Тепловой расчет печи

   Площадь сегмента , (части печи, заполненной материалом):

   

, 

   

. 

   

 

где - центральный угол сегмента, град.

   При  

   

 

   При  

   

 

   

. 

   

, 

   

. 

   Эффективная длина лучей газового потока , 

   

, 

где - периметр свободного сечения печи, м;

    - площадь свободного сечения печи, м.

   Определяем  периметр свободного сечения печи: 

   

 

   

. 

   Площадь свободного сечения печи определяется по формуле:

   

, 

   

, 

   

. 

   Зона  II 

   

 

   

 

   

 

   

 

   

 

   

 

   

 

   

 

   

 

   

 

   

 

   Зона  III. 

   

   

 

   

 

   

 

   

 

   Чтобы определить α, задаемся и .

   При  

   

 

   При  

   

 

   

 

   

 

   

 

   

 

   

 

   

 

   Зона  IV (в зоне V те же значения). 

   

 

   

 

   

 

   

 

   

 

   

 

   

 

   

 

   

 

   

 

   

. 

   Полученные  значения , , , сводим в таблицу 1.6 (туда же значения и , которые рассчитываются ниже). 

   Таблица 1.6 – Сводные данные 

 

   Длина дуги футеровки , 

   

, 

   Определяем  степень черноты газов по формуле: 

   

, 

где - степень черноты излучения диоксида углерода;

    - условная степень черноты излучения водяных паров без поправки на их парциальное давление;

    - поправочный множитель для получения степени черноты водяных паров.

   Значения находятся по графикам в зависимости от температуры и значения и [2, рисунок 19-21].

   Зона  I. 

   

 

   

 

   

 

   Зона  II. 

   

 

   

 

   

 

   Зона  III. 

   

 

   

 

   

 

   1.2.5 Определение длины зон

   Длину зон определяем из условия теплообмена.

   Зона V.

   Средняя скорость газового потока 

   

, 

   

 

   Критерий Рейнольдса:

   

, 

где - кинематическая вязкость газов при средней температуре. 

 

   Критерий Нуссельта: 

   

, 

   

 

   Коэффициент теплоотдачи конвекцией, , 

   

, 

где - коэффициент теплопроводности газа, кДж/(м·ч·°С). 

 

   Время пребывания частиц материала на футеровке , 

   

, 

   

. 

   Время пребывания частиц материала на открытой поверхности слоя , 

   

, 

   

. 

   Изменение температуры материала при контакте с футеровкой , 

   

,

   

 

   Количество  тепла , отдаваемого материалом теплопроводностью: 

   

, 

 

 

   

. 

   Изменение температуры материала  , при контакте с газовым потоком: 

   

, 

   

 

   Количество  тепла, отдаваемого материалом конвекцией , 

   

, 

   

 

   

 

   Количество  тепла, отдаваемого материалом лучеиспусканием , 

   

 

   

     

   Решая уравнение методом подбора, получаем , тогда . 

   Общее количество тепла  , отдаваемое материалом в зоне V: 

   

, 

   

, 

   Длина зоны , 

   

, 

   

 

   Длину зоны IV (зоны горения) не рассчитываем, так как обычно ее длина равна длине факела, по опытным данным принимаем равную 7,0 м [2].

   Зона  III. 

   

 

   

 

     

 

   

 

 

   

 

   

 

   

 

   Количество  тепла , отдаваемого материалом теплопроводностью: 

   

, 

 

   

 

   

 

   Количество  тепла, отдаваемого материалом конвекцией , 

   

, 

   

 

   

 

   Количество  тепла, отдаваемого материалом лучеиспусканием , 

   

 

   

 

   Решая уравнение методом подбора, получаем , тогда . 

   

, 

   

 

   Зона II.

   Тепловые  потоки , и определяются расчетом теплообмена в рабочем пространстве печи по формулам:

   а) тепловой поток на открытую поверхность  шихты  , (излучение от газов и кладки): 

   

, 

где - приведенный коэффициент излучения от газов и кладки на шихту, .

   Определяем приведенный коэффициент излучения от газов и кладки на шихту: 

   

, 

где - степень развития кладки.

   Степень развития кладки определяется по следующей  формуле: