Описание и расчет стекловаренной печи непрерывного действия

Так как состав стекла и шихты в расчете  не учитываются, то по данным Крегера, можно принять расход теплоты на получение 1 кг стекломассы и продуктов дегазации равным 2930 кДж/кг:

g=70*1000/24*3600=0,81 кг/с;

Ф₁=2930*0,81=2373 кВт , 

2.Тепловой  поток, теряемый  с отходящими из  печи дымовыми  газами, кВт: 

Ф₂=V_Дt_ДC_ДX,

Где V_Д -объем дымовых газов на 1м³ топлива, м³;

TД-температура уходящих из рабочей камеры дымовых газов, ˚С; принимается равной температуре варки   

1500˚  С;

C_Д –удельная теплоемкость дымовых газов при их температуре, кДж/(м³*˚С).

   Удельную теплоемкость продуктов горения подсчитывают как теплоемкость смеси газов: 

с_Д=c_СО2 r_CO2+c_H2O r_H2O+c_N2 r_N2+c_O2r_O2, 

где r-объемная доля компонентов газовой смеси;

     с-теплоемкость газов,  кДж/(м3*˚С);

С_Д¹⁵⁰⁰=2,335*0,0880+1,853*0,172+1,444*0,722+ +1,529*0,0177=1,6 кДж/(м³*˚С).

Определяем  тепловой поток:

Ф₂=11,28*1500*1,6Х=27072Х кВт.

 

3. Тепловой поток,  теряемый излучением, кВт:     
 

  Ф3= ( С_оφF(Т1/100)⁴-(Т2/100)⁴)/1000.

Где С_о- коэффициент излучения, равный 5,7 Вт/(м²*К⁴);

     φ- коэффициент диафрагмирования;

      F- площадь поверхности излучения, м²;

     Т₁иТ₂- абсолютная температура соответственно                                                           излучающей среды и среды, воспринимающей излучение, К 

а ) Излучение через  загрузочный карман. Для расчета коэффициента диафрагмирования φ принимаем отверстие за прямоугольную щель высотой Н=0,2м, шириной равной ширине загрузочного кармана –1,7 м, толщиной арки δ=0,5 м.

Тогда

Н/δ=0,2/0,5;  φ=0,4.

Рассчитаем  площадь излучения:

F=1,7*0,2*2=0,68 м² (так как загрузочных карманов два).

Принимаем температуру в  зоне засыпки шихты  t₁=1400˚C,а температуру окружающего воздуха t₂=20˚С.

Тогда

                     (Т₁/100)⁴=78340        (Т₂/100)⁴=73,7

Находим тепловой поток 

Ф_а=(5,7*0,4*0,68(78340-73,7))/1000=121кВт. 

б) Излучение во влеты  горелок. Принимаем  суммарную площадь  влетов равной 3% площади  варочной части:

F=50,68*0,03=1,5 м2.

Высоту  влетов предварительно принимаем равной 0,4м; форма отверстия  – вытянутый прямоугольник, размеры которого Н=0,4; δ=0,5:

Н/δ=0,8(φ).

Принимаем среднюю температуру  в пламенном пространстве варочной части t₁=1450˚С, а температуру внутренних стенок горелок t₂=1350˚С. Тогда(Т₁/100)⁴=44205 и (Т₂/100)⁴=33215.

Определяем  тепловой поток:

Ф_б=5,7*0,8*1,5(44205-33215)/1000=75,2кВт.

Общий тепловой поток излучением

Ф₃=Ф_а+Ф_б=121+75,2=196,2кВт. 

4. Тепловой поток,  теряемый на нагрев  обратных потоков  стекломассы, кВт:

Ф₄=(п-1)gc_ст(t₁-t₂),

где      п- коэффициент потока, представляющий собой  отношение количества стекломассы, поступающей  в выработочную часть, к вырабатываемой; п= 3,5;

с_ст-удельная теплоемкость стекломассы, кДж/(кг*˚С);

t1 и t2 –температура соответственно прямого и обратного потоков стекломассы 1350 и 1250˚ С;

с_ст=0,1605+0,00011t_ст=0,3ккал/(кг*град)*4,19=1,26кДж/ /(кг*˚С);

Ф₄=(3,5-1)0,81*1,26*100=255,15 кВт.

 

5.Тепловой  поток, теряемый  в окружающую среду  через огнеупорную  кладку, кВт:

Ф₅=(tвн - tв/∑ δ/λ+1/α₂)*F,

где   t_вн- температура внутренней поверхности кладки, ˚С

        t_в- температура окружающего воздуха,˚ С;

       δ-толщина кладки, м;

       λ-теплопроводность  огнеупора данного  участка,    Вт/(м*˚С);    

α₂-коэффициент теплоотдачи от наружной стенки окружающему воздуху, Вт/(м₂*˚С).

Если  принять

                         (tвн - tв/∑ δ/λ+1/α₂=q,

то  формула теплопередачи  примет вид, кВт:

                                 Ф₅=qF.

Плотность теплового потока выбираем по таблице, в зависимости  от температуры внутренней поверхности кладки и термического сопротивления  ее    r=Σδ/λ;        при двуххслойной стенке

                       r=δ₁/λ₁+δ₂/λ₂ ,

   Рассчитываем площади  поверхностей, ограждающих  печь. Принимаем средние  размеры варочной  части:

по  длине бассейна

7,8+0,12=7,92м;

^{по  ширине бассейна}

^{6,5+0,4=6,9м,} 

^{по  длине пламенного пространства}

^{8+0,4/2=8,2м;}

^{по  ширине пламенного пространства}

^{6,62+0,4=7,02м,}

^{где 0,4м  – торцовой и боковых  стен пламенного пространства.}

1. ^{Площадь дна}

                                    Fдна=Fв.ч.+ Fз.к. ,

К площади варочной части добавляют  площадь дна загрузочного кармана, т.е. 

                                    Fв.ч.=7,92*6,9=54,6м² ;

                                    Fз.к.=6,9*1,6=11,04м^2;

                                   Fдна=54,6+11,04=65,64м².

2. Площадь стен бассейна. Верхний F₁ и средний F₂ ряды имеют одну и ту же площадь:

F₁, F₂ =(7,92+1,6)*0,6*2+6,9*0,6=11,42+4,14=15,56 м². 

Складываем  площади двух продольных и поперечной стены  с учетом площади  продольных стен загрузочного кармана.

Нижний  ряд F₃

                      F₃=(7,92+1)*0,4*2+6,9*0,4=9,89 м².

3. Площадь стен пламенного пространства

                 F_п.п.=2F_прод.+F_торц.-F_вл.

Принимаем предварительно высоту стены пламенного пространства равной 1 м.

                    F_прод.=8,2*1=8,2 м².

Площадь F_торц. Определяют по эскизу. 

Определяем  площади F₁,F₂,F_к: при этом  F_торц.=F₁+F₂-2F_к.

Где F₁,F₂ и F_к – площадь сегмента, прямоугольника и под арками загрузочных карманов. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Для определения площади  сегмента применяем  упрощенную формулу: 

F_сегм. =2/3bf, 

где b-длина хорды;

      f-стрела подъема свода, равная 1,02м.

Тогда

               F_сегм.=   F1=2/3*7,02*1,2 =5,76м²; 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                                                    

6.Обоснование  выбора печестроительных  материалов. 

Выбор огнеупоров для кладки стекловаренных печей  определяется их химическим составом и свойствами, а также химическим составом стекломассы и зависит от конструкции и режима эксплуатации печей.

Для кладки основных элементов  стекловаренной печи использованы следующие  огнеупорные материалы: