Комина Г.П., Яковлев В.А. Энергосбережение и экономия энергоресурсов в системах ТГС

Подождите немного. Документ загружается.

2120

рi

c – средняя удельна я теплоёмкость при постоянных давлении

и температуре

i-го компонента, входящего в состав газовой сме-

си, кДж/м

град. Принимается по таблицам справочной литерату-

ры или по табл. 3 прил. II ;

– начальная температура газовой смеси, °С.

ввл

физ д в в

qVct  (3.23)

где

вл

V – действительный расход воздуха,

вг

м /м

. Определяется по

формуле (3.11);

c – средняя удельная теплоёмкость воздуха при постоянных дав-

лении и температуре

, кДж/м

град. Находится по таблицам спра-

вочной литературы или по табл. 1 прил. II;

– температура подаваемого в топочный объём воздуха, °С;

Температура теоретическая

Теоретическая температура t

– это максимальная темпера-

тура, которая определяется аналогично калориметрической t

но с поправкой на отбор теплоты эндотермическими реакциями

(т. е. реакциями диссоциации диоксида углерода и водяного пара,

идущего с увеличением объёма и поглощением тепловой энергии)

по механизму

22 2

CO CO 0,5 O 283 мДж/кмоль

НО H0,5O242 мДж/кмоль



При высоких температурах диссоциация может пойти и даль-

ше, до образования атомарных водорода Н

, кислорода О

, в осо-

бенности гидроксогруппы -ОН. Кроме того, при сжигании газа все-

гда образуется некоторое количество оксидов азота NO

. Все реак-

ции эндотермичны и ведут к понижению температуры горения.

Теоретическая температура горения, °С, может быть опреде-

лена по формуле

нфиздис

ipi

Qq q





(3.24)

где

дис

– суммарные затраты теплоты на частичную диссоциацию

СО

и Н

О в продуктах сгорания,

кДж/м

;

ipi



– сумма произведений объёма и средней уде л ьно й тепло-

ёмкости продуктов сгорания с учётом диссоциации.

В развёрнутом виде



нфиз HO CO

тттт

CO p CO H O p H O N p N O p O

22222222

100 а 120 б

Qq V V

Vc Vc Vc Vc

 



(3.25)

где а и б – степень диссоциации водяного пара и диоксида углерода,

% от исходного их количества. Степень диссоциации возрастает

с повышением температуры и снижением их парциального давле-

ния в смеси продуктов сгорания и принимается по табл. 7 прил. II.

До температуры 1600 °С степень диссоциации ничтожно мала

и в

расчётах может не учитываться, т. е. в этом случае теоретичес-

кая температура горения может приниматься равной калоримет-

рической. При более высоких температурах степень диссоциации

может существенно снижать температуру в рабочем пространстве,

поэтому теоретическую температуру горения необходимо опреде-

лять только для высокотемпературных печей, работающих на пред-

2322

варительно нагретом воздухе (например, мартеновские). Для ко-

тельных установок и низкотемпературных печей в этом нужды нет.

Температура действительная (расчётная)

Действительная (расчётная) температура t

– это максималь-

ная температура, которая достигается в реальных условиях в наи-

более нагретой точке факела. Она значительно ниже теоретичес-

кой и зависит от потерь теплоты в окружающую среду, степени

отдачи теплоты из зоны горения излучением, растянутости про-

цесса горения во времени и др. Действительные усреднённые тем-

пературы в топках промышленных печей

и котлов определяются

по тепловому балансу или приближённо по теоретической или ка-

лориметрической температуре горения в зависимости от темпера-

туры в топках с введением в них экспериментально установлен-

ных поправочных коэффициентов:

дт

η,tt 

(3.26)

где

– пирометрический коэффициент, который зависит от конст-

рукции топки и принимается по таблицам справочной литературы

или по табл. 9 прил. II.

Глава 4. ТЕПЛОВЫЕ БАЛАНСЫ

ПРОМЫШЛЕННЫХ ПЕЧЕЙ

4.1. Тепловые балансы промышленных печей.

Определение необходимого расхода газа

Тепловой баланс на печь составляется из отдельных статей

прихода (и расхода) тепла, отнесённого к заранее установленной

единице: 1 кг (м

) топлива, 1 кг обожжённого металла, 1 ч работы

печи.

Если расход газового топлива на печь не известен, то его оп-

ределяют из уравнений теплового баланса.

Основными потребителями газа на промышленных предприя-

тиях являются промышленные печи и отопительные производствен-

ные котельные агрегаты. Расход топлива на котельный агрегат опре-

деляется на основании теплового расчета котельного

агрегата.

Для вычисления расхода газового топлива, который необхо-

димо обеспечить для нормальной работы печи, составляют тепло-

вой баланс рабочего пространства печи.

Тепловой баланс рабочего пространства промышленной печи

представляет собой уравнение, связывающее статьи прихода теп-

лоты (поступление, в основном, за счет химической теплоты сго-

рания топлива) и статьи расхода теплоты (в основном

, на техноло-

гические нужды – нагрев металла до определенной температуры,

плавление и т. д.). Тепловой баланс может быть составлен для всей

печи в целом или только для её рабочего пространства, изменяют-

ся при этом только отдельные статьи расхода теплоты.

Для печей непрерывного действия: шахтных, вращающихся,

туннельных, кольцевых – баланс тепла принято составлять по

от-

дельным зонам: тепловой баланс для зоны подогрева и обжига,

из которого определяют расход топлива; тепловой баланс для зоны

охлаждения, из которого определяют расход воздуха на охлаждение.

Тепловой баланс для печей периодического действия состав-

ляется применительно к одному рабочему циклу (для одной плав-

ки, для одного обжига и т. д.), тепловой

баланс для печей непре-

рывного действия – применительно к одному часу работы печи.

Далее мы будем рассматривать тепловой баланс промышлен-

ной печи непрерывного действия для 1 ч её работы.

В общем виде уравнение теплового баланса для любой тепло-

вой установки имеет вид

пр расх

,QQ

¦¦

(4.1)

где

пр

– статьи часового прихода теплоты в тепловую уста-

новку, кДж/ч;

2524

расх

– статьи часового расхода теплоты из тепловой установ-

ки, кДж/ч.

4.2. Определение часовых приходов теплоты в печь

В сумму часовых приходов теплоты в промышленную печь

пр

входит часовой приход теплоты с металлом, который передд

загрузкой в печь имеет температуру выше 0 °С, поскольку приход

теплоты отсутствует только в случае, если температура металла

равна 0 °С; часовой приход теплоты с подогретым воздухом и топ-

ливом, подаваемым в печь, которые имеют температуру выше

0 °С; часовой приход теплоты, выделяющейся в результате про-

хождения химических реакций горения топлива. Согласно изло-

женному принципу уравнение часового прихода теплоты в промыш-

ленную печь, кДж/ч, принимает вид

пр м в г х

'''

QQQQQ 

(4.2)

где

– часовой приход теплоты с загружаемыми в печь деталя-

ми, кДж/ч;

– часовой приход теплоты с подаваемым воздухом, кДж/ч;

– часовой приход теплоты с газовым топливом, кДж/ч;

– часовой приход теплоты, выделяющейся в результате хими-

ческих реакций горения газового топлива, кДж/ч.

1. Часовой приход теплоты

с загружаемыми в печь деталями

Часовой приход теплоты с загружаемыми в печь деталями

определяется как произведение часового расхода металла на его

энтальпию при температуре загрузки, кДж/ч:

ммм

QGI 

(4.3)

где

G – часовой расход металла, подаваемого в печь, кг/ч;

– начальная энтальпия металла, кДж/кг..

Энтальпия загружаемого металла определяется из уравнения

ммм

'''

Ict 

(4.4)

где

c – теплоёмкость металла при температуре в момент его заг-

рузки, кДж/кг

ч град. Принимается по таблицам справочной лите-

ратуры или по табл. 10 прил. II, зависит от вида металла и его тем-

пературы;

– температура металла в момент его загрузки, °С.

2. Часовой приход теплоты с подаваемым в зону горения

вторичным воздухом

Часовой приход теплоты с подаваемым в зону горения вто-

ричным воздухом определяется как произведение часового расхо-

да воздуха на энтальпию при его начальной температуре. Началь-

ная температура воздуха находится из условий забора воздуха. Если

осуществляется забор воздуха из помещения цеха, то его темпера-

тура принимается равной внутренней температуре воздуха в цехе.

Если воздух забирается с наружной стороны здания, то его темпе-

ратура зависит от времени года и принимается равной температу-

ре наружного воздуха.

вввгфиз

QVI Vq   (4.5)

где

V – часовой расход воздуха,

м /ч

;

2726

– энтальпия подаваемого в топочный объём печи воздуха,

кДж/м

;

физ

q – физическая теплота подаваемого в топочный объём возду-

ха,

кДж/м

. Определяется по формуле (3.23).

Энтальпия подаваемого в топочный объём промышленной

печи воздуха,

кДж/м

, вычисляется по формуле

ввв

"""

I с t 

(4.6)

где

– удельная теплоёмкость подаваемого воздуха, кДж/м

град.

Определяется по таблицам справочной литературы или по табл. 1

прил. II, зависит от температуры воздуха и его влагосодержания;

– температура подаваемого воздуха, °С;

Часовой расход воздуха,

ч/м

, находится по формуле

вл

вгд

,VVV  (4.7)

где

вл

V – действительная потребность во влажном воздухе,

вг

м /м

Определяется по расчётам материального баланса горения топлива;

V – часовой расход газового топлива,

м /ч

3. Часовой приход теплоты с газовым топливом

Часовой приход теплоты с газовым топливом, кДж/ч, опреде-

ляется из уравнения

ггфиз

QVq  (4.8)

где

физ

q – физическая теплота подаваемого в топочный объём га-

зового топлива,

кДж/м

. Вычисляется по формуле (3.22).

4. Часовой приход теплоты, поступающий в результате

химических реакций горения газового топлива

Произведение часового расхода топлива на его низшую теп-

лоту сгорания даст количество теплоты, которое выделится в топ-

ке при данном часовом расходе топлива за 1 ч её работы. Заметим,

что если ведётся расчёт технологической схемы тепловой установки

утилизационными установками и в составе этой схемы присут-

ствуют теплообменные аппараты контактного типа (контактные

экономайзеры, конденсационные теплообменники), то составление

теплового баланса необходимо вести по высшей теплоте сгорания

рабочего состава топлива

. Если в составе технологической схе-

мы такие утилизаторы не присутствуют, то расчёт производится

по низшей теплоте сгорания рабочего состава топлива

тр

хгн

,QVQ 

(4.9)

тр

хгв

,QVQ 

(4.10)

где

– низшая теплота сгорания газового топлива,

кДж/м

;

– низшая теплота сгорания газового топлива,

кДж/м

4.3. Определение часовых расходов теплоты из печи

Уравнение часовых расходов теплоты, кДж/ч, имеет вид

расх м 235лнеуч

QQQQQQQ 

(4.11)

2928

где

– часовой расход теплоты с нагретым металлом, выгружае-

мым из печи при температуре термообработки, кДж/ч;

Q – часовой расход теплоты, уносимой из камеры сгорания с от-

ходящими газами, кДж/ч;

Q – часовые потери теплоты вследствие химической неполноты

сгорания газового топлива, кДж/ч;

Q – часовой расход теплоты, затрачиваемой на компенсацию теп-

лопотерь через наружные ограждения печи, кДж/ч;

Q – часовые потери теплоты в виде тепловой лучистой энергии

через открытые загрузочные окна печи в момент загрузки деталей,

кДж/ч;

неуч

– часовой расход теплоты, затрачиваемой на компенсацию

неучтённых теплопотерь, кДж/ч.

1. Часовой расход теплоты с нагретыми до температуры

термообработки деталями, выгружаемыми из печи

Часовой расход теплоты с нагретыми до температуры термо-

обработки деталями, выгружаемыми из печи, кДж/ч, определяется

из уравнения

ммм

QGI 

(4.12)

где

G – часовой расход металла, кг/ч;

– энтальпия металла при температуре термообработки, кДж/кг..

Энтальпия металла при температуре термообработки, кДж/кг,

определяется из уравнения

ммм

"""

Ict 

(4.13)

где

– температура термообработки металла, °С;

– удельна я теплоёмкость металла при температуре термообра-

ботки, кДж/кг

ч град.

2. Часовой расход теплоты, уносимой из камеры сгорания

с отходящими газами

Этот расход теплоты является самой большой потерей тепло-

ты в любом промышленном тепловом агрегате. Повышение тем-

пературы уходящих газов на каждые 100 °С понижает КПД тепло-

агрегата приблизительно на 5 %. Следовательно, если, к примеру,

на выброс в атмосферу идут продукты сгорания с

температурой

1200 °С, то КПД теплоагрегата будет не выше 10

15 %, что гово-

рит о необходимости снижать температуру уходящих газов за про-

мышленными печами. Снижение температуры обычно осуществ-

ляется установкой рекуперативных, регенеративных, контактных,

конденсационных теплообменных аппаратов. Эти аппараты позво-

ляют передавать тепловую энергию отходящих газов либо путём

её возврата обратно в топку при помощи подогрева воздуха, ис-

пользуемого для горячего дутья или

топлива (обычно применяется

для твёрдого топлива, для газового используется значительно реже),

что существенно снижает его расход и повышает КПД установки в

целом, либо вторичного использования (т. е. для других техноло-

гических и нетехнологических целей), что в целом повышает КПД

всей технологической схемы (энергетический КПД) и эффектив-

ность использования топлива.

Расход теплоты с

продуктами сгорания определяется как про-

изведение расхода газа на конечную энтальпию такого количества

продуктов сгорания, которое выделится при полном сжигании 1 м

газа с учётом избыточного количества воздуха и всех балластных

включений:

2 гп.с

QVI 

(4.14)

где

V – часовой расход газа,

м /ч

;

3130

п.с

– энтальпия продуктов сгорания, покидающих топочную ка-

меру установки,

кДж/м

Энтальпия продуктов сгорания

п.с

кДж/м

, находится из

уравнения



п.сп.с

"""

i рi

IVс t



(4.15)

где

V – объёмная доля i-го компонента, входящего в состав про-

дуктов сгорания,

п.с

м /м

. Определяется по формулам материальногоо

баланса горения топлива;

рi

с – теплоёмкость i-го компонента, входящего в состав продуктов

сгорания, кДж/м

град. Зависит от вида компонента и его темпе-

ратуры, равной температуре газовой смеси, определяется по таб-

лицам справочной литературы или по табл. 1 прил. II;

п.с

– температура покидающих топочную камеру тепловой установ-

ки продуктов сгорания, °С. Температура отходящих газов численно

равна действительной температуре в топочной камере:

п.сд

tt .

3. Часовой расход теплоты, затрачиваемой на компенсацию

теплопотерь через наружные ограждения

тепловой установки

Часовой расход теплоты, затрачиваемой на компенсацию теп-

лопотерь через наружные ограждения тепловой установки, кДж/ч,

определяется по уравнению теплопередачи. Это расход теплоты,

которая теряется через наружные ограждения за счёт разности тем-

ператур в цеховом помещении и в топочном пространстве

печи:



5 дн

,QkFtt  

(4.16)

где

– коэффициент теплопередачи ограждения топочной каме-

ры, кДж/ч

град. Принимается согласно теплотехническому

расчёту топочной камеры;

– площадь топочной камеры по внутреннему обмеру, м

;

– действительная температура в топочной камере печи, °С;

t – температура наружного воздуха в помещении цеха, °С.

4. Часовые потери теплоты вследствие химической

неполноты сгорания газового топлива

Часовые потери теплоты вследствие химической неполноты

сгорания газового топлива образуются в результате химического

недожога топлива. В продуктах сгорания присутствуют горючие

компоненты (оксид углерода, водород, метан и др.). Эти потери

могут возникнуть в результате неправильных наладочных работ

горелочного

устройства или вообще их отсутствия. При правиль-

ной наладке газогорелочных устройств потери теплоты от хими-

ческого недожога отсутствуют.



гп.с 24

12 460 СО 12 750 H 39 820 CH

100

   

(4.17)

где СО, Н

, СН

,… – процентное содержание несгоревших газов в

продуктах сгорания;

п.с

– полный расход продуктов сгорания,

п.сг

м /м

. Определяетсяся

по формуле (3.16).

5. Часовые потери теплоты через открытые окна

в виде тепловой лучистой энергии, выбивающейся в момент

загрузки и выгрузки деталей

Эти потери, кДж/ч, определяются по формуле

\

 Ф

100

8,20

, (4.18)

3332

где

– абсолютная действительная температура в печи, K. Рас-

считывается как t

+ 273;

F – площадь поверхности открытых окон и щелей промышленной

печи, м

;

– доля времени, в течение которого окно остаётся открытым

(т. е. отношение времени, в течение которого окно открыто,

откр

к полному времени пребывания материала в тепловой установке

полн

W ):

полн

откр

; (4.19)

Ф – коэффициент диафрагмирования. Зависит от размеров и кон-

фигурации загрузочных окон, определяется по формуле

Ф ,

M

(4.20)

где

– коэффициент прямого излучения: для больших окон

= 0,65 0,85, для малых окон

= 0,35 0,60.

6. Часовой расход теплоты, требуемой для компенсации

неучтённых теплопотерь

Его принимают равным 10

15 % от суммы статей расхода, ис-

ключая потери теплоты с уходящими газами

Q . Этот расход име-

ет место практически во всех тепловых агрегатах. В основном

в него входит расход теплоты на подогрев присасываемого возду-

ха через неплотности из-за различного рода дефектов изготовле-

ния оборудования и др.

После определения всех приходов и расходов теплоты их при-

равнивают и выражают из равенства (4.1) V

, т. е. расход газового

значение рекомендуется увеличивать на 10 15 %.

4.4. Определение КПД промышленной печи

Полный (термический) КПД печи

, %, показывает, какая доля

тепла, введенного в рабочую камеру, полезно используется на на-

грев металла и определяется по формуле

100

нг

мм





, (4.21)

где

– часовой расход теплоты с выгружаемыми из печи нагре-

тыми деталями, кДж/ч. Вычисляется по формуле (4.12);

– часовой приход теплоты с загружаемыми в печь деталями,

кДж/ч. Определяется по формуле (4.3).

Значения полного термического КПД некоторых газовых про-

мышленных печей приведены в табл. 1.

Коэффициент использования химической энергии топлива

н.т

показывает, какую долю тепла, полученного от сжигания единицы

топлива, газы отдают до выхода из рабочего пространства печи.

нг

раб.п

и.т



; (4.22)

вг

раб.п

и.т



, (4.23)

где

раб.п

– часовой расход теплоты, отдаваемой продуктами сго-

рания до выхода из рабочего пространства печи, кДж/ч, определя-

ется по формуле



прих

раб.побщ 23

,QQ QQ  (4.24)

3534

Таблица 1

Технические характеристики и значения термического КПД

некоторых газовых промышленных печей

Наименование

и конструкция

печи

Рабочая

температура,

°С

Средняя

удельная

производи-

тельность,

кг/(м

ч)

Удельный

расход

тепла,

кДж/кг

КПД

печи,

Нагревательные печи

Кузнечная

камерная:

с рекуператором

1250y1350 100y300 3350y7540 15y20

без рекуператора 4190y8380

С выдвижным

подом:10y18

первый нагрев 1250y1350 120y250 3350y6700

каждый подогрев

1470y2930

Толкательная 2510y6700

С вращающимся

подом

1250y1350

150y300

3350y6700

20y30

Щелевая

100y300 4190y10 475 10y20

Термические печи

С выдвижным

подом:

отжиг и за ка лка

850y950 80y120 2300y3560

отпуск

600y650 60y90 1260y2510 15y20

Камерные:

отжиг и за ка лка

850y950 80y120 2300y3560

отпуск

600y750 60y90 1260y2510

Проходные:

отжиг и за ка лка

850y950 100y150 1680y2930 18y22

отпуск 600y650 80y100 1050y2100

где

Q – часовой расход теплоты, выносимой с продуктами сгора-

ния из рабочего пространства печи, кДж/ч. Находится по формуле

(4.14);

Q – химическое тепло (недожог) в дымовых газах на единицу топ-

лива, кДж/ч. Определяется по формуле (4.17).

Общий часовой приход теплоты в топку промышленной печи,

кДж/ч, вычисляется по формулам

прих р

общ г н физ

;QVQQ   (4.25)

прих р

общ г в физ

,QVQQ   (4.26)

где

физ

– часовой расход физической теплоты, подаваемой в то-

почное пространство с воздухом и газом, кДж/ч. Определяется по

формуле

физ г физ м

QVqQ   (4.27)

где

физ

– физическая теплота, подаваемая в топочное простран-

ство с воздухом и газом,

кДж/м

. Определяется по формуле (3.21).

Коэффициент использования топлива количественно учитыва-

зования в данной печи. Предельное значение

и.т

= 1,0. Однако эта

п.с

= 0 °С,

что невозможно. В реальных печах

и.т

= 0,5 0,7. Некоторые значе-

ния коэффициента использования топлива для природного газа в за-

висимости от температуры продуктов сгорания, коэффициента из-

Величину коэффициента

и.т

определяют следующие основ-

ные факторы:

. Как показывает ана-

лиз формул (4.24) и (4.25),

и.т

выше у газов, имеющих большую

теплоту сгорания;

3736

Таблица 2

Значения коэффициента использования топлива

и.т

в зависимости

от коэффициента избытка воздуха и температуры его подогрева

для природного газа при

р 3

нг

35 600 кДж/мQ 

Температура подогрева воздуха t

, qС

Температура

продуктов

сгорания t

п.с

,qС

Коэффициент

избытка

воздуха D

0200400

0,8 0,52 0,58 0,63

1,0 0,67 0,74 0,81

800

1,2 0,62 0,70 0,78

0,8 0,42 0,49 0,58

1,0 0,56 0,63 0,70

1000

1,2 0,5 0,58 0,66

0,8 0,32 0,38 0,43

1,0 0,47 0,54 0,61

1200

1,2 0,37 0,45 0,53

2) подогрев воздуха и топлива. Как видно из формулы (3.21)

и табл. 2, подогрев является самым эффективным средством для

повышения

. Подогрев воздуха на 200 °С обеспечивает увели-

чение

и.т

в 1,1 1,2, а на 400 °С в 1,2 1,4 раза;

3) обогащение воздуха кислородом. Обогащение приблизитель-

но до 50 % дает такой же эффект, как нагрев воздуха до 1000 °С.

Обычно используется в мартеновских печах, где применяется обо-

гащение кислородом подаваемого в зону горения воздуха;

4) недожог топлива. По своей силе этот фактор даже превос-

ходит два предыдущих, оказывает отрицательное действие на

и.т

ухудшая его (см. табл. 2);

5) избыток воздуха. Нагретый до температуры отходящих га-

зов воздух увеличивает количество тепла, уносимого с уходящими

газами. Избыточный воздух попадает в печь либо через горелки

(так как коэффициент расхода воздуха

почти всегда больше 1,0),

либо через различные неплотности (рабочие окна, гляделки, пе-

сочные затворы и пр.). Для увеличения

и.т

необходимо стремиться

к сжиганию газа с минимальными избытками воздуха и уменьше-

нию присосов холодного воздуха в печь;

6) увеличение температуры отходящих газов

п.с

. Это приво-

дит к уменьшению коэффициента

и.т

. Но необходимо учитывать,

что увеличение температуры в тепловой установке (а следователь-

но, и

п.с

) способствует интенсификации процесса нагрева, т. е.

повышению производительности установки, хотя при этом

и.т

не-

сколько снижается. Одновременно возрастает возможность полу-

чения более высоких температур подогрева воздуха, что увеличи-

вает

и.т

. В связи с этим температуру в тепловых установках следует

определять исходя из потребностей технологического процесса.

ПРИМЕР РАСЧ Ё ТА КАМЕРНОЙ ТЕРМИЧЕСКОЙ ПЕЧИ

Необходимо выполнить тепловой расчёт камерной термической печи, пред-

назначенной для нагрева деталей из Ст. 45. Термическая обработка стали про-

изводится при температуре

1200 C

t q

. Начальная температура загружаемых

в печь изделий

16 C

t q

. Средняя удельная теплоёмкость стали в области дан-

ных температур

051 кДж/кг градc, . Производительность печи по изделиям

90 кг чG . Печь работает на природном газе следующего состава:

СН

– 84,5 %; С

– 3,8 %; С

– 1,9 %; С

– 0,9 %; С

– 0,3 %; N

– 7,8 %;

СО

– 0,8 %. Температура подаваемого газа

16 C

t q

. Влагосодержание пода-

ваемого газа

12 г/мd

. В печи установлена дутьевая горелка, работающая

на горячем дутье. Температура подаваемого вторичного воздуха

340 C

t q

Подогрев воздуха осуществляется рекуперативным теплообменником. Влаго-

содержание подаваемого воздуха

14 кг/мd

. Температура в цехе

18 Сt q.

Коэффициент теплопередачи ограждений печи

70 кДж/мчградk, 

. Пло-

щадь наружных ограждений

12 4 мF,

. Печь имеет малые окна общей пло-

щадью S

ок

= 0,188 м

. Отношение времени открытия окон к времени полного

пребывания материала в печи

= 0,1.

Необходимо составить тепловой баланс печи и определить часовой рас-

ход теплоты с продуктами сгорания на выходе из топки; часовой расход газово-

3938

го топлива, который необходимо обеспечить для поддержания рабочей темпе-

ратуры в рабочем пространстве печи; термический коэффициент полезного дей-

ствия и коэффициент использования топлива печи при условии, что подогрев

воздуха осуществляется сторонним воздухоподогревателем.

РЕШЕНИЕ

Расчётная схема камерной термической печи изображена на рис. 1.

Низшая теплота сгорания природного газового топлива заданного соста-

ва определяется по

формуле (3.4):

26 38 410

42638 410

512

CH CH CH

нннСНнСНнСНнСН

нСН

35 880 0,845 64 300 0,038 93 180 0,019 123 500 0,009

156 600 0,003 36 585 кДж/м .

QQrQrQrQrQr

     

 



Высшая теплота сгорания природного газового топлива заданного состава

определяется по формуле (3.5):

26 38 410

42638 410

512

CH CH CHCHр

вввСНвСНвСНвСН

вСН

39 800 0,845 70 300 0,038 101 200 0,019 113 800 0,009

169 300 0,003 40 265 кДж/м .

QQrQrQrQrQr

  

 



Теоретический объём воздуха, необходимого для сжигания 1 м

газовой

смеси заданного состава, определяется по формуле (3.8):









26 38

42638

2222

410 512

СН СН

СН

тСНСНСН

ОООО

СН СН

ОО

вг

476 476

4,76 2 0,845 3,5 0,038 5 0,019

6,5 0,009 8,0 0,006 9,6 мм.

V, Vr ,V r V r V r

VrVr

§·

       

¨¸

©¹

 

 

Теоретический объём влажного воздуха рассчитывается по формуле (3.10):

вл с с 33

тт вт вг

0,00124 9,6 0,00124 14 9,6 9,8 мм.VV dV /    

Действительный объём влажного воздуха определяется по формуле (3.11):

вл вл 33

дт вг

9,8 1,1 10,8 мм.VV / D 

вгвв

QVVI 



трр

хгнв

QVQQ 

ггг

QVI 

2 гп.с

QVI 

ммм

QGI 

ммм

QGI 

неуч

Газогорелочное

устройство

Загрузочные

окна

Рис. 1. Расчётная схема камерной термической печи

Объём содержащегося в продуктах сгорания диоксида углерода рассчи-

тывается по формуле (3.12):







CO 2 4 2 4

СО

001 CОСО СН 2 СН C Н 0,01 0,8 84,5

2 3,8 3 1,9 4 0,9 5 0,3 1,03 мм.

V, m

    

   

Объём содержащихся в продуктах сгорания водяных паров вычисляется

по формуле (3.13):









НО 2424 г

вт

НО

0,01 Н 2 СН 2 СН C H 0,00124

0,01284,523,841,950,960,3 0,0012412

1,1 14 9,6 2,1 мм.

§·

     

¨¸

©¹

D              



Объём содержащегося в продуктах сгорания азота определяется по фор-

муле (3.14):

с 33

N т 2 г

0,79 0,01 N 0,79 9,6 0,01 7,8 7,66 мм.VV /  