热能转换与利用计划书

1 热能转换与利用计划书 一、设计方案 1、冷却工艺布置图 2、设计背景： 线材在出吐丝机到集卷筒过程中经过斯太尔摩冷却线进行冷却，其冷却速度按 量散失比较大，现设计一种热能回收装置回收利用。 3、设计方案： 现选用风罩空冷对其冷却回收热能，线材吐丝温度为 865 ，冷却到常温 25 ，空气从 20 进入风罩，以 700 出风罩，高温空气加以利用。 二、设计流程 1、确定线材冷却前后的温度及空气加热前后的温度 2、按等温降将冷却过程分成若干段 3、根据线材日产量、冷却温差、平均比容得到日产热量 4、依据 3得到的热量假设完全被空气换热，算出理论空气量 5、从 6、以冷却线长度和降温时间算得辊道速度和每段长度。 7、根据日产量得到每段线材质量及放热量 8、已知线材参数得到换热面积 A 9、假设每段放热量由对流换热吸收，由以下流程计算： 2 有公式： Re= h=Nu/l = 设流速 uuh=？ 是 流速 10、由流量、流速、辊道宽度确定风罩高度。 11、确定每段风罩高度。 12、计算空气出口温度 13、计算总的热损失和火用效率。 三、设计参数 已知钢材： 20#钢 线材冷却 3 冷镦钢丝又称铆螺钢丝或冷顶锻钢丝 , 主要用于制造螺栓、螺钉、螺柱、螺母和铆钉等紧固件 , 近年来逐步扩大到电器、照相机、纺织器材、冷冻机等领域 , 应用范围广。采用冷镦的方法生产标准件 , 变形速度快、变形程度大、变形不均匀、尺寸精度要求高 , 因此冷镦钢丝用钢材首先必须有良好的塑性、尺寸精度和内在品质 , 从冶炼到钢丝生产各环节必须严格控制工艺操作 , 才能生产出品质稳定的钢丝。鉴于冷镦钢具有的良好 经济效益 , 广泛的用途 ,新钢公司对冷镦钢 行了开发生产。 表 1 分控制 4 w ( C ) w( S i) w(M n) w ( P) w ( S ) w ( A l) 于 小于 于 于 、 设计条件 : 钢种 ) 二、 冷却分段： t 比热容（ kj/ 冷却时间（ s） 第一段 880 830 50 第二段 830 780 50 三段 780 730 50 四段 730 680 50 五段 680 630 50 六段 630 580 50 七段 580 530 50 第八段 530 480 50 九段 480 430 50 十段 430 380 50 的冷却时间 t=5 三、 计算产量 、速度、风速等 设管道长度： L =度 ： v= L t=s 设钢筋直径： d=6道宽： b=2m 钢筋之间的距离： l=4数： n=( 603圈 线材密度： 7850 3 日产量： 2* 2） 2 *603*3600*246 风量：qm=t(=880 (每秒风量： 3600*24=s 第一段的计算 长度： l=数： n= l*n=603=热面积： A= *对钢锭： =m1 t=0*1000=. =E 空气： 进口温度： 30 = = H=380+430) 2材直径设为 d=6, 线圈直径 D=2m t =( 2 +20 2= 查附录 5得出： =u= =7 s 空气出口温度： 0= t +30=0000=44 线材总的放热量 =日产量 *线材平均比容 *（ 880183013051949j 第一段： 第一段质量 =冷却时间 *每秒产量 =一段的段长 =一段线材质量 =线材密度 *线材体积 =一段线材体积 = 2） *2*第一段线材理论放热量 =每段线材的质量 *线材比容* t=0=一段线材理论热流量 =第一段线材放热量冷却时间=h =线材直径 * =u* = =h*每段线材面积 *（ 8 =气总质量 =每秒供风量 *=气总流量 =总质量密度 = s 空气每秒流量 = s 空气换热后的温度： =30 + 80）= 三、计算热损失及火用效率 1、选用硅藻土转作为绝热材料 体积密度： =许工作温度 900 导热系数 =0、热损失计算 (1)分段均温第一段 25+85)2=55 (2)外部温 度设为 20 (3)内外温差 t=555 (4) =05=(m2k) (5)材料厚度设 =9 (6)热流密度 q=t/ q=57)风罩表面积 A=(2H+B)l A=(2)8)每段散热流量 =9)总热损失 损 =1损 +2损 +3损 +13 损 损 =10)总热流量 热 =1热 +2热 +3热 +13 热 热 =10)损失率 损 =损 /热 100 损 =00 = 五、火用计算 将风罩出口的热空气把吹入热风炉的空气预热，热风炉进口风温为 300 ，风罩出口风温为 。如果不考虑热损失，则假设热风能将一定质量的冷风加热到 300 ，最终与其一起吹入热风炉。 c=1-() c =1-(300+273)/(73)= 初步计算得出热风的火用效率大致为 该热能回收装置将线材冷却放出的热量回收利用到加热冷空气并一 10 起吹入热风炉中。 七、设计感想 经过十余天的奋战，终于完成了一个还算可以的设计，这几天我过的很充实，是我大学生活里继两次实习后又一次最充实的生活，看着自己的劳动成果，心里有种说不出的感觉。毕竟自己的努力还算有所回报，我为自己的努力感到自豪，当然我也认识到了自己学习中的不足，看到了自己在运用知识方面欠缺 。 课程设计是培养学生综合运用所学知识，发现，提出分析和解决实际问题 ，锻炼实践能力的重要环节，是对学 11 生实际工作能力的具体训练和考察过程。本次课程设计是理论联系实际的桥梁。是我们学习热能回收装置设计的初步尝试。通过课程设计是我们能综合运用专业课程的基本知识，并进行融会贯通的独立思考能力。在规定的时间内完成了指定的设计任务，从而得到了换热器设计的初步训练，通过课程设计是我们更加深刻的了解了换热器设计的基本内容，掌握了换热器设计的程序和方法。培养了我们分析和解决工程实际问题的能力，同时通过课程设计还可以使我们树立正确的设计思想，培养实事求是，严肃认真的工作态度，此外，通过本次课程 设计提高了我们一下方面的能力： 1、熟悉查阅文献资料，搜索有关数据，正确选用公式。当缺乏必要数据时，可自己通过假设和校核得到。 2、综合分析设计任务要求，确定工艺流程，用精炼的语言简洁的文字，清晰的图表来表达自己的设计思想和计算结果，在这次课程设计中也使我们的同学关系更进一步，是我们认识到合作的重要性。 在设计过程中，我通过查阅有关资料又与同学交流经验并向老师请教等方式是自己学到了不少知识， 知道了 延迟型斯太尔摩控冷线可以较灵活的控制冷却工艺，根据各钢种的用途和性能要求，进行最佳的工艺配合，特别适用于要求轧后 缓慢冷却的低合金与合金类钢种，因而在新品种开 12 发领域有着广阔的前景。此外，采用斯太尔摩控冷工艺生产和开发的各种线材氧化铁皮少，在组织和性能上能较好地满足用户需要，使线材在后续加工中可省略热处理与酸洗工序，降低加工成本。 但在整个设计过程中 也经