Теплотехнический расчет ванной регенеративно стекловаренной печи с поперечным направлением пламени

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 22 Января 2012 в 22:17, курсовая работа

Описание работы

Российская экономика долгое время пребывала в состоянии “застоя”. Однако несколько последних лет наблюдается явный её прогресс. Очевидным является оживление производственной индустрии в целом и стекольной в частности. Заводы изготовители стекольных изделий снова функционируют и стремятся отвоевать свое место на отечественном рынке.
Изделия из стекла применяются в разных отраслях народного хозяйства. Они предназначены для хранения жидких, полужидких, сыпучих и твёрдых продуктов, для остекления зданий и сооружений, различного рода транспорта и т.п.
Наиболее значительные достоинства стеклоизделий - гигиеничность, прозрачность, герметичность, твёрдость, возможность повторного применения и нетоксичность. Эти достоинства обеспечивают высокий спрос на стеклянную продукцию уже многие годы.

Содержание работы

Введение 4
1. Выбор и обоснование теплового агрегата 6
2. Описание работы и конструкции печи 8
2.1. Процесс стекловарения в ванных печах 10
2.1.1 Силикатообразование 11
2.1.2 Стеклообразование 14
2.1.3 Осветление 15
2.1.4 Гомогенизация 16
2.1.5 Студка 16
2.2. Применяемые огнеупоры 17
3. Расчет конструктивных размеров печи. 19
4. Теплотехнический расчет 20
4.1 Расчет горения природного газа 21
4.2 Тепловой баланс печи 24
4.2.1. Приход тепла 24
4.2.2 Расход тепла 25
4.2.3 Коэффициент полезного действия 33
Заключение 33
Список литературы 34

Файлы: 1 файл

ванная поперечная 200.doc

— 298.50 Кб (Скачать файл)

  G(K)Na2O=0,0568∙0,0318∙0,96=0,0017 кг/кг шихты.

      Общий расход тепла составит, кДж/кг стекломассы:

qс=61,42+71,298+69,41+0,536+115,45+6,06+1,54=325,714 ,

      Расход тепла на нагрев 1 кг  стекломассы до 1450 0С при начальной температуре шихты tн=30 0С, кДж/кг стекломассы:

qш=Cc∙tc-(Gш∙Cш∙tн+Gб∙Cб ∙tн) ,

  где  Сш- средняя теплоёмкость шихты, Сш=0,963 кДж/кг∙град;

        Сс- средняя теплоёмкость стекломассы, не содержащей оксидов тяжёлых металлов, Сс=0,672+0,00046∙t=0,672+0,00046∙1490=1,339 кДж/кг∙град;

        Сб - средняя теплоёмкость стеклобоя,   

Сб=0,751+0,000265∙t=0,751+0,000265∙30=0,759 кДж/кг∙град.

qш=1,339∙1490-(0,91∙0,963∙30+0,759∙0,273∙30)=1909,044 .

      Расход тепла на плавление  шихтовых материалов (стекла):

        qпл=347∙Gш(1-0,01∙Gп.д.)=347∙0,91(1-0,01∙20,562)=315,121 кДж/кг ст.

      Расход тепла на нагрев газов  разложения до 1490 0С, кДж/кг стекломассы:

qгаз=qRO2+qН2О ,

  где  qRO2 - теплота нагрева СО2+SО2, кДж/кг стекломассы:

                 qRO2=VRO2∙Gш∙CRO2t=0,08∙0,91∙3371,2=245,423,

                 VRO2=0,072+0,008=0,08 нм3/кг шихты,

                  CRO2t=3371,2 кДж/нм3 - энтальпия газов при t=1490 0С;

        qН2О- теплота нагрева воды, включая испарение влаги шихты, кДж/кг стекломассы: qН2О=(VH2O∙CH2Ot+25ω)∙Gш=(0,05∙2669,2+25∙4)∙0,91 =212,449 ,

                 VH2O=0,05 нм3/кг шихты,

                 СН2Оt=2669,2 кДж/нм3,

                 ω- влажность шихты, %.

qгаз=245,423+212,449=457,872 кДж/кг.ст.

         Общий расход тепла на процесс  стеклообразования, кДж/кг стекломассы:

qх= 325,714+1909,044+315,121+457,872=3007,751 кДж/кг.ст.

                        

Тепло, затрачиваемое на химические реакции

при нагреве материала

 

Qx=qx∙Gx , кВт

  где  Gx - количество шихты, поступающее в печь, 200 т/сут.·1,15=230 т/сут

 

Gх= 230 т/сут·1000:(24·60·60)=2,66 кг/с

Qх=3007,751 ∙2,66=8000,6177 кВт.

Потери  тепла с уходящими  продуктами горения

 

Qдым=Vдым∙iдым, кВт

  где  Vдым- объём продуктов горения, уходящих из рабочего пространства печи,   с учётом подсосов окружающего воздуха, нм3/с;

                   Vдым=Vα∙В=11,03В.

         iдым- энтальпия продуктов горения при температуре уходящих газов,

                 кДж/нм3,  iдым= Сдым ∙tдым=1855,3 , tух=1200 0С.

Qдым=11,03В∙1855,3=20463,959В кВт.

Потери  тепла вследствие неполноты горения

 

      Принимаем потери вследствие  неполноты горения 2% от прихода тепла:

Qнеп=452361,225·В∙0,02=1047,22В кВт.

Потери  тепла через кладку печи

 

         Тепловой поток от одной среды  (с температурой tгаз) к другой (с температурой tокр) через многослойную стенку определяется по формуле, кВт:

Qкл=0,001(tгаз-tокр)∙F/(1/α1+S11+S22+1/α2) ,

  где α1- коэффициент теплоотдачи от газов к стенке, учитывающий излучение  газов и конвекцию, Вт/м2∙град;

         α2- коэффициент теплоотдачи от стенки в окружающую среду, Вт/м2∙град;

         S11, S22- тепловые сопротивления слоёв многослойной стенки;

         S- толщина слоя, м;

         λ- коэффициент теплопроводности слоя материала при средней температуре по массе, Вт/м∙град;

         F- теплопередающая поверхность, м2.

      Рассчитываем теплопередающие поверхности, м2:

    Fдна=16,47∙8,50=140,00;

    Fсвода=16,47 ∙8,9=146,58

    Fстены пламенного пространства=16,47∙1,61=26,51

    Fстены ванны=16,47∙1,1=18,12

    lдуш=π∙r∙n/180=3,14∙8,5∙60/180=8,90 м.

  Стены ванны: бакоровая часть δб=0,38м,

Изоляция: алюмохромфосфатный газобетон М600 – 120 мм;

                  керамовермикулит – 100 мм

    α2=2,6(70-40)1/4+(5,7∙0,8[((343)/100)4-313)/100)4])/(70-40)=12,53;

 λ1(бакор)=1,3 Вт/м2∙град;

λ2(алюмохромфосфатный газобетон М600)=0,163+0,00028·1370=0,547;

λ3(керамовермикулит)=0,085+0,00021·960=0,287.

Qстен=

= =26,45/(0,01+0,292+0,219+0,348+0,079)= 27,900·2=55,8 кВт.

  Потери тепла через  кладку стен пламенного  пространства.

Бакор толщиной 250 мм.

Изоляция: алюмохромфосфатный газобетон М600 –  120 мм;

                  керамовермикулит – 60 мм.

    α2=2,6(60-40)1/4+(5,7∙0,8[((333)/100)4-(313)/100)4])/(60-40)=11,7;

 λ1(бакор)=1,3 Вт/м2∙град;

λ2(алюмохромфосфатный газобетон М600)=0,163+0,00028·1340=0,538;

λ3(керамовермикулит)=0,085+0,00021·790=0,251.

Qстен=

=38,70/(0,01+0,192+0,223+0,239+0,085) =51,669 ·2=103,338 кВт.

Потери  тепла через свод печи.

Динас –450 мм.

    α2=2,6(235-80)1/4+(5,7∙0,8[((508)/100)4-(353)/100)4])/(235-80)=24,19;

λ1(динас)=1,07+0,00093·1550=2,51;

Qсвода=

=215,472/(0,01+0,179+0,041)= 936,834 кВт.

Потери  тепла через кладку дна ванны печи.

Дно ванны: бакоровая часть δб=0,28м, λб=3,1 Вт/м∙град;

                      шамот δш=0,4 м;

                       алюмохромфосфатный газобетон δш=0,1м.

    α2=2,6(45-35)1/4+(5,7∙0,8[((318)/100)4-(308)/100)4])/(45-35)=10,19;

 λ1(бакор)=1,3 Вт/м∙град;

λ2(шамот)=0,61+0,00018·1050=0,799;

λ3(алюмохромфосфатный газобетон М44)=0,093+0,0003·300=0,183.

Qдно= =163,1/(0,01+0,09+0,50+0,0546+0,098)= 216,715 кВт

 

∑Qкл=55,8 +103,338 +936,834 +216,715 =1312,687 кВт.

Потери тепла излучением через открытые отверстия

Qлуч=0,0057∙[(Тпр/100)4-(Токр/100)4]∙F∙φ , кВт

  где  Тпр, Токр-температуры печного пространства, откуда происходит излучение   и окружающей среды, К;

        F- площадь сечения отверстия, м2;

        φ- коэффициент дифрагмирования.

         В печи установлено четыре пары горелок с суммарной площадью сечения влётов горелок - 2,47 м2. Отверстие загрузочного кармана - 2,78 м2.

F=2,78+2,47=5,25 м2

Qлуч=0,0057∙5,25∙0,8[((273+1550)/100)4-((273+30)/100)4]=2637,74 кВт.

Потери  тепла с конвективными  потоками стекломассы

Qкон=Gст1∙t1-C2∙t2)∙n , кВт

  где  Gст- количество сваренной стекломассы, кг/с;

         t1, t2- температуры потоков стекломассы попадающих и возвращающихся в варочную часть печи, t1=1450 0С, t2=1250 0С;

         С1, C2- средние теплоёмкости стекломассы между 00 и t1, и между 00 и t2,

                    кДж/кг∙град:

С1=0,672+0,00046∙1450=1,339,        C2=0,672+0,00046∙1250=1,247;

         n- коэффициент потока стекломассы., n=2,2.

Qкон=

(1,339∙1500-1,247∙1250)∙2,2=1038,922кВт.

      Неучтённые  потери тепла

Qнеучт=(0,03...0,05)∙Qн∙В=0,05∙35336,485В=1060,09В кВт.

                Составляем уравнение теплового  баланса:

35336,485В+17024,74В=8000,6177 +20463,959В+1047,22В+1312,687 +1038,9225++2637,74 +1060,09В;

52361,225В=12989,9672+22571,269В;         29789,956 В=12989,9672,

В=0,436 м3/с.

         Полученные результаты сводим  в таблицу 3.6.

  Таблица  3.6.─ Тепловой баланс стекловаренной печи

                        Приход                             Расход  
Статьи  прихода кВт Статьи  расхода кВт
Qг 15406,707 Qx 8000,618
Qвоз 7422,786 Qдым 8922,286
    Qнеп 456,587
    Qкл 1312,687
    Qлуч 2637,74
    Qкон 1038,922
    Qнеучт 462,199
Итого: 22829,493 Итого 22831,039
 

Невязка баланса:

ΔQ=(Qприх-Qрасх)/ Qприх·100%=(22829,493–22831,039)/ 22831,039·100%=0,006%.

4.2.3. Коэффициент полезного действия

    КПД печи рассчитывается по формуле:

     ((Qх+Qконв)/Qгор)·100%=(8000,618+1038,922)/ 15406,707·100%=58,67 %

   

   

Информация о работе Теплотехнический расчет ванной регенеративно стекловаренной печи с поперечным направлением пламени