热能转换与利用项目计划书

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CCT冷却曲线降温，热量散失比较大，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865C,

冷却到常温25C，空气从20C进入风罩，以700C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CCT曲线上确定每段降温时间及总时间。

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①’

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：

有公式：

h=XX Nu/l ①=hAAt Re=ul/ 入Nu=CRenPr1/3

否

设流速U T R A Nu^hi①T①二①'？

J是

流速u正确

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CCT曲线

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SWRCH22A进行了开发生产。

表1 SWRCH22A成分控制

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01理

设计条件：钢种SWRCH22A(R) 冷却分段:

t 比热容(kj/kg.k ) 冷却

总的冷却时间t=695.78s

时间(s ) 第一段 880 830 50 第二段 830 780 50 第三段 780 730 50 第四段 730 680 50 第五段 680 630 50 第六段 630 580 50 第七段 580

530 50

第八段 530 480 50 第九段 480 430

50

0.688175 104.16 0.665975 136.5 0.6364

97.21

0.6058 77.47

0.5837 64.72

0.5668 55.44

0.5502 48.18

0.5353 42.22

0.5244 37.16

0.5157 32.74

三、计算产量、速度、风速等设管道长度：L =146.1138m

速度：v= L ／t=146.1138 ／695.78=0.21m ／s 设钢筋直径：d=6mm

管道宽：b=2m

钢筋之间的距离：l=4cm

圈数：n=(146.1138-2) ／0.04=3603 圈

线材密度：7850 kg ／3

日产量：2*3.14* (0.006 ／2) 2 *3.14*3603*3600*24 ／

695.78=623314.92kg

风量：

q =c p m t(c 1t 1-c 2 t 2)=0.587225*623314.92*(880-380)

／(668.4-30.15)=286741.9537m 3

每秒风量：286741.9537 ／3600*24=3.412kg ／s

第一段的计算

长度：l=vt=0.21*32.74=6.8754m

圈数：n=l 1／l*n=6.8754 ／146.1138*3603=169.539

换热面积：A= n dn n

D=3.14*2*169.539*3.14*0.006=20.059m 2

对钢锭：

m1 =7.214*32.74=236.186kg

E=m1c p t=236.186*0.51565*50*1000=6089474.8

E. =E／t 1=6089.4748 ／32.74=185.995

对空气：

进口温度：t 1=30C p r =0.703

E' = =hA t

H=185.995／63.8166[(380+430) ／2-30]=7.57019

线材直径设为d=6mm , 线圈直径D=2m

=[(t 1+t 2) /2 +20] /2=212.5 C

查附录5得出：

=4.015

N u =hd／=7.57019*0.006 ／4.015*0.01=1.131 Re=(N u /0.664 3 p「)。5=3.67469

6=Rev/1 “=3.67469*63.808 /21.8736=10.7203m /s 空气出口温度：

t 2= /mCp+30= t +30=3.31877*1000 /