熱能轉(zhuǎn)換與利用計(jì)劃書

1、<p>　　熱能轉(zhuǎn)換與利用計(jì)劃書</p><p>　　一、設(shè)計(jì)方案1、冷卻工藝布置圖2、設(shè)計(jì)背景：線材在出吐絲機(jī)到集卷筒過(guò)程中經(jīng)過(guò)斯太爾摩冷卻線進(jìn)行冷卻，其冷卻速度按CCT冷卻曲線降溫，熱量散失比較大，現(xiàn)設(shè)計(jì)一種熱能回收裝置回收利用。3、設(shè)計(jì)方案：現(xiàn)選用風(fēng)罩空冷對(duì)其冷卻回收熱能，線材吐絲溫度為865℃，冷卻到常溫25℃，空氣從20℃進(jìn)入風(fēng)罩，以700℃出風(fēng)罩，高溫空氣加以利用。二、設(shè)計(jì)流程

2、 1、確定線材冷卻前后的溫度及空氣加熱前后的溫度2、按等溫降將冷卻過(guò)程分成若干段3、根據(jù)線材日產(chǎn)量、冷卻溫差、平均比容得到日產(chǎn)熱量4、依據(jù)3得到的熱量假設(shè)完全被空氣換熱，算出理論空氣量5、從CCT曲線上確定每段降溫時(shí)間及總時(shí)間。6、以冷卻線長(zhǎng)度和降溫時(shí)間算得輥道速度和每段長(zhǎng)度。7、根據(jù)日產(chǎn)量得到每段線材質(zhì)量及放熱量Φ’8、已知線材參數(shù)得到換熱面積A9、假設(shè)每段放熱量由對(duì)流換熱吸收，由以下流程計(jì)算：有公式：Re

3、=ul/λ Nu=CRenPr1/3  h=λ×Nu/l  Φ=hAΔt否設(shè)流速  u→Re→Nu→h→Φ→Φ=Φ’？ ↓是流速u正確10、由流量、流速、輥道寬度確定風(fēng)罩高度。11、確定每段風(fēng)罩高度。12</p><p>　　冷鐓鋼絲又稱鉚螺鋼絲或冷頂鍛鋼絲, 主要用于制造螺栓、螺釘、螺柱、螺母和鉚釘?shù)染o固件,

4、 近年來(lái)逐步擴(kuò)大到電器、照相機(jī)、紡織器材、冷凍機(jī)等領(lǐng)域, 應(yīng)用范圍廣。采用冷鐓的方法生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)件, 變形速度快、變形程度大、變形不均勻、尺寸精度要求高, 因此冷鐓鋼絲用鋼材首先必須有良好的塑性、尺寸精度和內(nèi)在品質(zhì), 從冶煉到鋼絲生產(chǎn)各環(huán)節(jié)必須嚴(yán)格控制工藝操作, 才能生產(chǎn)出品質(zhì)穩(wěn)定的鋼絲。鑒于冷鐓鋼具有的良好經(jīng)濟(jì)效益, 廣泛的用途,新鋼公司對(duì)冷鐓鋼SWRCH22A 進(jìn)行了開(kāi)發(fā)生產(chǎn)。</p><p>　　表1 SWRC

5、H22A 成分控制</p><p>　　設(shè)計(jì)條件: 鋼種 SWRCH22A(R) </p><p><b>　　冷卻分段：</b></p><p>　　比熱容（kj/kg.k） 冷卻時(shí)間（s）</p><p>　　第一段 880 830 50 0.688175 104.16 </p&g

6、t;<p>　　第二段 830 780 50 0.665975 136.5</p><p>　　第三段 780 730 50 0.6364 97.21</p><p>　　第四段 730 680 50 0.6058 77.47</p><p>　　第五段 680

7、 630 50 0.5837 64.72</p><p>　　第六段 630 580 50 0.5668 55.44</p><p>　　第七段 580 530 50 0.5502 48.18 </p><p>　　第八段 530 480 50 0.5353

8、 42.22</p><p>　　第九段 480 430 50 0.5244 37.16</p><p>　　第十段 430 380 50 0.5157 32.74</p><p>　　總的冷卻時(shí)間 t=695.78s</p><p>　　計(jì)算產(chǎn)量 、速度、風(fēng)速等</p&g

9、t;<p>　　設(shè)管道長(zhǎng)度：L=146.1138m</p><p>　　速度 ：v= L／t=146.1138／695.78=0.21m／s</p><p>　　設(shè)鋼筋直徑：d=6mm</p><p><b>　　管道寬：b=2m</b></p><p>　　鋼筋之間的距離：l=4cm</p>

10、<p>　　圈數(shù)：n=(146.1138-2)／0.04=3603圈</p><p>　　線材密度：7850 kg／</p><p>　　日產(chǎn)量：2*3.14*（0.006／2）*3.14*3603*3600*24／695.78=623314.92kg</p><p>　　風(fēng)量：q=cmt(ct-ct)=0.587225*623314.92*(880-3

11、80)／(668.4-30.15)=286741.9537m</p><p>　　每秒風(fēng)量：286741.9537／3600*24=3.412kg／s</p><p><b>　　第一段的計(jì)算</b></p><p>　　長(zhǎng)度：l=vt=0.21*32.74=6.8754m</p><p>　　圈數(shù)：n=l／l*n=6.

12、8754／146.1138*3603=169.539</p><p>　　換熱面積：A=πdnπD=3.14*2*169.539*3.14*0.006=20.059m</p><p><b>　　對(duì)鋼錠：</b></p><p>　　m=7.214*32.74=236.186kg</p><p>　　E=mct=236.

13、186*0.51565*50*1000=6089474.8</p><p>　　E=E／t=6089.4748／32.74=185.995</p><p><b>　　對(duì)空氣：</b></p><p>　　進(jìn)口溫度：t=30℃ p=0.703</p><p><b>　　E’==hA</b><

14、;/p><p>　　H=185.995／63.8166[(380+430)／2-30]=7.57019</p><p>　　線材直徑設(shè)為d=6mm , 線圈直徑 D=2m</p><p>　　=[(t+t)／2 +20]／2=212.5℃</p><p><b>　　查附錄5得出：</b></p><

15、;p><b>　　=4.015</b></p><p>　　N=hd／=7.57019*0.006／4.015*0.01=1.131</p><p>　　Re=(N／0.664)=3.67469</p><p>　　u=Rev／l=3.67469*63.808／21.8736=10.7203m／s</p><p>

16、<b>　　空氣出口溫度：</b></p><p>　　t=／mCp+30=+30=3.31877*1000／236.186*1.06695+30=44℃</p><p>　　線材總的放熱量=日產(chǎn)量*線材平均比容*（880-830）=183013051949j</p><p><b>　　第一段：</b></p>

17、;<p>　　第一段質(zhì)量=冷卻時(shí)間*每秒產(chǎn)量=32.74*7.214=236.196kg</p><p>　　第一段的段長(zhǎng)=32.74*0.21=6.875m</p><p>　　第一段線材質(zhì)量=線材密度*線材體積=236.196kg</p><p>　　第一段線材體積=1064.169*（0.006／2）*2*3.14159=0.03m</p&

18、gt;<p>　　第一段線材理論放熱量=每段線材的質(zhì)量*線材比容*t=236.196*515.65*50=6089722.200j</p><p>　　第一段線材理論熱流量=第一段線材放熱量／冷卻時(shí)間=6089722.200／32.74=186002.511j</p><p>　　h =線材直徑*Nu*=0.006*Nu*=37.157</p><p>

19、;　　=h*每段線材面積*（347.5-30）=37.157*20.095*317.5=236645.675</p><p>　　空氣總質(zhì)量=每秒供風(fēng)量*32.74℃=2.843*32.74=93.087kg</p><p>　　空氣總流量=總質(zhì)量／密度=93.087／1.0165=91.576m／s</p><p>　　空氣每秒流量=91.576／32.74=2.

20、797m／s</p><p>　　空氣換熱后的溫度：=30℃+236645.675／（2.843+780）=136.707℃</p><p>　　三、計(jì)算熱損失及火用效率1、選用硅藻土轉(zhuǎn)作為絕熱材料      體積密度：ρ=0.55g/cm3      允許工作溫度

21、＜900℃      導(dǎo)熱系數(shù)λ=0.093+0.24×10-3t2、熱損失計(jì)算(1)分段均溫第一段tpj=(25+85)÷2=55(2)外部溫度設(shè)為20℃(3)內(nèi)外溫差Δt=55-20=35(4) λ=0.093+0.24×10-3×35=0.1062 W/(m2·k)(5)材料厚度設(shè)δ=0.

22、2m(6)熱流密度q=λ×Δt/δ q=0.1062×55÷0.2=18.585w/m2(7)風(fēng)罩表面積A=(2H+B)×lA=(2×0.029+4)×2.617=5.387m2(8)每段散熱流量Φ=AqΦ=5.387×18.585=100.122W(9)總熱損失Φ損=Φ1損+Φ2損+Φ3損+……+Φ13損Φ損=1479664.782w(1

23、0)總熱流量Φ熱=Φ1熱+Φ2熱+Φ3熱+……+Φ13熱Φ熱=2099465.417w(10)損失率η損=Φ損/Φ熱×100％η損=1479664.782÷6133516.979×100％=24.1</p><p><b>　　七、設(shè)計(jì)感想</b></p><p>　　經(jīng)過(guò)十余天的奮戰(zhàn)，終于完成了一個(gè)還算可以的設(shè)計(jì)，這幾天我過(guò)的很充

24、實(shí)，是我大學(xué)生活里繼兩次實(shí)習(xí)后又一次最充實(shí)的生活，看著自己的勞動(dòng)成果，心里有種說(shuō)不出的感覺(jué)。畢竟自己的努力還算有所回報(bào)，我為自己的努力感到自豪，當(dāng)然我也認(rèn)識(shí)到了自己學(xué)習(xí)中的不足，看到了自己在運(yùn)用知識(shí)方面欠缺。</p><p>　　課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，發(fā)現(xiàn)，提出分析和解決實(shí)際問(wèn)題，鍛煉實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié)，是對(duì)學(xué)生實(shí)際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過(guò)程。本次課程設(shè)計(jì)是理論聯(lián)系實(shí)際的橋梁。是我們學(xué)習(xí)熱能回收裝

25、置設(shè)計(jì)的初步嘗試。通過(guò)課程設(shè)計(jì)是我們能綜合運(yùn)用專業(yè)課程的基本知識(shí)，并進(jìn)行融會(huì)貫通的獨(dú)立思考能力。在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成了指定的設(shè)計(jì)任務(wù)，從而得到了換熱器設(shè)計(jì)的初步訓(xùn)練，通過(guò)課程設(shè)計(jì)是我們更加深刻的了解了換熱器設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容，掌握了換熱器設(shè)計(jì)的程序和方法。培養(yǎng)了我們分析和解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力，同時(shí)通過(guò)課程設(shè)計(jì)還可以使我們樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想，培養(yǎng)實(shí)事求是，嚴(yán)肅認(rèn)真的工作態(tài)度，此外，通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)提高了我們一下方面的能力：1、熟悉查閱文獻(xiàn)資

26、料，搜索有關(guān)數(shù)據(jù)，正確選用公式。當(dāng)缺乏必要數(shù)據(jù)時(shí)，可自己通過(guò)假設(shè)和校核得到。2、綜合分析設(shè)計(jì)任務(wù)要求，確定工藝流程，用精煉的語(yǔ)言簡(jiǎn)潔的文字，清晰的圖表來(lái)表達(dá)自己的設(shè)計(jì)思想和計(jì)算結(jié)果，在這次課程設(shè)計(jì)中也使我們的同學(xué)關(guān)系更進(jìn)一步，是我們認(rèn)識(shí)到合作的重要性。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我通過(guò)查閱有關(guān)資料又與同學(xué)交流經(jīng)驗(yàn)并向老師請(qǐng)教等方式是自己學(xué)到了不少知識(shí)，知道了延遲型斯太爾摩控冷線可以</p><p>　　但在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中也