Роговой М.И., Кондакова М.Н., Сагановский М.Н. Расчеты и задачи по теплотехническому оборудованию предприятий промышленности строительных материалов
Подождите немного. Документ загружается.
5.
Тепловой
баланс
30Н
подготовки
И
обжига
Приходная
часть
1)
Теплота,
вносимая
сухой
частью
сырца:
Qfп
=
ас
с
с
t~,
где
ас
-
масса
сухой
части
сырца
(по
табл
УII.25
а
с
= 6816+
+403=
/219
кгjч),
Се
-
удельная
теплоемкость
абсолютно
сухой
части
сырца
[по
справочным
данным
для
минеральных
материалов
Се
=0,92
кДжj(кг.ОС)];
t~
-
температура
с,ырца,
поступающего
в
печь.
Для
условии
искусственной
сушки
принимаем
по
практическим
данным
t~
=300
С,
Qfп
= 7219·0,92·30 =
199
20)
кДжfч.
2)
Теплота,
вносимая
влагой
сырца:
Q
П
а'
,
2п
= W C
w
t
c
'
где
a~
-
масса
влаги,
содержащейся
в
сырце
(по
табл.
УII.25
а~=4бl
кгjч);
сw-удельная
теплоемкость
влаги;
cw=4,19
кДжj(кг.ОС);
Qrп=
461
·4,19·30
=
57
800
кДжfч.
3)
Теплота,
вносимая
воздухом,
поступающим
из
зо
ны
остывания
в
зону
подготовки:
Q
П
у'
,
Зп
=
в
СВ
t
B
,
где
Y~
и
t~
-
соответственно
количество
и
температура
воздуха.
поступающего
в
зону
подготовки
из
зоны
остывания;
Y~
-
искомая
величина
(по
опытным
данным
принимаем
t~
=2000
С);
\
c~-
удельная
объемная
теплоемкосtь
воздуха
[по
спра·
вочным
данным
[53]
при
t~
=2000
Cc~
=4,19Х
ХО,3132=
1,31
кДжj
(м
З
•
ОС)].
Q~п
= 1
,31.200Y~
=
262
Y~,
4)
Теплота,
вносимая
в
зоны
подготовки
и
обжига
присосным
воздухом:
200
где
у;,
с;,
[;
-
соответственно
количество,
удельная
объемная
теплоемкость
и
температура
присосного
воздуха.
Принимаем
(~
=200
С,
с;=4,19ХО,31
=
1,3
кДж/(м
з
,
О
С)
По
опытным
данным
принимаем,
что
величина
при
сосного
воздуха
равна
расходу
воздуха
в
зоне
обжига.
Тогда
У;
=
ВУ
в
= 14,74
В;
Q~п
=
14,74В·l
,3·20
= 384
В,
где
В
-
расход
топлива
на
обжиг,
кг
5)
Теплота,
выделяемая
во
внутрь
обжигательного
канала
массивом
печной
кладки.
Массив
печной
кладки,
аккумулируя
в
процессе
на
грева
большое
количество
теплоты,
частично
отдает
ее
в
начальной
части
зоны
подготовки
Расчет
теплоотдачи
и
теплопоглощения
футеровки
в
отдельных
зонах
печи
ведут
с
использованием
номограммы
рис.
VII.3.
п
L~,
Q5п
= -
qп,
't"ц
где
L~
-
длина зоны
подготовки,
в
которой
происходит
теплоот
дача
кладки,
принимаем
ее
равной
длине
двух
камер
Следовательно,
L~
=
10,4
м;
't"ц
-
длительность
полного
цикла
(в
нашем
случае
Тц=54,7
ч);
q~
-
теплота,
выделяемая
внутрь
обжигательного
канала
на
1
м
его
длины
в
начальной
части
зоны
подготовки
По
номограмме
рис
VII 3
находим
q~
как
тепловыделение
в
зоне
досушки
Для
f
о
б=950
0
С,
Р=6,54
м
2
,
't
ц
=54,7
ч и
q~=297000
кДж:
п
10,4
Д
/
Q5п
= -
297
000 = 56 500
к
ж
ч.
54,7
6)
Теплота
от
горения
топлива
Q~п
=
Q~B
= 26 800
В.
7)
Физическая
теплота
топлива
Q~п
=
ВС
Т
(т.
где
[
т
-
температура
топлива
(принимаем
ее
равной
200
С)
;
С
Т
-
удельная
теплоемкость
ТОПJIива
(по
справочным
данным
принимаем
для
антрацита
С
Т
=
1,65
кДж/
(кг.
ОС);
Q~fI=
1.65.20.В';;;;
3313.
201
~
170!Лощенuе
теплоты
BOJIJPu:me-
Т~ллtJпqr~
~нутреннини
поlJерх-
пли:~u"!lrpь
норv
ж
!/
но.:mnни
Мllu(I/J/J/JКДЖ)
(fOOOKA)l()
(IUООкДж)
1ЧОО
1600-
1600-
850_
2800
г--
f200
~
-
~
~\~O~
1
~
"!.
1\.
1 1 1 !
f3O,n
'"
1.500
1500
1J0и
~2700-
~-:--
"ОО
ос"
\60
'ЛОПе.
t''1НОССС'It'lшепе'lilОIОКflНО/lО
~
ij
~ ~
?Е§..
ii,,~~1050-
1000
;"
1,;--:
",,:~
,!
~L)L-'\.
,1
F,M
1200
~/#O-
~1"00-
~
700
~
2"00
~g;o-
V
1/
~
~
"t?!'f~~~"1
""~-
_~
~
1300
~
1300
:;j~
~tI2()
f1;=!ltJO
О
;...-
~.1
1100
'"
!;?
~
=
'"
10
~
850-
,
,
Jh
I
~
"""
,}О
I
f'
в
1\.,."
~
1200,.
~1200-b~
600
~
-ЫQ
f!\75O=
700
1/
.....
У,,-
г
00
Fn
1000
~
..
'!!
и
1900
:;>
7.'00
р'
1/
v
i-""
8;::.:
!'-.I--P>.I" ,
:4
-
f---ffО
Il
-1100
550
-
-,
650
J1
1/
'-"'"
.....
'!'.
r'J\1\
900
5001
17001600
600
V v
1.--.....
1
1"1"
1000-
1000
г=---
550-
v V
,~
v i 1
I'..I'.!\
•
900 900
~50
-
1.500
fl;дJ,.·
1;50-
500
г.
...-
.
..-=
~
1300
41J1J
r v
.....
1 1
f'
~~-~
800-
800-
~
350-
r:V
I I
'!
.
~Ч
350-
1100
300
I
1'-.
600
.
700
700
300
7if.lД
250
- 200
'А
30
.50
70
90
110
{ЗО
150
170
190
Лрооолжиmельность
ПОЛНОlО
""""лр
'с
ч,
ч
1.1
9ОО
1'0
f----2PJI
600
- -
600
-
250
-
700.мgj
-;u
100
*50
500
500
2§§.
~
__
Но
1
н
пеllНOZО
ксноlIо
JO
один
050роm
ne'lu
Рис.
VII.3.
Номограмма
для
определения
теплового
потока
в
ограждающих
конструкциях
кольцевых
печей
8)
Физическая
теплота
воздуха,
используемая
на
го
рение
топлива:
Q~n
=
VBBc
B
'
в
=
14,74В·l
,35·500 =
9950В.
Сумма
статей
приходной
части
теплового
баланса
зон
подготовки
и
обжига
составит
8
Е«;
= 199200 +
57800
+ 262
Y~
+ 384
В
+ 56500 + 26 800
В
+
1
+
33В
+ 9950
В
= 313500 +
37167
В
+ 262
v;.
Расходная
часть
1)
Расход
теплоты
на
испарение
влаги
и
нагрев
водя·
ных
паров
до
температуры
отходящих
газов
Qfn =
0w
i
n
,
где
0w
-
мас"а
влаги,
испаряемой
в
зоне
подготовки
(по
табл.
VII.25
Qw
=461
кгfч);
i
n
-
энтальпия
водяного
пара
при
температуре
отходящих
га·
ЗQВ
t
o
.•.
По
практическим
данным
температуру
отходя
щих
газов
принимаем:
t
o
.•
=
1200
С;
i
п
=2500+
1,97
·100=
=2697
кДжfкг.
Тогда
Qfn = 461·2697 = 1240000
кдж/ч.
2)
Расход
теплоты
на
эндотермические
химические
реакции
где
ОС
-
масса сухой
части
сырца,
равная
7219
кгfч;
23 -
расход
теплоты,
кдж,
на
химические
реакции
при
обжиге
глины,
отнесенный
к
1 %
А1
2
О
з
;
28
и
35 -
расходы
ТЕШЛОТЫ
на
разложение
соответственно
СаО
и
MgO;
Q~
= 7219
(23.12,3
+
28·1,5
+
35·1,4)=
2700000
кДж/ч.
3)
Расход
теплоты
на
подогрев
изделий
до
темпера
туры
обжига
где
Она
-
масса
обожженных
изделий
(по
табл.
УII.25
О
••
ос:
.=6816
кгfч);
203
с~з
-
удельная
теплоемкость
обожженных
изделий
[110
спра-
[45]
t
о
а'
.-
вочным
данным
при
об=950
С
из.=
=1,05
кДж/(кг·ОС)]
Определяем
QКп
= 6816·1,05·950 = 6 500000
кДж/ч.
4)
Потери
теплоты
с
отходящими
газами
где
V
o
г
-
объем
газов,
отходящих
из
зоны
подготовки;
склады-
вается
из
следующих
компонентов:
Vo.rf-
продукты
горения
топлива
(по
табл
УII.23
V
O
•
rl
=
=
14,93В
м
3
/ч);
V
O
•
r2
-
воздух,
поступающий
из
зоны
ОС1ывания
в
зону
подго-
товки;
V
O
Г2=
V~;
V
о
.
гз
-
присосный
воздух.
Согласно
предыдущим
расчетам,
V
о
.
гз
=
V~=
14,74В;
V
O
•
r4
-
летучие
вещества,
выделяемые
из
глины
при
обжиге
кирпича.
Согласно
табл.
УII.25,
их
масса
равна
G
п
п=
=403
кг/ч.
Принимая
плотность
летучих
компонентов
глины
1'=0,9
кг/м
3
,
получаем:
403
V
=--=448
м3/
ч
0.г4
0,9
.
V
O
•
r5
-
водяные
пары
испаряемой
влаги;
G
w
461
V
=--
=--=572
мЗ/ч;
0.г5
I'п
0,805
V
o
.
r
=
14,93В
+
V~
+
14,74В
+
448
+ 572 =
29,67В
+
V~
+
1020;
t
o
.
r
-
температура
отходящих
газов.
По
практическим
дан-
ным
принимаем
t
o
,=
100
ОС;
.
С
о
.
г
-
объемная
теплоемкость
отходящих
газов.
По
справоч
ным
данным
при
t
or
=100°C,
сог=1,47
кДж/(мЗ.ОС).
Подставляя
числовые
значения,
получаем:
Q~п
= (29,67
В
+
V~
+ 1020) 1,47 ·100 = 4370
В
+
147
V~+
+ 150000.
5)
Расход
теплоты
на
аккумуляцию
массивом
печной
кладки
204
где
L~
-
длина
тоЙ
части
зоны
подготовки,
в
которои
прОИСХО-
дит
поглощение
теплоты
К:Iадкой
(по
табл
VII
22
L
п
=
=31,2-10,4=20,8
м);
"
L
вз
-
длина зоны
взвара
(L
BJ
=7,7
м);
qп
И
QB3
-
удельное
теплопоглощение
1
м
кладки
обжигатеяьного
канала
печи.
Согласно
номограмме
рис
VII
3,
q~
=
=600·103
И
q:з
=684·
103
кДжfм
Тогда
Q~п=
20,8
600
000
+
7,7
684
000
= (228 + 96,3)
1000
= 32430
кджfч.
54,7
54,7
6)
Потери
теплоты
в
окружающую
среду
QP
_
L
п
+
L
вз
Ьп-
"д
где
qo
с
-
теплопотери
в
окружающую
среду
1
м
наружной
поверх
ности
печного
канала
за
один
оборот
огня
в
печи
По
диаграмме
рис.
VII.3
qo
с=220
000
кДж/м.
Согласно
табл.
VII.22,
L
п
=3.I,2
и
L
вз
=7,7
м;
QКп=
31,2
+
7,7
220000 = 156500
кДжfч.
54,7
7)
Потери
теплоты
от
химической
неполноты
горе
ния
Qfп
= 0,01
XBQg,
где
Х
-
потери
теплоты
от
химического
недожога,
%
(по
опытным
данным
Х=2%).
Тогда
Qfп=
0,01
·2·26
800
В
= 536
В.
8)
Потери
теплоты
от
механической
неполноты
го·
рения
QКп
= 0,0001
ВГ
АР
Q~,
где
Г
-
содержание
горючей
части
в
очажных
остатках
(принима
ем
Г=5%
и
АР=20%):
QКп
=
0,0001·5·20·26800В
=
268
В.
205
Сумма
расходных
статей
теплового
баланса
зон
под-
готовки
и
обжига
составляет
8
:Е
Q~
= 1 240000 +
2700000
+
6500000
+
4370
В
+
147
Y~
+
1
+ 150000 + 324300 + 156500 + 536
В
+
268
В
=
11
110800 +
+5174В+
147Y~.
Уравнение
теплового
баланса
зон
подготовки
и
об
жига:
316300 +
37
167
В
+
262
Y~
=
11070800
+ 5174
В
+
147
Y~;
31993
В
= 10754500 -
115
Y~.
ЭТО
уравнение
решаем
совместно
с
уравнением
тепло
вого
баланса
зон
закала
и
охлаждения.
6.
Тепловой
баланс
зон
закала
и
охлаждения
Приходная
часть
1)
Теплота
обожженных
изделий
Q
fox
= 6500000
кДж/ч.
2)
Теплота,
выделяемая
во
внутрь
печи
футеровкой
в
зоне
остывания;
n L
ox
Q20x=-Qox'
"
где
L
ox
-
длина
зоны
остывания;
L
ox
=20,8
(см.
табл.
УII.22).
Согласно
номограмме
рис.
VII.3,
qox=730
000
кДж/м,
тогда
п
20,8
Q20x
=
54,7
730
000 = 278 000
кДжjч,
3.)
Теплота
вносимая
воздухом,
поступающим
в
зону
охлаждения:
Q~x
=
У
в
.
ох
Св'
t
B
,·
где
У
в
.
ох
-
количество
воздуха,
поступающее
в
зону
охлаждения.
Оно
складывается
из
КQ.1шчества
воздуха,
расходуемо
го
на
горение
топлива
У
в
и
поступающего
из
зоны
206
остывания
в
зону
подготовки
Y~;
таким
образом,
У
В
=
=
У;+14,74В;
с
в
=I,3
кДжf(м
3
,
О
С);
температура
на
ружного
воздуха
принята
t
в
=
200
С.
Тогда
Q~x
=
(v~
+ 14,74
ВТ
1,3·20
=
26
v~
+
384
8.
Сумма
приходных
статей
теплового
баланса
зон
за
кала
и
охлаждения
составит
1
Е
Q~x
= 6500000 + 278000 +
26
v~
+
3848=6778
000+26
v~
+384
В.
Расходная
часть
1)
Расход
теплоты
на
нагрев
воздуха,
поступающего
в
зону
взвара:
--
Qfox
=
Q~n
=
99508.
2)
Теплота,
направляемая
с
нагретым
воздухом
в
зо
ну
подготовки:
Q~ox
=
Q~n
=
262
v~.
3)
Потери
теплоты
в
окружающую
среду
Q
P
_Lз+Lос
3ох
- 't'
qoc'
Ц
Согласно
табл.
VII.22,
L
з
=7,7
м;
L
oc
=20,8
м.
Тогда
Q~x
=
7,7
+ 20,8220000 = 115000
кДжjч.
54,7
4)
Остаточный
нагрев
выгружаемых
изделий
При
этом
температуру
выгружаемых
изделий
при
ни
маем
t~з=500С,
а
С;з=0,92
кДж!
(кг,ОС),
Тогда
Q~x
= 6816·0,92·50 = 314000
кДжjч.
5)
Теплота.,
аккумулированная
футеровкой
в
зоне
закала:
р
L
з
Q50x
=-
Qs.
't'ц
Согласно
номограмме
рис.
VII3,
qз=6
833 000
кДж/м.
207
Тогда
р
7,7
Qsox
= - 683300 = 96200
КдЖjЧ.
54,7
Сумма
расходных
статей
составит
5
1":
Qgx
=
9950
В
+
262
Y~
+ 115000 + 314000 + 96200 "'"
1
= 9950
В
+
262
Y~
+
525
200.
Уравнение
теплового
баланса
зон
закала
и
остывания
составит
6778
000
+
26
Y~
+
384
В
=
9950
В
+
262
Y~
+
525
200;
9566
В
=
6252800
-
236
y~.
Т
а б л
и
ц
а
VII.26.
Тепловой
баланс
З0Н
подготовки
и
обжига
Приходиые
статьи
Теплота.
вносимая
су
хой
частью
сырца
То
же,
влагой
сырца.
То
же,
воздухом,
по
ступающим
из
зо
ны
остывания
в
зо
ну
подготовки.
То
же,
в
зоны
подго-
товки
и
обжига
присосным
возду-
хом
Теплота,
выделяемая
внутрь
обжигатель
ного
канала
масси
вом
печной
кладки
.
I
Количество
11
теплоты.
кДжjч
202000
57800
3940000
111
500
56500
Расходиые
статьи
На
испарение
влаги
и
нагрев
водяных
паров
На
эндотермические
химические
реакции
На
подогрев
изделий
до
температуры
об
жига.
. •
с
отходящими
газа
ми.
На
аккумуляцию
мас
сивом
печной
клад
ки
В
окружающую
сре
ду
0'1'
химической
не-
Теплота
от
горения
топлива.
<Ризическая
теплота
7
580
000
полноты
горения
•
топлива
9 350
То
же,
воздуха,
ис
пользуемого
на
го-
рение
топлива
2
820
000
Итого
•
14
777
150~
От
механической
не-
полноты
горения
•
Итого.
Количество
теплоты,
кДжjч
1240000
2700000
6500000
3635000
324300
156500
152000
75800
14783600
14783600
- 14777150
6450
00
__
О
4370
Невязка
баланса:
14783600
147836001
,~
,
или
менее
0,5%,
что
находится
в
пределах
Iразрешающей
способности
счетной
линейки
~08
В
результате
расчета
тепловых
балансов
получаем
два
уравнения
с
двумя
неизвестными.
Решая
их
совмест
но,
находим:
v~
= 15020
м
3
jч;
В
=
283
кгjч.
Определяем
удельный
расход натурального
топлива:
283
на
1000
шт.
обжигаемого
кирпича
В
уд
=
192
=147,5
кг,
283
'
на
1000
шт.
готовой
продукции
В
уд
= 1,88 =
150
кг.
Вычисляем
удельный
расход
условного
топлива:
26800
на
1000
шт
обжигаемого
кирпича
В
ус
=147,5
29400=147,5.0,912=
=
134
кг·
на
1000
~T
готовой
продукции
В
ус
=150·0,912=136
кг,
где
29400-
теплота
сгорания
условного
топлива.
Подставляя
полученные
для
V~
и
В,
числовые
зна·
чения
в
соответствующие
выражения
балансовых
статей,
составляем
тепловые
балансы
(табл.
VII.26
и
VII.27).
Т
а
б
л и
ц
а
VII.27.
Тепловой
баланс
зон
закала
и
остывания
Приходиые
статьи
Теплота
обожженных
изделий.
Теплота,
выделяемая
внутрь
печи
футе
ровкой
в
зоне
осты
вания
Теплота,
вноснмая
воздухом
в
зону
остывания.
Итого
••
/
I(оличество
11
теплоты,
кДжjч
6500000
278000
499500
7277
500
Расходные
статьи
На
нагрев
воздуха,
поступающего
в
зо
ну
взвара
Направляемая
с
на
гретым
воздухом
в
зону
подготовки
В
окружающую
сре-
ду
•
Остаточный
нагрев
выгружаемых
изде
лий
Теплота,
аккумулиро
ванная
футеровкой
в
зоне
закала
Итого
•
7285
200 - 7 277 500 7700
/
I(оличество
теплоты,
кДж/ч
2820000
3940000
115000
314000
96200
7285200
Невязка
баланса:
7285200
7285200
= 0,1 %
и
находится
в
пределах
разрешающей
способности
счетной
линейки.
Н-266
209