Тепловой расчет печи

 

   Количество  тепла, получаемое или отдаваемое материалом, определяется как разность между  количествами энергии, полученными  материалом к началу и к концу  зоны.

   Зона I.

   Общий расход энергии на нагрев материала к концу зоны I, , 

   

, 

   

. 

   Общий расход энергии на нагрев материала  к началу зоны I, , 

   

, 

   

. 

   Общее количество тепла, , которое необходимо передать материалу:

   

, 

   

 

   в том числе  - количество тепла, которое, затрачивается на превращение и нагрев неразложившихся исходных веществ и твердых продуктов реакции .

   Зона II 

   

, 

   

. 

   

, 

   

 

   

 

   

   Зона  III 

   

, 

   

 

   

 

   

, 

   

 

   Зона IV 

   

 

   

 

   

 

   Зона V 

   

 

   

 

   

 

   Таблица 1.5 – Исходные данные для расчета  температур газового потока по зонам 

 

   При последовательном расчете температур газового потока на границах зон известны его начальная температура  и энтальпия . Из расчета находим конечные энтальпию и температуру : 

   

, 

где - количество тепла, которое газовый поток получил или отдал в данной зоне, кДж/кг.

   1.2.4 Температуры газового потока на границах зон

   При сгорании топлива в условиях вращающейся  печи не все выделяющееся тепло идет на нагрев продуктов сгорания, часть  его передается излучением в зоны, примыкающие с обеих сторон к  зоне горения, а также поступает в зону I вследствие рециркуляции продуктов сгорания. Поэтому действительная температура газового потока в зоне горения ниже . Остальные зоны печи также отдают тепло излучением соседним зонам, имеющим более низкую температуру.

   При определении энтальпии и температуры  газового потока в остальных зонах  печи, кроме V и I, необходимо вводить  поправку, учитывающую прямую отдачу тепла газовым потоком и степень  равномерности его температуры. Такая поправка является функцией критерия Во.

   Для зоны II вращающейся печи величину , определяют по формуле:

   

, 

где - количество тепла, отданное в зону I, кДж/кг;

    - количество тепла, выделившееся  в зоне в результате сгорания топлива, кДж/кг;

    -количество тепла, полученное  или отданное материалом, кДж/кг;

    - потери тепла в окружающую  среду, кДж/кг; 

   

, 

   

, 

   

, 

где - производительность печи, т/ч.

    - теоретическая температура  горения, К;

    - диаметр печи внутренний, м.

   Для зоны III из формулы исключается величина z, а для остальных зон она принимает вид: 

   

. 

   Определяем  значения критерия Во, γ и х для II–IV зон 

   

 

   

   

 

   Переходим к расчету газового потока отдельных  зон.

   Зона  V. Начальную энтальпию газового потока , определяем по формуле: 

   

, 

где - энтальпия глинозема, выходящего из печи и холодильника, кДж/кг;

    - энтальпия воздуха, выбрасываемого  из холодильника, кДж/кг;

    - потеря тепла в окружающую  среду холодильником, кДж/кг;

    - физическое тепло топлива,  поступающего в печь, кДж/кг;

    - энтальпия воздуха, поступающего  на установку, кДж/кг. 

   

. 

   Начальная температура газового потока определяется методом подбора.

   Энтальпия газового потока при 400 и 500 °С, кДж/кг: 

   

, 

   

, 

   

, 

   

. 

   Температура воспламенения газа 1000° С, определяем при этой температуре энтальпию газового потока , 

   

. 

   Разность  энтальпий газового потока на границах зон  , 

   

, 

   

. 

   Газовый поток в зоне V получает тепло  от охлаждающегося глинозема  и из соседней зоны путем рециркуляции продуктов сгорания и прямой отдачи.

   Количество  тепла, , получаемое из соседней зоны: 

   

, 

   

 

   Зона IV 

   

, 

   Зона III 

   

, 

   

 

   Зона II 

   

, 

   

 

   Зона I 

   

, 

   

 

   Определяем  температуры газовых потоков.

   Зона IV. Энтальпия газового потока:

   при 1700 °С 

   

 

   при 1600 °С 

   

 

   

. 

   Зона  III. Энтальпия газового потока:

   при 1500 °С 

     

   при 1400 °С 

     

   

. 

   Зона  II. Энтальпия газового потока:

   при 700 °С 

   

 

   при 600 °С 

   

 

   

. 

   Зона  I. Энтальпия газового потока определяется при температуре 250 °С, т.к. , 

   

 

   Определяем  средние температуры материала  , по зонам: 

   

, 

   Зона  I.  

   

   Зона  II.  

   

 

   Зона  III. 

   

 

   Зона  IV.  

   

 

   Зона  V.  

   

 

   Определяем  средние температуры газового потока , по зонам: 

   

, 

   Зона  I.  

   

 

   Зона  II.  

   

 

   Зона  III.  

   

 

   Зона  IV.  

   

 

   Зона  V.  

   

 

   Определяем  состав газовой фазы по зонам.

   Зона  III: , , (при α=1,15), .

   Зона  II: ,  

   

, 

   

. 

   Зона  I: ,  

   

, 

   

. 

   Определяем скорость движения материала в печи, коэффициент заполнения печи материалом, значения и по зонам.

   Скорость  движения материала в печи , определяем по формуле: 

   

, 

где - угол наклона печи. При принимаем, что ;

    - число оборотов печи, об/мин. Принимается равным . 

   

 

   Коэффициент заполнения печи материалом определяем из формулы: 

   

, 

где - среднее количество материала, проходящего через зону, т/ч;

    - средняя объемная масса материала  в зоне, т/м³;

    - время работы печи в сутки,  ч.

   Зона  I 

   

, 

   

, 

   

.