Тепловий розрахунок тунельної печі

    і_п.г. – ентальпія продуктів горіння при температурі t_{п.г .}= 500 ⁰С.

Теплозміст продуктів при t = 500 ⁰С розраховуємо виходячи з процентного вмісту компонентів димових газів. Для цього визначимо склад продуктів горіння при α_подс = 3:

Склад продуктів горіння, %:

Ентальпія продуктів горіння:

д) Втрати тепла в навколишній  простір на ділянках підігріву і  випалу:

е) Втрати тепла від неповного згорання:

                                                       ₍₉₃₎

де η - неповнота згорання, % при α>0 η практично дорівнює нулю.

є) Втрати тепла на випаровування  вологи з сирцю:

При  W=0       

Загальна витрата тепла  в зоні підігріву і випалу:

Результати розрахунку теплового  балансу зони підігріву і випалу заносимо в табл.4

 

Таблиця 4 - Тепловий баланс зони нагріву і випалу

Номер статі	Стаття	кДж/год	%
1 2 3 4 5 6	Прихід тепла  Хімічні енергія палива Фізичне тепло палива Тепло, що вноситься футеровкою вагонетки Тепло сирцю, що поступає у  піч Тепло повітря, що підсачується у зоні підігріву  Тепло повітря, що йде на горіння  Сума	14 609991 12287 1 593515 3 010056 124034 7 733023 27 082907	53,97 0,04 5,88 11,11 0,45 28,55 100
1   2 3   4   5	Витрата тепла Тепло, що уноситься матеріалом у зону охолодження  Тепло хімічних реакцій  Втрати тепла з футеровкою вагонетки, що відходить у зону охолодження Втрати тепла з відходящими продуктами палива Втрати тепла в навколишній  простір  Сума	11 671696   1 494350 8 833588     3 301788 1 780920 27 082942	43,10   5,52 32,61     12,19 6,58 100

 

Нев’язка складає:

 

 

58176,3*В+4603571 = 8545*В+23780554

Тоді:

                                    ₍₉₄₎

Витрата умовного палива на одиницю продукції

                       ₍₉₅₎

де 29309 - теплотворна здатність умовного палива, кДж/нм³.

3.2.5 Тепловий баланс зони охолодження

Прихід тепла

а) Фізичне тепло, внесене матеріалом із зони випалу:

.

б) Фізичне тепло, внесене  футеровкою вагонетки із зони випалу

.

в) Тепло повітря, що подається  на охолодження матеріалу:

                                            ₍₉₆₎

де Q_в.г. - кількість тепла внесеного повітрям, відібраного потім на горіння, кДж/год,

Q_в.с. - кількість тепла, внесеного повітрям, що відбирається потім на сушіння, кДж/год.

         ₍₉₇₎

                         ₍₉₈₎

де у – кількість повітря, що відбирається на сушіння, нм³/год.

У результаті отримуємо:

.

Загальний прихід тепла:

Витрата тепла

а) Втрати тепла з матеріалом, який виходить з печі:

б) Втрати тепла з футерівкою вагонетки, що виходить з печі:

в) Тепло повітря, що відводиться  на сушіння:

             ₍₉₉₎

г) Тепло повітря, що подається  на горіння із зони охолодження:

           ₍₁₀₀₎

д) Втрати тепла через  охолодження печі в зоні охолодження:

Загальна витрата тепла  в зоні охолодження:

            З рівняння теплового балансу зони охолодження визначаємо витрата повітря, що подається на сушку:

Тепло повітря, що подається  на охолодження матеріалу:

Тепло повітря, що відводиться  на сушіння:

Результати розрахунку теплового  балансу зони охолодження представлені в таблицю 5. Загальний тепловий баланс наведено в таблицю 5.

 

Таблиця 5 - Тепловий баланс зони охолодження

№	Стаття	кДж/год	%
1	2	3	4
1 2 3	Прихід тепла Тепло, що вноситься матеріалом із зони випалу Тепло, що вноситься футеровкою вагонетки Тепло повітря, що подається  на охолодження матеріалу Сума	11 671696 8 833588   808842 21 314126	54,76 41,45   3,79 100

Продовження таблиці 5.

1	2	3	4
1 2   3   4   5	Витрата тепла Тепло, що уноситься матеріалом з печі Тепло, що уноситься футеровкою вагонетки з печі Тепло, що уноситься повітрям, що подається на горіння Тепло, що уноситься повітрям, що подається на сушку Втрати тепла в навколишнє середовище із зони охолодження Сума	663697   403542   7 302628   12 098516   866398 21 322241	3,12   1,89   34,25   56,68   4,06 100

Нев’язка складає:

Таблиця 6 - Загальний тепловий баланс печі

Номер статі	Стаття	кДж/год	%
1 2 3 4 5 6	Прихід тепла  Хімічні енергія палива Фізичне тепло палива Тепло, що вноситься футеровкою вагонетки Тепло сирцю, що поступає у  піч Тепло повітря, що підсачується у зоні підігріву  Тепло повітря, що йде на охолодження Сума	14 609991 12287 1 593515 3 010056 124034 808842 20 158726	72,5 0,06 7,9 14,93 0,61 4,00 100
1 2 3   4   5   6	Витрата тепла Тепло хімічних реакцій Втрати тепла з вивантажені  з печі матеріалом Втрати тепла з футеровкою вагонетки, що виходить з печі Тепло,що уноситься повітрям, і відводиться на сушку Втрати тепла з продуктами палива,що виходять Втрати тепла в навколишній  простір	1 494350 663697   403542   12 098516   3 301788 2 647318	7,41 3,29   2,00   58,57   16,37 12,34
	Нев’язка	-1254	-0,02
	Сума	20 158726	100

 

4 АЕРОДИНАМІЧНИЙ РОЗРАХУНОК  ПЕЧІ

 

Аеродинамічний розрахунок печі розраховуємо з метою визначення розмірів газоходів, втрат напору при русі газів по пічних каналах, газопроводах, повітропроводах і подальшого вибору тяго-дуттєвих  пристроїв.

Як приклад, наводиться аеродинамічний розрахунок лише зони підігріву і  випалу, тому що для вибору димососа або димової труби цього достатньо, а методика розрахунку інших зон аналогічна.

Розрахунок розмірів димоходів

Схема руху димових газів  представлена на рис 4, що випливає: димові гази, що утворюються в зоні випалу, проходять по пічному каналу, заповненому  вагонетками з осадкою виробів, і відбираються за чотирьох парах  каналів (з двох сторін печі) у кінці  зони підігріву. Над піччю розташована  пара горизонтальних колекторів (по одному з кожної сторони), які потім з'єднують  в один загальний (збірний) димохід. По збірному димоходу димові гази надходять  до димососи і викидають в атмосферу.

Рисунок - 8 Схема димових газів: l₁=33м; l₂=1,5м; l₃=2м; l₄=1,5м; l₅=1,5м; l₆=1,5м; l₇=2,5м; l₈=5,4м; l₉=1,5м; l₁₀=3м; l₁₁=1,5м.

 

Визначаємо розміри димоходів.

а) Знаходимо розмір каналів для відбору газів з печі.

Об’єм відходящих продуктів горіння при нормальних умовах (t=25 ⁰C и Р=101,3кПа) становить:

₍₁₀₁₎

При температурі газів, що відходять з печі 525 ⁰С, що дорівнює їх об’єму:

                           ₍₁₀₂₎

Приймаємо швидкість руху продуктів горіння V=5м/с.

Тоді поперечні перерізи каналу:

                      ₍₁₀₃₎

Діаметр каналу

                              ₍₁₀₄₎

Приймаю температуру в горизонтальному збірному колекторі t₂ = 475 °C.  Тоді:

Поперечний перетин колектора:

Діаметр колектора:

Приймаються температуру димових газів у збірному димоході t₃= 450°C. Тодi

Поперечний перетин збірного димоходу

Діаметр збірного димоходу

б) Розрахуємо втрати напору.

Відповідно до умов роботи печі температура димових газів на початку зони підігріву складає 500 °С, а в зоні випалу 1450°С.

Середнє спалювання температури газів у зоні підігріву:.

                            ₍₁₀₅₎

Розраховуємо вільний перетин пічного каналу за умови, що воно зазвичай містить 30-50% від площі поперечного перерізу. Приймаються його рівним 30%.

Тоді:

F_сер = 0,3*F_п.к. = 0,3*Н_т*В_т = 0,3*1,8*3,2 = 1,7 м²                     (106)

Середня швидкість газів у пічному каналі:

                          ₍₁₀₇₎

Опір садки в пічному каналі:

                                      ₍₁₀₈₎

де ξ – коефіцієнт опору садки,

ξ=0,48 (γ);

  - щільність димових газів,

                                            ₍₁₀₉₎

Тоді:

Додаткові втрати напору, зумовлені різницею швидкостей газів на початку та в кінці ділянки печі 5:

                   ₍₁₁₀₎

Опір геометричному натиску:

                                         ₍₁₁₁₎

де l₃ – висота підйому газів по каналах з печі до горизонтального колектора, l₃= 2м;

 и   - відповідно щільність повітря і продуктів горіння при нормальних умовах =1,29 кг/нм³, = 1,205 кг/нм³;

 

Тоді:

          ₍₁₁₂₎

Послідовно визначаємо втрати напору за шляхом руху димових газів на подолання місцевих опорів h_м і опорів тертя h_тр:

                                           ₍₁₁₃₎

                                       ₍₁₁₄₎

де ξ- коефіцієнт місцевих опорів;

υ₀ -  швидкість газу у відповідному перерізі, м/с;

 λ – коефіцієнт тертя;

 l – довжина ділянки, м;

 Д – приведений діаметр газоходу,м.

Розрахунок h_м і h_тр виконуємо в табличній формі  (табл.9).

Для розрахунку опорів на шляху руху газів необхідні такі вихідні дані:

• діаметр димової труби Д_т = 0,8 м;
• висота труби l_т = 60 м;
• середня температура димових газів в трубі t_T = 350 °C.

Загальні втрати напору в системі:

h_сум = h_г+ h_с+ h_дод+h_м+ h_тр= - 14,7+15,13+13,5+57,6 = 187,91 Па.

Приймаються запас тиску рівним 40% від загальної суми опорів.