Мегаобучалка Главная | О нас | Обратная связь

Расчет теплового баланса




 

Поскольку расход топлива по зонам печи нам неизвестен, будем составлять позонные тепловые балансы .

Принимаем некоторые упрощения: пренебрегаем переносом тепла излучением из зоны в зоны; пренебрегаем продольным переносом тепла в зоне горения, так как размеры зоны малы (Н’ = 0,1 м) и температура зоны горения принята одинаковой по всей длине печи (tф = 1600 оС); не учитываем расходные статьи баланса, не превышающие 5 % от всего расхода.

 

Томильная зона:

Приход тепла

1. Тепло от горения топлива

Qтхим = Вт Qрн = 35704,75 Вт , кВт

где Вт – расход топлива в томильной зоне, м3/с.

 

2. Приход тепла от окисления металла.

Qтокс = Р × Qэкз × 0,01 = 1098,36 кВт

где Qэкз – теплота экзотермических реакция, 5650 кДж/кг,

 

0,01 – степень окисления

 

3. Приход тепла с подогретым воздухом горения

Qтвозд = 9,49 × 450 × 1,3371 × Вт = 5710,09×Вт , кВт

 

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
  Лист
 
Расход тепла

1. Тепло, затраченное на нагрев металла

кВт

где – энтальпии стали Ст20 при температуре соответственно, кДж/кг.

 

2. Тепло, уносимое продуктами сгорания в зоне теплообмена при оС

, кВт

Энтальпию продуктов сгорания находим при оС

СО2

Н2О….

О2……

N2……

кДж/м3

3. Потери тепла теплопроводностью через футеровку.

 

=

 

;

 

Температура поверхности металла в томильной зоне – 1160 °С

Температура газов – 1210 °С

 

= = 0,256

 

 

= 0,589

 

= 0,97

 

 

= 0,99

 

 

= 1468 К = 1195 °С

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
  Лист Лист
 
Свод. Температура внутренней поверхности tк = 1195 °С. Принимаем температуру окружающей среды tок = 30 °С, температуру наружной поверхности tнар = 75 °С. Площадь свода (с учетом толщины стен):

 

 

 

= 26,12 м

 

= 15,88 м

 

= 337,61 м2

 

=103,48 м2

 

Средняя температура шамотного слоя равна

 

°С

 

 

При этой температуре находим теплопроводность

 

Вт/(м К)

 

Находим коэффициент конвективной теплоотдачи



 

Вт/(м2 К)

 

Рассчитываем потери тепла через свод по формуле

кВт

 

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
  Лист
 
Стены. Температура внутренней поверхности tк = 1195 °С. Принимаем температуру наружной поверхности tнар = 75 °С. Площадь стен с учетом футеровки:

Боковой наружной

 

= 26,12 × 3,14 × (1,8 + 0,3 + 0,56) = 218,16 м2

Боковой внутренний

 

= 15,88 × 3,14 × (1,8 + 0,3 + 0,56) = 132,64 м2

 

Общая площадь боковых стен

 

Fнар = 218,16 + 13264 = 3350,8 м2

 

= 1 м2

 

Для вычисления коэффициентов теплопроводности, зависящих от температуры, определяем среднее значение температуры каждого слоя:

средняя температура слоя шамота ,

средняя температура слоя диатомита ,

где t’ – температура на границе раздела слоев

 

Коэффициенты теплопроводности материалов

 

Вт/(м К)

 

 

Вт/(м К)

 

При стационарном режиме

 

 

t’ = 440 °С

 

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
  Лист
 
Тогда

°С

 

°С

 

Вт/(м К)

 

Вт/(м К)

 

Учитывая, что

 

Вт/(м2 К)

 

Рассчитываем потери тепла через стены печи

 

кВт

 

Под. Температура внутренней поверхности tк = 1195 °С. Принимаем температуру наружной поверхности tнар = 75 °С. Площадь пода равна площади свода Fнар = 103,48 м2

Для вычисления коэффициентов теплопроводности, зависящих от температуры, определяем среднее значение температуры каждого слоя:

средняя температура слоя высокоглиназемистого кирпича

 

 

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
  Лист
 
средняя температура слоя диатомита

где t’ – температура на границе раздела слоев

 

Коэффициенты теплопроводности материалов

 

Вт/(м К)

 

Вт/(м К)

 

При стационарном режиме

 

 

t’ = 474 °С

 

Тогда

 

°С

 

°С

 

Вт/(м К)

 

Вт/(м К)

 

Учитывая, что

 

Вт/(м2 К)

 

Рассчитываем потери тепла через стены печи

кВт

 

Общие потери тепла теплопроводностью через футеровку печи равна

Qттепл = 388,88 + 148,60+148,8 = 686,28 кВт

 

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
  Лист
 
Потери теплоты излучением через окно выдачи

Принимая Fокн = 1,8 м2, Ф = 0,78, ψ =0,5

 

= 297,17 кВт

 

Потери тепла с окалиной составят:

 

 

где 0,01 – степень угара,

1,38 – коэффициент увеличения веса окалины за счет поглощения кислорода

 

= 401,3 кВт

 

Неучтенные потери принимаем равными 10 % от тепла горения топлива

 

Qтпот = 0,1 Qтхим = 0,1 × 35704,75 × Вт =3570,48 Вт кВт

 

Уравнение теплового баланса томильной зоны:

 

35704,75 Вт + 1098,36+5710,09Вт= 1234,44 + 2011,55Вт + 686,28 + +297,19 +401,3 + 3570,48 Вт

 

Вт = 0,086 м3

 

Сварочная зона:

Приход тепла

1. Тепло от горения топлива

Qсвхим = Всв Qрн = 35704,75 Всв кВт

 

где Всв – расход топлива в сварочной зоне, м3/с.

 

2.Тепло, вносимое продуктами сгорания из томильной зоны

 

Qсвпг = Qтух = 20111,55 Вт кВт

 

 

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
  Лист
 
3. Приход тепла с подогретым воздухом горения

 

Qсввозд = 5710,09 Всв кВт

 

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
  Лист
 
4. Приход тепла от окисления металла.

Qсвокс = Р × Qэкз × 0,01 = 1098,36 кВт

 

Расход тепла

1. Тепло, затраченное на нагрев металла

 

кВт

 

где – энтальпии стали СТ.20при температурах в сварочной зоне соответственно

 

2. Тепло, уносимое продуктами сгорания в зоне теплообмена при °С

 

, кВт

 

Энтальпию продуктов сгорания находим при °С

СО2

Н2О….

О2……

N2……

кДж/м3

 

3. Потери тепла теплопроводностью через футеровку.

Свод. Температура внутренней поверхности tк = 1195 °С. Принимаем температуру окружающей среды tок = 30 °С, температуру наружной поверх-ности tнар = 75 °С. Площадь свода (с учетом толщины стен):

=159,3 м2

Средняя температура шамотного слоя равна

°С

При этой температуре находим теплопроводность шамота

 

Вт/(м К)

 

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
  Лист
 
Находим коэффициент конвективной теплоотдачи по формуле

 

Вт/(м2 К)

 

Рассчитываем потери тепла через свод по формуле

 

кВт

 

Стены. Температура внутренней поверхности tк = 1195. Принимаем температуру наружной поверхности tнар = 75 °С.

 

Общая площадь боковых стен

 

= 165,48 м2

 

Для вычисления коэффициентов теплопроводности, зависящих от температуры, определяем среднее значение температуры каждого слоя:

средняя температура слоя шамота

средняя температура слоя диатомита

где t’ – температура на границе раздела слоев

 

Коэффициенты теплопроводности материалов

 

Вт/(м К)

 

Вт/(м К)

 

При стационарном режиме

 

t’ = 440 °С

 

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
  Лист
 
Тогда

 

°С

 

°С

 

Вт/(м К)

 

Вт/(м К)

 

Учитывая, что

 

Вт/(м2 К)

 

Рассчитываем потери тепла через стены печи

кВт

 

Под. Температура внутренней поверхности tк = 1195 °С. Принимаем температуру наружной поверхности tнар = 75 °С. Площадь пода равна площади свода Fнар = 159,3м2

Для вычисления коэффициентов теплопроводности, зависящих от температуры, определяем среднее значение температуры каждого слоя:

средняя температура слоя высокоглиназемистого кирпича

 

средняя температура слоя диатомита

 

 

где t’ – температура на границе раздела слоев

 

Коэффициенты теплопроводности материалов

 

Вт/(м К)

 

Вт/(м К)

 

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
  Лист
 
При стационарном режиме

 

 

 

t’ = 474 °С

 

Тогда

 

°С

 

°С

 

Вт/(м К)

 

Вт/(м К)

 

Учитывая, что

 

Вт/(м2 К)

 

Рассчитываем потери тепла через стены печи

кВт

 

Общие потери тепла теплопроводностью через футеровку печи равна

 

Qттепл = 598,66+232,17+229,12 = 1060,05 кВт

 

Потери тепла с окалиной составят:

где 0,01 – степень угара,

1,38 – коэффициент увеличения веса окалины за счет поглощения кислорода

 

= 401,3 кВт

 

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
  Лист
 
Неучтенные потери принимаем равными 10 % от тепла горения топлива

 

Qтпот = 0,1 Qтхим = 0,1 Всв =3570,48 Всв кВт

 

Результаты расчетов сводим в таблицы 3.2 – 3.4.

Таблица 2 – Тепловой баланс томильной зоны
Наименование статьи кВт % Наименование статьи кВт %
Тепло от сгорания топлива 3070,01 65,9 Тепло с металлом 1234,44 26,51
Тепло подогрева воздуха 491,8 10,54 Тепло с уходящими газами 1729,59 37,15
Тепло экзотермических реакций 1098,36 23,56 Тепло через ограждающие поверхности 686,28 14,74
      через окно 297,17 6,39
      С окалиной 401,3 8,62
      Неучтённые потери 307,06 6,59
Итого 4659,55   4656,38
 
Таблица 3 – Тепловой баланс сварочной зоны
Наименование статьи кВт % Наименование статьи кВт %
Тепло от сгорания топлива 7248,06 64,51 Тепло с металлом 2604,96 23,17
Тепло подогрева воздуха 1159,14 10,32 Тепло с уходящими газами 6449,89 57,38
Тепло экзотермических реакций 1098,36 9,78 Тепло через ограждающие поверхности 1060,05 9,43
Тепло от томильной зоны 1729,59 15,39 С окалиной 401,3 3,57
      Неучтённые потери 724,8 6,45
Итого 11235,15  
                     

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
  Лист
 

Уравнение теплового баланса сварочной зоны:

35704,75 Всв +5710,09 Всв +1729,59 + 1098,36= 2604,96 + 22317,97 (Всв + Вт ) +

 

+ 1060,05 +401,3 + 3570,48 Всв

 

Всв = 0,203 м3

 

 

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
  Лист
 
Общий расход газа на печь составит:

 

0,086+0,203 = 0,289 м3/с = 1040,4 м3

 

В методической зоне металл обогревается теплом уходящих газов из сварочной и томильной зон.


 

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
  Лист
 
Таблица 4 –Общий тепловой баланс печи

Наименование статьи кВт % Наименование статьи кВт %
Тепло от сгорания топлива 10318,67 72,84 Тепло с металлом 3839,4 24,61
Тепло подогрева воздуха 1650,22 11,65 Тепло с уходящими газами 8179,48 52,43
Тепло экзотермических реакций 2196,72 15,51 Тепло через ограждающие поверхности 1746,33 11,19
      С окалиной 802,6 5,15
      Неучтённые потери 1031,86 6,62
Итого 15895,2   15599,67

 

Удельный расход газа составил :

 

 





Читайте также:





Читайте также:
Модели организации как закрытой, открытой, частично открытой системы: Закрытая система имеет жесткие фиксированные границы, ее действия относительно независимы...
Как распознать напряжение: Говоря о мышечном напряжении, мы в первую очередь имеем в виду мускулы, прикрепленные к костям ...
Почему человек чувствует себя несчастным?: Для начала определим, что такое несчастье. Несчастьем мы будем считать психологическое состояние...

©2015 megaobuchalka.ru Все права защищены авторами материалов.

Почему 3458 студентов выбрали МегаОбучалку...

Система поиска информации

Мобильная версия сайта

Удобная навигация

Нет шокирующей рекламы



(0.044 сек.)