н2О - парциальные давления соответственно углекислого газа и водяных паров. Значения принимаем как доли содержания этих газов в продуктах сгорания из формулы (3.9)

Р = 0,094 + 0,1772 = 0,2712 кг/см²

К_г = , (3.24)

Принимаем температуру газа в рабочем пространстве из условия Т_г = 100?C + Т_м.к , К

Отсюда, Т_г = 1563 К

К_г = = 1,12,

Отсюда:

= 1-е^{-1,12·0,2697·0,58} = 0,17

Тогда:

С_г-к-м = = 2,04 Вт/(м²К⁴),

Приведенный коэффициент излучения в системе печь-металл рассчитывается по формуле:

С_п-м = (3.25)

С_п-м = = 4,81 Вт/(м²К⁴).

Вывод: Рассчитатв параметры внешнего теплообмена, к которым относятся приведенный коэффициент излучения газов с учетом кладки и металла С_г-к-м, приведенный коэффициент излучения в системе печь - металл С_п-м, коэффициент конвективной теплоотдачи от газа к поверхности металла Ь. Можно переходить к расчету нагрева металла методом конечных разностей.

4. Расчет нагрева металла

Цель: Расчет нагрева металла производится методом конечных разностей с помощью программы OL1.for, составленной на языке ФОРТРАН. Расчетные формулы представлены при описании алгоритма программы

Алгоритм расчета:

Алгоритм предусматривает расчет температурного поля пластины при условии, что на поверхности х = 0 заданы Г.У. II рода, в нашем случае адиабата, т.е. тепловой поток q = 0, а на поверхности х = R заданы Г.У. III рода. Схема пластины представлена на рис. 4.1

Расчет температурного поля осуществляется методом конечных разностей по неявной схеме с прогонкой. В этой схеме уравнение для узла Т_i,j+1 запишется в виде:

А_i·Т_i+1,j+1-В_i·Т_i,j+1+С_i·Т_i-1,j+1+F_i = 0

Рис. 4.1 Схема пластины

Для начала рассчитываем коэффициенты:

A_i = , (4.1)

B_i = , (4.2)

C_i = , (4.3)

F_i = , (4.4)

где Дх - шаг по пространству, м

л₀ - коэффициент теплопроводности от температуры в i-ом слое в j-ый момент времени, Вт/мК

b - коэффициент фильтрации тела, в данных расчетах принимается b = 0, в связи с отсутствием фильтрации тела

С - теплоемкость от температуры в i-ом слое в j-ый момент времени, Дж/м³К

Дф - шаг по времени, с

Далее при Г.У. II рода, в нашем случае адиабата, т.е. тепловой поток q = 0, на этапе примой прогонки, т.е. начиная с поверхности х = 0, первые коэффициенты прогонки определяются по формулам:

а₁ = , (4.5)

b₁ = (4.6)

Затем рассчитываются остальные коэффициенты прогонки:

а_i = , (4.7)

b_i = (4.8)

Далее на этапе обратной прогонки при Г.У. III рода в плоскости х = R вычисляется температура в I-ом слое в j+1 момент времени:

Т_I,j+1 = , (4.9)

Далее рассчитываются температуры в i -ых узлах расчетной сетки в момент времени j+1:

Т_I-1,j+1 = а_I-1,j+1 · T_I,j+1 + b_I-1, (4.10)

Т_I-2,j+1 = а_I-2,j+1 · T_I-1,j+1 + b_I-2, (4.11)

Т_i,j+1 = а_1,j+1 · T_2,j+1 + b₁, (4.12)

Затем рассчитывается температура в плоскости х = 0:

Т_0,j+1 = , (4.13)

После выполненных расчетов переходим к следующему моменту времени j+1 и повторяем расчет с прямой прогонки до тех пор пока не наступит момент времени J.

Структура программы:

- описание и ввод исходных данных.

- прямая прогонка.

- обратная прогонка.

- организация выполнения расчета для заданного числа временных слоев.

- печать результатов.

Исходные данные и их подготовка:

1) Число пространственных узлов расчетной сетки

N = 7

2) Параметры определяющие граничные условия в плоскости :

х = 0 КТ1 = 2

х = R КТ2 = 3

3) Шаг расчетной сетки по пространству

Дх = ; (4.14)

где R - толщина пластины, м

N - число пространственных узлов расчетной сетки,

Дх = = 0,02 м;

4) Шаг расчетной сетки по времени

Дф = , (4.15)

где а - коэффициент температуропроводности, м²/ч. Для стали ст.35 при средней температуре металла Т_м = 625 ?C принимаем коэффициент температуропроводности равным а = 0,021 м²/ч

Дф = = 0,029 ч = 103 с

Шаг по времени: М = , (4.16)

где ф - время нагрева пластины, с

М = = 52

Принимаем ,что значения будут выдаваться каждый 4 шаг:

К = 52:4 = 13 - количество полученных результатов.

Определим коэффициенты в аппроксимации л(Т)

Табличные значения коэффициента теплопроводности в зависимости от температуры л(Т) для заданной стали представлены в таблице 4.1

Значение л(Т) аппроксимируется уравнением:

л(Т) = л₀ · (1 + р₁ · Т + р₂ · Т²) (4.17)

Таблица 4.1

Значения л(Т) для стали ст.35

Т, ?C	100	200	300	400	500	600	700	800	900	1000	1100	1200
Т, К	373	473	573	673	773	873	973	1073	1173	1273	1373	1473
л, Вт/м·К	50,73	48,2	45,3	42,1	38,4	34,1	30,48	20,05	25,88	27,1	28,12	29,6

Составляем систему из трех уравнений при различной температуре:

50,73 = л₀ · (1 + р₁ · 373 + р₂ · 373²)

34,10 = л₀ · (1 + р₁ · 873 + р₂ · 873²)

27,10 = л₀ · (1 + р₁ · 1273 + р₂ · 1273²)

Решаем данную систему и получаем:

р₂ = 5,4·10^-7 р₁ = -1,1·10^-3 л₀ = 76,3 Вт/м·К

т.о. значение л(Т) будет аппроксимироваться выражением:

л(Т) = 76,3 · (1 - 1,1·10^-3 · Т + 5,4·10^-7· Т²) (4.18)

Данная аппроксимация представлена в графическом виде на рисунке 4.2

Параметр учитывающий фильтрацию продуктов горения принимаем b = 0, так как, фильтрация отсутствует.

Определим коэффициенты в аппроксимации С(Т)

Табличные значения коэффициента теплоемкости в зависимости от температуры С(Т) для заданной стали представлены в таблице 4.2

Значение С(Т) аппроксимируется уравнением:

С(Т) = С_0.1 + b_C.1 · Т при 0 ? Т ? 750 ?C (4.19)

С(Т) = С_0.2 + b_C.2 · Т при Т > 750 ?C (4.20)

Составляем систему уравнений для определения С_0.1 и b_C.1:

3917000 = С_0.1 + b_C.1 · 473

4584000 = С_0.1 + b_C.1 · 873

Решаем данную систему и получаем:

b_C.1 = 1668 и С_0.1 = 3,128·10⁶ Дж/м³·К

Составляем систему уравнений для определения С_0.2 и b_C.2:

5345000 = С_0.2 + b_C.2 · 1073

5173000 = С_0.2 + b_C.2 · 1473

Решаем данную систему и получаем:

b_C.2 = -430 и С_0.1 = 5,806·10⁶ Дж/м³·К

т.о. значение С(Т) будет аппроксимироваться выражением:

С(Т) = 3,1·10⁶ + 1668· Т при 0 ? Т ? 750 ?C (4.21)

С(Т) = 5,8·10⁶ - 430· Т при Т > 750 ?C (4.22)

Данная аппроксимация представлена в графическом виде на рисунке 4.3

Находим температуру смены аппроксимации:

3,1·10⁶ + 1668· Т_са = 5,8·10⁶ - 430· Т_са

Т_са = 1287 К

Находим параметр b₂, который является коэффициентом в аппроксимации приведенного коэффициента теплоотдачи при Г.У. III рода.

b₂ = (Ь₂ - Ь₁)/ф (4.23)

где Ь₂,Ь₁ - коэффициенты теплопередачи в начале и конце нагрева, Вт/м²·К

Ь = Ь_рад + Ь_кон (4.24)

Ь_кон =50 Вт/м²·К - конвективная составляющая теплопередачи, см.раздел 3

Радиационная составляющая теплопередачи:

Ь_рад =, (4.25)

Принимаем температуру печи из условия Т_п = (50-100)?C + Т_м.к , К

Отсюда, Т_п = 1546 К

а) В начале нагрева

Ь_рад1 = = 216,74 Вт/м²·К,

Ь₁ = Ь_рад1 + Ь_кон = 216,74+50 = 266,74 Вт/м²·К

В конце нагрева

Ь_рад2 = = 674,74 Вт/м²·К,

Ь₂ = Ь_рад2 + Ь_кон = 674,74+50 = 724,74 Вт/м²·К

Тогда b₂ = (724,74 - 266,74)/5400 = 0,085 Вт/(м²·К/с)

Поскольку при нагреве углеродистой стали только 1 период нагрева, то b_К.₂ = 0

Ввод исходных данных в файл REZ1.for

см. приложение 1

Обозначение величин и соответствующих им идентификаторов

см. приложение 2

Расчет программы OL1.for

см. приложение 3

Результат в файле ROL1.wrf

см. приложение 4

Вывод: Рассчитав нагрева металла методом конечных разностей с помощью программы OL1.for, получили значения температур по сечению металла во времени, на основании чего, можем построить температурное поле металла, показанного на рисунке 4.4

нагревательная печь теплообмен горение

5. Тепловой баланс рабочего пространства

Цель: Составить тепловой баланс рабочего пространства и найти расход топлива.

Расход топлива на печь в рабочую смену определяется из уравнения теплового баланса:

В_н(Q_н^р + Q_тл + Q_вз - Q_ух ) + Q_экз = Q_м + Q_охл + Q_акк + Q_изл + Q_кл, (5.1)

В_н = [Q_м + Q_охл + Q_акк + Q_изл + Q_кл - Q_экз] / [Q_н^р + Q_тл + Q_вз - Q_ух], м³/с (5.2)

Приходные статьи:

1) Низшая теплота сгорания топлива

Q^н_р = 35338 кДж/м³ - (природного газа);

2) Физическая теплота топлива

Q_тл = t_тл • с_тл , (5.3)

где t_тл =20 ^оС - температура топлива;

с_тл - теплоёмкость топлива, кДж/м^{3 о}С. Значения теплоемкости для каждой составляющей продуктов горения принимаем при температуре t_тл =20 ^оС [3]

с_тл = (r_СО2 ·С _СО2 + r_Н2О · С _Н2О + r_N2 · С _N2 + r_О2^' · С _О2 ) = (0.0909 ·1.62 + 0.1815 · 1.4965 + 0.7185 · 1.299 + 0.009 · 1.3073 ) = 1,364 кДж/м^{3 о}С - теплоёмкость топлива;

Q_тл = 20•1,364=27.28 кДж/м³

3) Физическая теплота воздуха

Q_вз = L_д• t_вз • с_вз , (5.4)

где L_д =9,87 м³/м³ - действительное количество воздуха на горение;

t_вз =300 ^оС - температура подогретого воздуха;

с_вз = 1,32 кДж/м^{3 о}С - теплоёмкость воздуха;

Q_вз = 9,87•300•1,32 = 3908,52 кДж/м³

4) Тепло экзотермических реакций

Q_экз = 5650 • у • F , (5.5)

где 5650 кДж/кг - низшая теплота горения железа(тепловой эффект реакции окисления);

F - площадь обогреваемого металла, м².

При нагреве 21 заготовок с размерами 0,14х0,14х 0,47 м²:

F = F₀ + F_з = 2,05 + 2,92 = 4,97м²,

у_ср - средняя величина массы сгоревшего металла с обогреваемой поверхности заготовки за время нагрева, кг/(м²с). Для определения этого значения найдем:

а) Время нагрева принимаю равным ф = 5400 сек.и делим на 4 интервала.

б) Среднее значение температуры поверхности металла в интервале:

Т_ср.i = (5.6)

в) Квадрат величины угара за первый час нагрева:

, (5.7)

где С₁,С₂ - экспериментальные коэффициенты, зависящие от группы нагреваемой стали.

Для стали ст35 экспериментальные коэффициенты равны [4]:

С₁ = 2,746 ·10^-3

С₂ = 5,575 ·10^-3

г) Квадрат величины угара за весь период нагрева:

, (5.8)

где (ф_i - ф_i-1) - продолжительность отрезка времени, ч

д) квадрат величины угара за весь период нагрева, кг/м²:

, (5.9)

е) Величина угара за время нагрева, кг/м²:

, (5.10)

ж) Среднее значение величина угара в процессе нагрева, кг/м²с:

, (5.11)

Данные расчета сводим в таблицу 5.1

Таблица 5.1

Расчет угара металла

ф, с	ф, с	Тср,i, К				, кг/м2	, кг/м2с
720	0,2	739	0,169	0,0338	20,21	4,45	0,00124
2160	0,6	1154	0,622	0,373
3600	1	1368	5,635	5,635
5400	1,5	1473	10,119	14,167

Q_экз = 5650•0,00124•4,97 = 34,82 кВт

Расходные статьи:

5) Тепло, затраченное на нагрев металла

Q_м = G_м[с_ср.к • Т_ср.к - с_ср.н • Т_ср.н] , (5.12)

где G_м =980 кг/ч = 0,272 кг/с - производительность печи;

c_ср.к = 0,659 кДж/кг К- теплоёмкость металла при температуре Т_ср.к ?C [1];

c_ср.н= 0,486 кДж/кг К- теплоёмкость металла при температуре Т_ср.н ?C[1];

Т_ср.к = 1192 ^оС - средняя по сечению металла температура в конце нагрева;

Т_ср.н = 20 ^оС - средняя по сечению металла температура в начале нагрева;

Q_м = 0,272[0,659 • 1192 - 0,486 • 20] = 211,02 кВт

6) Потери тепла с уходящими газами

Q_ух = V_ух • t_ух • с_ух , (5.13)

где V_ух =10,87 м³ - объём уходящих газов;

t_ух =1000 ^оС - температура уходящих газов;

Состав уходящих газов: СО₂ - 9,09%, Н₂О - 18,15%, N₂ - 71,85%, О₂ -0,91%, тогда теплоемкость будет[3]:

СО₂: 2,22 • 0,0909 = 0,202

Н₂О: 1,71 • 0,1815 = 0,311

При тем-ре 1000 ^оС => с_ух=1,525 кДж/м^{3 о}С

N₂: 1,39 • 0,7185 = 0,999

О₂: 1,48 • 0,0091 = 0,013

Q_ух = 10,87•1000•1,525 = 16576,8 кДж/м³

7) Тепло, уносимое с охлаждающей водой

Q_охл = G_охл? Дt_охл• с_охл , (5.14)

где G_охл- расход охлаждающей воды, м³/с. Принимаем расод воды из условия, что на 100 кг/ч производительности приходится 300 кг/ч воды.

Тогда,

G_охл = = 0,817 м³/с;

Дt_охл = 30 ^оС - разность температур охлаждающей воды на входе и выходе;

с_охл = 4,2 кДж/м^{3 о}С - теплоёмкость охлаждающей воды;

Q_охл = 0,817•30•4,2 = 102,94 кВт

8) Потери тепла излучением через открытые окна печи

Q_изл = 5,67•10^-8• Т⁴_п• F_отв? ш ? Ц , (5.15)

где Т_п = 1546 К - температура печи;

F_отв = 0,6•0,9 = 0,54 м² -площадь загрузочного окна;

ш- коэффициент диафрагмирования. Принимаем ш = 0,5 [3];

Ц - доля времени, в течение которого окно открыто. Принимаем Ц = 0,3 к 1 часу [3];

Q_изл = 5,67•10^-8•1546⁴•0,54•0,5•(0,3/3600) = 11,03 кВт

9) Потери тепла теплопроводностью через обмуровку печи

Q_кл = , (5.16)

где Ь_вн, Ь_н - коэффициенты конвективной теплоотдачи на внутренней и наружной поверхности кладки, кВт/м²К ;

Т_г Т_н - температура газа в печи и воздуха в цехе, ^оС

л_i - коэффициент теплопроводности i-ого слоя кладки, Вт/м ^оС

F_кл.вн F_кл.н - площадь внутренней и наружной поверхности кладки, м²

Определяем отдельно потерю тепла через свод, стены и под:

Задаемся значениями конвективной теплоотдачи от газа к внутренней поверхности кладки и от наружной поверхности кладки в цех. Так как значение Ь_вн велико, следовательно, 1/ Ь_вн очень мало, то им можно пренебречь. А значение Ь_н принимаем равным 10 Вт/м²К.

1) Для свода принимаем двухслойную футеровку:

- Корундовый легковес КЛ-1,3 д₁ = 232 мм - толщина изоляционного слоя, л₁ = 0,84 - 0,00035t - теплопроводность изоляции при средней температуре на слое =>при Т_ср = 1438К л₁ = 0,337 Вт/мК

- Диатомовая засыпка д₂ = 232 мм- толщина изоляционного слоя, л₂ = 0,1 +0,000075t - теплопроводность изоляции при средней температуре на слое => при Т_ср = 873К

л₂ = 0,195 Вт/мК

д_св = д₁ + д₂ = 232+232 =464 мм

F_кл.вн = B·L = 1.78·1.81 = 3.22 м² - внутренняя площадь кладки,

F_кл.н = (B+ 2·д_ст)·(L+2·д_ст) = (1,78+2·0,564)·(1,81+2·0,564) = 8,54 м² - наружная площадь кладки

Q_св = = 3,47 кВт

2) Для стен принимаем трехслойную футеровку:

- Корундовый легковес КЛ-1,3 д₁ = 232 мм - толщина изоляционного слоя, л₁ = 0,84 - 0,00035t - теплопроводность изоляции при средней температуре на слое =>при Т_ср = 1438К л₁ = 0,337 Вт/мК

- Шамотно-волокнистые плиты ШВП-350 д₂ = 233 мм, => при Т = 1223К л₂ = 0,172 Вт/мК - теплопроводность изоляции при средней температуре на слое

- Минеральная вата д₃ = 100 мм, => при Т = 453К л₃ = 0,085 Вт/мК - теплопроводность изоляции при средней температуре на слое

д_ст = д₁ + д₂ + д₃ = 232+232+100 =564 мм

F_кл.вн = 2·B·H+2·H·L = 2·1.78·1.1+2·1.1·1.81 = 7.9 м² - внутренняя площадь кладки,

F_кл.н = 2·(B+ 2·д_ст)·(H+ д_св+ д_под)+2·(H+ д_св+ д_под)·(L+2·д_ст) = 2·(1.78+ 2·0.564)·(1.1+ 0.464+ 0.464)+2·(1.1+ 0.464+ 0.464)·(1.81+2·0.564) = 23,71 м² - наружная площадь кладки

Q_ст = = 5,41 кВт

3) Для пода принимаем двухслойную футеровку:

- Хромопериклаз ПХСП д₁ = 232 мм - толщина изоляционного слоя, л₁ = 2,78 + 0,00087t - теплопроводность изоляции при средней температуре на слое => при Т = 1438К л₁ = 4,03 Вт/мК

- Шамотно-волокнистые плиты ШВП-350 д₂ = 233 мм, => при Т = 1223К л₂ = 0,172 Вт/мК - теплопроводность изоляции при средней температуре на слое

д_св = д₁ + д₂ = 232+232 =464 мм

F_кл.вн = B·L = 1.78·1.81 = 3.22 м² - внутренняя площадь кладки,

F_кл.н = (B+ 2·д_ст)·(L+2·д_ст) = (1,78+2·0,564)·(1,81+2·0,564) = 8,54 м² - наружная площадь кладки

Q_под = = 4,56 кВт

Q_кл = 3,47+5,41+4,56 =13,44 кВт

10) Потери тепла через аккумуляцию печи отсутствует, т.к. печь работает в стационарном режиме.

Тогда,

В_н = [211,02+102,94+11,03+13,44-34,82] / [35338+3908,52+27,28-16576,8] = 0,0134 м³/с

Для учета потерь, неучтенных в тепловом балансе, расход топлива, полученный из уравнения (7.2), умножается на коэффициент (1,1 - 1,15)

В_н = В_н · 1,12 = 0,0134 · 1,12 = 0,015 м³/с

Найдем коэффициент полезного действия:

КПД = (5.17)

КПД = = 39,81 %

Найдем коэффициент использования топлива:

КИТ = (5.18)

КИТ = = 64,23%

Вывод: Составив тепловой баланс рабочего пространства и найдя расход топлива, можно выбрать горелку и скорректировать параметры внешнего теплообмена.

6. Выбор горелочного устройства

Расход газа на печь составляет В = 0,015 м³/с = 54 м³/час

По расходу газа определяем мощность, требуемая для поддержания данного расхода:

N = B · Q_н^р, (6.1)

где Q_н^р = 35340 кДж/м³ - низшая рабочая теплота сгорания топлива (3.10)

N = 0,015 · 35340= 530 кВт

По мощности выбираем тип и количество горелок [6]:

Выбираем две горелки с мощностью N = 270 кВт

Обозначение:

Газовые горелки типа ГДУВ

7. Выбор и расчет рекуператора

Цель: Выбрать и рассчитать рекуператор для использования вторичного энергоресурса - тепла уходящих газов.

При температуре дымовых газов выше 900?C основное количество тепла отдается излучением, поэтому на печи устанавливаем щелевой радиационный рекуператор, подогревающий воздух до температуры 300?C.

Щелевой радиационный рекуператор состоит из двух цилиндров, сваренных из листов жаропрочной стали. По внутреннему цилиндру проходят дымовые газы, а в кольцевой щели между внутренним и наружным цилиндром проходит воздух. Для уменьшения потерь тепла в окружающую среду наружный цилиндр покрыт теплоизоляцией. Для обеспечения равномерности распределения потока нагреваемого воздуха в кольцевой щели между цилиндрами устанавливают направляющие перегородки, которые приварены к внутреннему цилиндру, что уменьшает его температуру металла и, следовательно, способствует теплоустойчивости.

1 Исходные данные для расчета рекуператора:

- Объем нагреваемого воздуха при входе в рекуператор, м³/ч:

V_в = L_д · В_н (7.1)

где L_д - действительный объем воздуха на горение, м³/м³

В_н - расход топлива, м³/ч

V_в = 9,87 · 54 = 533 м³/ч

- Объем нагреваемых дымовых газов при входе в рекуператор, м³/ч:

V_д = V_пг · В_н (7.2)

где V_д - объем продуктов горения, м³/м³

V_д = 10,87 · 54 = 587 м³/ч

- Состав дымовых газов в процентах (1.9):

r_СО2 = 9,09% - процентный состав углекислого газа в продуктах горения

r_Н2О = 18,15% - процентный состав водяных паров в продуктах горения

r_N2 = 71,85% - процентный состав азота в продуктах горения

r_О2^' = 0,91% - процентный состав кислорода в продуктах горения

- Температура воздуха, входящего в рекуператор t_в^` = 20?C

- Температура воздуха, выходящего из рекуператора t_в^`` = 300?C

- Температура дымовых газов, входящих в рекуператор t_д^` = 1000?C

7.2 Определение размеров рекуператора

Конструктивная схема рекуператора представлена на рисунке 7.1

Скорость дымовых газов в рекуператоре принимаем щ_д = 0,3 м/с [7], при этом скорость дымовых газов по формуле равна:

щ_д =, (7.3)

Отсюда f_д = , (7.4)

где f_д - живое сечение для прохода дымовых газов, м²

Конструктивная схема рекуператора f_д = = 0,544 м²

Внутренний диаметр трубы для прохода продуктов горения:

D₁ = , (7.5)

D₁ = = 0,832 м

Наружный диаметр внутреннего цилиндра:

D₂ = D₁ + 2·д₁, (7.6)

д₁ - толщина пластины внутреннего цилиндра, м. Принимаем д₁ = 0,008 м [7]

Тогда,

D₂ = 0,832 + 2·0,008 = 0,848 м

Принимаем скорость движения воздуха в рекуператоре щ_в ? 10 м/с из-за необходимости снижения аэродинамических потерь на пути воздуха, в соответствии с чем выбираем следующие его размера [7]:

D4 = 0,898 м, наружный диаметр кольцевого канала для прохода воздуха,

д₂ = 0,005 м, толщина пластины внешнего цилиндра,

D3 = 0,888 м, внутренний диаметр кольцевого канала для прохода воздуха.

Отсюда,

dш = 0,02 м, ширина кольцевого канала для прохода воздуха.

Тогда, живое сечение канала для прохождения воздуха:

f_в = , (7.7)

f_в = = 0,055 м²,

Скорость воздуха в рекуператоре найдем по формуле:

щ_в =, (7.8)

щ_в == 2,7 м/с

Далее найдем энтальпию воздуха перед и после рекуператора:

, (7.9)

где t_в^` = 20?C - температура воздуха перед рекуператором,

С_в^{`</sup> = 1,302 кДж/(м<sup>3</sup>?C)- объемная теплоемкость воздуха перед рекуператором при температуре t<sub>в</sub><sup>`} = 20?C [1]

, (7.10)

где t_в^`` = 300?C - температура воздуха после рекуператора,

С_в^{``</sup> = 1,32 кДж/(м<sup>3</sup>?C)- объемная теплоемкость воздуха после рекуператора при температуре t<sub>в</sub><sup>``} = 300?C [1]

Отсюда,

= 3855 Вт

= 58630 Вт

Количество тепла, получаемое воздухом в рекуператоре:

q_в = q_в^``- q_в^` (7.11)

q_в = 58630 - 3855 = 54775 Вт

Далее найдем энтальпию дымовых газов перед рекуператором:

, (7.12)

где t_д^` = 1000?C - температура дымовых газов перед рекуператором,

С_д^{`</sup> = 1,525 кДж/(м<sup>3</sup>?C)- объемная теплоемкость воздуха перед рекуператором при температуре t<sub>д</sub><sup>`} = 1000?C [1]

= 248660 Вт

Принимаем потери тепла рекуператором в окружающую среду 15% от тепла воздуха, полученного в рекуператоре [7]

Тогда дымовые газы должны отдать в рекуператоре тепла:

, (7.13)

= 64441 Вт

Отсюда, энтальпия дымовых газов на выходе из рекуператора

q_д^`` = q_д^`- Дq_д (7.11)

q_в = 248660 - 64441 = 184219 Вт

Далее найдем температуру дымовых газов на выходе из рекуператора:

Принимаем теплоемкость дымовых газов на выходе из рекуператора С_д^{``</sup> = 1,506 кДж/(м<sup>3</sup>?C)- считая, что температура t<sub>д</sub><sup>``} = 750?C [1]

Уточняем температуру по формуле:

t_д^`` =, (7.12)

t_д^`` == 750?C,

Принимаем в рекуператоре схему противоток

Схематичное изображение прямотока представлено на рисунке 7.2

t_в^` = 20?C t_в^`` = 300?C

t_д^`` = 750?C t_д^` = 1000?C

Тогда среднюю логарифмическую разность температур находим по формуле:

, (7.13)

где, ф_н - температурный перепад перед рекуператором, ?C

ф_к - температурный перепад после рекуператора, ?C

ф_н = t_д^` - t_в^``, (7.14)

ф_к = t_д^`` - t_в^`, (7.15)

Тогда,

ф_н = 1000 - 300 = 700?C

ф_к = 750 - 20 = 730?C

= 713?C

3 Определение коэффициента теплоотдачи на воздушной стороне

Средняя температура воздуха в рекуператоре:

, (7.16)

= 160?C

При этой температуре коэффициент кинематической вязкости и коэффициент теплопроводности [7]:

н = 30,22 · 10^-6 м³/с

л_в = 3,45 · 10^-2 Вт/мК

Далее определим среднюю скорость воздуха в рекуператоре при = 160?C

щ_в(Т) = щ_в · (1+), (7.17)

щ_в(Т) = 2,7 · (1+) = 4,28м/с

Определим периметр воздушного кольцевого канала:

S = р · (D₃ + D₂), (7.18)

S = 3,14 · (0,888 + 0,848662) = 5,45м

Приведенный диаметр:

d_э = , (7.19)

d_э = = 0,04 м

Для нахождения теплоотдачи воздуха, определим критерий Рейнольдса

Re = , (7.20)

Re = = 5665

Коэффициент теплоотдачи воздуха:

б_в = 0,023·Re^0.82·, (7.21)

б_в = 0,023·(5665)^0.82·= 23,7 Вт/м²?C

4 Определение коэффициента теплоотдачи на дымовой стороне

б_д = б_кон + б_луч (7.22)

где б_кон - коэффициент теплоотдачи конвекцией

б_луч - коэффициент теплоотдачи излучением

1) Определим средний коэффициент теплоотдачи конвекцией

Средняя температура дымовых газов в рекуператоре:

, (7.16)

= 875?C

При этой температуре коэффициент кинематической вязкости и коэффициент теплопроводности [7]:

н = 147,33 · 10^-6 м³/с

л_в = 8,94 · 10^-2 Вт/мК

Далее определим среднюю скорость дымовых газов в рекуператоре при = 160?C

щ_д(Т) = щ_д · (1+), (7.23)

щ_д(Т) = 0,35 · (1+) = 1,3м/с

Для нахождения теплоотдачи воздуха, определим критерий Рейнольдса

Re = , (7.24)

Re = = 7341

Коэффициент теплоотдачи конвекцией:

б_кон = б_граф·К_г, (7.25)

где б_граф - коэффициент теплоотдачи, определяемый графически [7],

К_г - поправочный коэффициент [7]

б_кон = 2,8·1,05= 2,94 Вт/м²?C

2) Определим средний коэффициент теплоотдачи излучением

Коэффициент теплоотдачи излучением от дымовых газов определяем отдельно для верхней и нижней части рекуператора, т.к. при высоких температурах изменения по высоте рекуператора значительны.

Для начала определим эффективную толщину излучающего слоя

S_эф = 0,9·D₁, (7.26)

S_эф = 0,9·0.832 = 0,75 м

Для СО₂ получим:

Р_со2· S_эф = 0,0909·0,75 = 0,068 атм.

Для Н₂О получим:

Р_н2о· S_эф = 0,1815·0,75 = 0,136 атм.

Определим степень черноты газа для нижней части рекуператора по номограммам [7] при температуре t_д^` = 1000?C

е_со2 = 0,083 е_н2о = 0,105 в = 1,1

Степень черноты газа

е_г^н = е_со2 + е_н2о· в, (7.27)

е_г^н = 0,083 + 0,105 · 1,1 = 0,199

Определим коэффициент излучения для низа рекуператора

, (7.28)

где, е_ст - коэффициент излучения стенки рекуператора. Принимаем равным 0,8 [7]

= 1,08Вт/м²К⁴

Для нахождения температуры стенки внизу рекуператора воспользуемся соотношением , [5]

T₀ = , (7.29)

T₀ = = 1770 К

а = , (7.30)

а = = 2,5

По таблице [7] находим значение отношения и определяем Т_ст

Т_ст = Т₀ · 0,62 = 1770 · 0,62 = 1097 К = 824?C

Далее находим удельный тепловой поток:

, (7.31)

= 90362 Вт/м²

Тогда, коэффициент теплоотдачи для нижней части рекуператора:

, (7.32)

= 513 Вт/м²?C

Определим степень черноты газа для верхней части рекуператора по номограммам [7] при температуре t_д^`` = 750?C

е_со2 = 0,093 е_н2о = 0,13 в = 1,1

Степень черноты газа

е_г^в = е_со2 + е_н2о· в, (7.33)

е_г^в = 0,093 + 0,13 · 1,1 = 0,236

Определим коэффициент излучения для верха рекуператора

, (7.34)

где, е_ст - коэффициент излучения стенки рекуператора. Принимаем равным 0,8 [7]

= 1.27 Вт/м²К⁴

Для нахождения температуры стенки вверху рекуператора воспользуемся соотношением , [7]

T₀ = , (7.35)

T₀ = = 880 К

а = , (7.36)

а = = 0,37

По таблице [5] находим значение отношения и определяем Т_ст

Т_ст = Т₀ · 0,83 = 880 · 0,83 = 730К = 457?C

Далее находим удельный тепловой поток:

, (7.37)

= 4010 Вт/м²

Тогда, коэффициент теплоотдачи для нижней части рекуператора:

, (7.38)

= 13,7 Вт/м²?C

Среднее значение коэффициента теплоотдачи излучением находим как среднюю логарифмическую величину

, (7.39)

= 138 Вт/м²?C

Учитывая излучение предрекуператорного пространства и принимая предварительное отношение Н/D = 2, находим увеличение излучения на 230% [5]

Тогда, = 166 Вт/м²?C

Общий коэффициент теплоотдачи на дымовой стороне по формуле (7.22):

б_д = 2,94 + 166 = 169 Вт/м²?C

Коэффициент теплоотдачи от дымовых газов к воздуху:

к = , (7.40)

к = = 20,8 Вт/м²?C

Поверхность нагрева рекуператора:

F = , (7.41)

где q_в = 54775 Вт - количество тепла, получаемое воздухом в рекуператоре по (7.11)

= 713?С - средняя логарифмическая разность температур по (7.13)

F = = 3,7 м²

При принятом D₁ высота рекуператора должна быть:

Н = , (7.42)

Н = = 1,4 м

Учитывая недостаточно полное использование поверхности нагрева в местах входа воздуха в рекуператор и выхода из него, принимаем высоту рекуператора Н = 1,6 м

5 Максимальная температура стенки

Температура будет максимальна в нижней части стенки рекуператора, т.к. в этом месте максимальный коэффициент теплоотдачи на дымовой трубе и температура газов.

Для определения температуры стенки [5] найдем соотношение б_в/б_д:

= =0,14

Отсюда, = 0,95,

Следовательно,

t_ст^мах = 0,95 · (t_д^` - t_в^{``</sup>) + t<sub>в</sub><sup>``}, (7.43)

t_ст^мах = 0,95 · (1000 - 300^`) + 300 = 965?C

Выбираем хромоникелевую сталь Х23Н13, с t_пред = 1050?C

Вывод: Выбрали радиационный щелевой рекуператор, который используя тепло уходящих газов подогревает воздух до температуры 300?C и рассчитали его.

Приложение 1

Ввод исходных данных в файл REZ1.for

7

2

3

4

.540e+04

.103e+03

.20e-01

.7630e+02

-.11e-02

.540e-06

.000e+00

.293e+03

.1287e+04

.3128e+07

.1668e+04

.5806e+07

-.430e+03

.293e+03

.0e+00

.0e+00

.293e+03

.0e+00

.0e+00

.0e+00

.0e+00

.0e+00

.0e+00

.0e+00

.0e+00

.5400e+04

.0e+00

.0e+00

.0e+00

.0e+00

.0e+00

.0e+00

.26674e+03

.0850e+00

.0e+00

.1546e+04

.0e+00

.0e+00

Приложение 2

Обозначение величин и соответствующих им идентификаторов в программе “Расчет температурного поля пористой пластины с фильтрацией теплоносителя”

№ п/п	Наименование величины	Обозна-чение	Иденти-фикатор	Размерность	Числен. значение
1	2	3	4	5	6
	Целые
1	Число пространственных узлов расчетной сетки	N	N	-	7
2	Параметры, определяющие род граничных условий: - в плоскости х = 0 - в плоскости х = R		КТ1 КТ2	- -	2 3
3	Счетчик, показывающий, через ка-кое число шагов по времени резуль-таты расчета выдаются на печать		К	-	4
	Действительные
1	Время нагрева пластины	ф	FOK	с	5400
2	Шаг по времени	Дф	DFO	с	103
3	Шаг расчетной сетки по пространственной координате	Дх	Dx	м	0,02
4	Эффективный коэффициент теплопроводности тела	л0	FL0	Вт/м2К	76,3
5	Коэффициенты в аппроксимации л(Т)	р1 р2	р1 р2	- -	-0,0011 5,4·10-7
6	Параметр учитывающий фильтра-цию продуктов горения	b	BB	Вт/м2град	0
7	Начальная температура тела	Т0	Т0	К	293
8	Температура смены аппроксимации С(Т)	Тса	ТSA	К	1287
9	Эффективная начальная тепло-емкость тела в области Т? Тса	С0.1	FC01	Дж/м3К	3,128·106
10	Коэффициент в аппроксимации теплоемкости в области Т? Тса	b0.1	BC1	-	1668
11	Эффективная начальная тепло-емкость тела в области Т> Тса	С0.2	FC02	Дж/м3К	5,806·106
12	Коэффициент в аппроксимации теплоемкости в области Т> Тса	b0.2	BC2	-	-430
13	Температура в плоскости х = 0 в начале нагрева для решения задачи при Г.У. I рода	Т1	Т1	К	293
14	Параметры в аппроксимации Т(0,ф)	h1 h2	H1 H2	K/c K/c	0 0
15	Температура в плоскости х = R в начале нагрева для решения задачи при Г.У. I рода	Т2	Т2	К	293
16	Параметры в аппроксимации Т(R,ф)	h3 h4	H3 H4	K/c K/c	0 0
17	Коэффициенты в аппроксимации теплового потока q(R,ф) для реше-ния задачи при Г.У. II рода	А0 А1 А2	А0 А1 А2	Вт/м2 Вт/м2 Вт/м2	0 0 0
18	Коэффициенты в аппроксимации теплового потока q(0,ф) для реше-ния задачи при Г.У. II рода	А3 А4 А5	А3 А4 А5	Вт/м2 Вт/м2 Вт/м2	0 0 0
19	Время первого периода нагрева для решения задачи при Г.У. III рода	ф1	FON	с	5400
20	Коэффициент теплоотдачи в начале нагрева на поверхности х = 0 для решения задачи при Г.У. III рода	Ь01	АL1	Вт/м2К	0
21	Коэффициенты в аппроксимации Ь1(ф): - в первом периоде нагрева - во втором периоде нагрева	b1 bк1	В1 ВК1	Вт/м2Кс Вт/м2Кс	0 0
22	Начальная температура газа на поверхности х = 0 для решения задачи при Г.У. III рода	Тг.0.1	ТG1	К	0
23	Коэффициенты в аппроксимации Tг.1(ф): - в первом периоде нагрева - во втором периоде нагрева	bг.1 bгк1	ВG1 ВGК1	К/с K/c	0 0
24	Коэффициент теплоотдачи в начале нагрева на поверхности х = R для решения задачи при Г.У. III рода	Ь02	АL2	Вт/м2К	266,74
25	Коэффициенты в аппроксимации ў2(ф): - в первом периоде нагрева - во втором периоде нагрева	b2 bк2	В2 ВК2	Вт/м2Кс Вт/м2Кс	0,085 0
26	Начальная температура газа на поверхности х = R для решения задачи при Г.У. III рода	Тг.0.2	ТG2	К	1546
27	Коэффициенты в аппроксимации Tг.2(ф): - в первом периоде нагрева - во втором периоде нагрева	bг.2 bгк2	ВG2 ВGК2	К/с K/c	0 0

Приложение 3

Расчет программы OL1.for

program ol1

dimension t(20,2),a(20),b(20),c(20),f(20),ap(20),bp(20)

open(10,file='rez1.for',status='old')

c 1. ОПИСАНИЕ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ.

read (10,30)n,kt1,kt2,k

30 format (i3)

open(6,file='rol1.wrf')

write(6,37)

37 format(5x,'ПРОГРАММА OL1')

write (6,31)n,kt1,kt2,k

31 format (4(i4))

read (10,32)fok,dfo,dx,fl0,p1,p2,bb,t0,tsa,fc01,bc1,fc02,bc2,t1,

*h1,h2,t2,h3,h4,a0,a1,a2,a3,a4,a5,fon,al1,b1,bk1,tg1,bg1,bgk1,al2,

*b2,bk2,tg2,bg2,bgk2

32 format (e12.7)

write (6,33)fok,dfo,dx,fl0,p1,p2,bb,t0,tsa,fc01,bc1,fc02,bc2,t1,

*h1,h2,t2,h3,h4,a0,a1,a2,a3,a4,a5,fon,al1,b1,bk1,tg1,bg1,bgk1,al2,

*b2,bk2,tg2,bg2,bgk2

33 format (4e17.7)

do 1 j=1,2

1 t(i,j)=0.

do 2 i=1,20

2 t(i,1)=t0

do 3 i=1,20

a(i)=0.

b(i)=0.

c(i)=0.

f(i)=0.

ap(i)=0.

3 bp(i)=0

fo=dfo

k1=0

c write (6,4)

c 4 format('ПРЯМАЯ ПРОГОНКА')

c 2. ПРЯМАЯ ПРОГОНКА

24 j=1

n1=n-1

do 5 i=2,n1

if(t(i,j)-tsa) 41,41,42

41 fc0=fc01+bc1*t(i,j)

go to 43

42 fc0=fc02+bc2*t(i,j)

43 a(i)=1./dx**2*fl0*(1.+p1*(t(i+1,j)+t(i,j))/2.+ p2*((t(i+

*1,j)+t(i,j))/2.)**2)+bb/(dx*2.)

b(i)=fc0/dfo+1./dx**2*fl0*(1.+p1*(t(i+1,j)+t(i,j))/2.+

*p2*((t(i+1,j)+t(i,j))/2.)**2+1.+p1*(t(i,j)+t(i-1,j))/2.

*+p2*((t(i,j)+t(i-1,j))/2.)**2)

c(i)=1./dx**2*fl0*(1.+p1*(t(i,j)+t(i-1,j))/2.+p2*((t(i,

*j)+t(i-1,j))/2.)**2)-bb/(dx*2.)

5 f(i)=t(i,j)*fc0/dfo

c write (6,6)(a(i),i=2,n1),(b(i),i=2,n1),(c(i),i=2,n1),

c *(f(i),i=2,n1)

6 format(2x,3e16.7)

if (kt1-1) 7,8,7

8 t(1,j+1)=t1+h1*fo+h2*fo**2

i=2

ap(i)=a(i)/b(i)

bp(i)=(c(i)*t(i-1,j+1)+f(i))/b(i)

go to 40

7 if (kt1-2) 10,9,10

9 q1=a3+a4*fo**(1./2.)+a5*fo

i=2

ap(i)=(a(i)-c(i)/3.)/(b(i)-4.*c(i)/3.)

bp(i)=(f(i)+c(i)*q1*dx/(1.5*fl0*(1.+p1*(t(i+1,j)+t(i,j))/2.

*+p2*((t(i+1,j)+t(i,j))/2.)**2)))/(b(i)-4.*c(i)/3.)

goto 40

10 if(fo-fon) 47,47,48

47 tg1=tg1+bg1*dfo

al1=al1+b1*dfo

goto 49

48 tg1=tg1+bgk1*dfo

al1=al1+bk1*dfo

49 i=2

ap(i)=(a(i)-.5*c(i)*fl0*(1.+p1*(t(i+1,j)+t(i,j))/2.

*+p2*((t(i+1,j)+t(i,j))/2.)**2)/(1.5*fl0*(1.+p1*(t(i+1,j)

*+t(i,j))/2.+p2*((t(i+1,j)+t(i,j))/2.)**2)+al1*dx))/(b(i)

*-2.*c(i)*fl0*(1.+p1*(t(i+1,j)+t(i,j))/2.+p2*((t(i+1,j)+

*t(i,j))/2.)**2)/(1.5*fl0*(1.+p1*(t(i+1,j)+t(i,j))/2.+

*p2*((t(i+1,j)+t(i,j))/2.)**2)+al1*dx))