《工业炉课程设计计算与实例》结合工程实际,详细论述了工业炉设计的主要步骤、典型的工业炉设计计算方法,突出应用性与实用性,特别重视学生综合知识的运用与解决复杂工程问题能力的培养。全书共分10章,内容包括概论、工业炉总体方案设计、工业炉工艺设计与计算、工业炉部件设计与选用、工业炉制图要点、工业炉安全与环保、工业炉工程概预算初步,以及具体的工业炉设计实例。
《工业炉课程设计计算与实例》可作为高等院校能源与动力工程专业课程设计、毕业设计的教学用书,也可供从事热能工程、环境保护、资源利用等工作的技术人员参考。
本书是根据能源与动力工程专业的教学大纲,在学生系统学习了“传热学”“流体力学”“燃料与燃烧”“耐火材料”“金属学与热处理”“材料力学”“工业炉窑热工及构造”等专业基础课和专业课的基础上,为使学生们能够综合连用这些理论,顺利进行工业炉设计、独立分析和解决工业炉的一般工程技术问题而编写的。
工业炉课程设计作为重要的实践教学环节,学生需要在有限的时间里完成工业炉相关的热工计算,建立初步的工程设计观,了解工程设计的规范,并运用计算机辅助软件进行设计图纸的绘制。因此,在这个实践教学环节中,有一本贯穿工程思维的完善的指导书是非常必要的。
国内外关于工业炉的设计多以工具书为主,这些工具书内容涵盖面很广,对于各种炉型和热工计算的介绍较宽泛,针对性不强,针对某一炉型的计算过程亦不系统,学生翻阅起来往往感觉无从下手。本教材在编写过程中,认真研究了国内外同类教材的长处和不足,以锻炼学生解决复杂工程问题能力为导向,遵照循序渐进的原则,通过“理解设计任务书→展开详细热工计算→合理进行设备选型→用绘图工具绘制炉型图”这一思路来组织本书的结构,并在这一过程中引入工程概预算、行业标准、设计规范、制造与施工、安全与环保等内容,使学生建立起工业炉项目运作的总体观,加深对工业炉系统的全面了解。
全书共分10章,第1章为工业炉课程设计概论,简要介绍了工业炉课程设计的目的及内容:第2章介绍了工业炉总体方案设计所需要思考的问题;第3章叙述了工业炉设计中热工计算的具体内容与计算方法;第4章介绍了工业炉部件设计与选用;第5章阐述了工业炉制图要点;第6章论述了与工业炉有关的安全与环保注意事项;第7章介绍了工业炉工程概预算的内容;第8章一第10章介绍了具体的工业炉设计实例。
本书的编写与出版获得武汉科技大学教材建设项目资助。在编写过程中得到了大连理工大学李本文教授的大力支持,以及东北大学与武汉科技大学能源与动力工程专业全体老师的热情帮助,在此一并谨致谢意!
由于编者水平有限,书中难免存在疏漏和不妥之处,敬请读者批评斧正。
1 概论
1.1 工业炉设计概述
1.2 工业炉课程设计的目的
1.3 工业炉课程设计的主要内容
2 工业炉总体方案设计
2.1 设计任务书
2.2 总体方案设计
2.2.1 炉型的确定
2.2.2 燃料的选择
2.2.3 燃烧装置的选择
2.2.4 换热装置的选择
2.2.5 供风与排烟系统
2.2.6 冷却系统的确定
2.2.7 工业炉机械化与自动控制
3 工业炉工艺设计与计算
3.1 工艺设计计算的一般步骤
3.2 燃料燃烧计算
3.2.1 燃料燃烧计算中的已知条件
3.2.2 燃料成分的换算
3.2.3 气体燃料混合配比及其成分计算
3.2.4 燃料低发热量的计算
3.2.5 空气消耗量、燃烧产物生成量及其成分的计算
3.2.6 燃料燃烧产物密度的计算
3.2.7 燃料理论燃烧温度的计算
3.2.8 燃料燃烧理论空气需要量和燃烧产物生成量经验计算
3.3 炉膛热交换计算
3.3.1 恒温炉膛对炉料辐射传热量的计算
3.3.2 恒温炉膛内导来辐射系数的计算
3.3.3 恒温炉膛砌体内表面温度的计算
3.3.4 周期式炉膛对炉料辐射传热量的计算
3.4 金属加热计算
3.4.1 金属加热基本概念
3.4.2 金属热物理性质
3.4.3 计算法确定金属加热与冷却时间
3.4.4 经验法确定金属的加热时间
3.5 炉子热平衡与燃料消耗量计算
3.5.1 连续加热炉炉膛热平衡
3.5.2 炉子区段热平衡
4 工业炉部件设计与选用
4.1 炉体砌筑材料和尺寸的设计
4.1.1 定型耐火制品
4.1.2 不定形耐火制品
4.1.3 耐火泥及泥浆
4.1.4 纤维耐火制品
4.1.5 耐火材料的选用
4.1.6 炉子砌体设计一般规定
4.1.7 炉子砌体设计
4.1.8 炉子砌体膨胀缝的留设
4.2 钢结构设计
4.2.1 概述
4.2.2 炉子钢结构设计
4.2.3 拱顶炉子的钢结构计算
4.3 燃烧器与加热装置的设计
4.3.1 煤气燃烧装置
4.3.2 烧嘴砖
4.3.3 燃料燃烧装置的选用
4.4 预热装置的设计
4.4.1 概述
4.4.2 换热器设计与计算
4.5 空/燃气管道和烟道的设计
4.5.1 气体流动计算
4.5.2 炉前管道系统设计
4.5.3 排烟系统设计
4.6 炉底水梁的设计
4.6.1 推钢式连续加热炉炉底水梁的结构
4.6.2 步进梁式连续加热炉炉底水梁的结构
4.6.3 炉底水梁强度计算
……
5 工业炉制图要点
6 工业炉安全与环保
7 工业炉工程概预算初步
8 推钢式连续加热炉设计实例
9 步进式连续加热炉设计实例
10 台车式火焰热处理炉设计实例
参考文献