Роговой М.И., Кондакова М.Н., Сагановский М.Н. Расчеты и задачи по теплотехническому оборудованию предприятий промышленности строительных материалов
Подождите немного. Документ загружается.
ток
воздуха
20%.
Расчет
сводим
iI
табл.
VII.32.
Уравне
ния
реакций
горения
горючих
частей
топлива:
СН
4
+
202
=
СО!
+
2Н
2
О
+ Q;
СяН
в
+
3,5
02 =
2С0
2
+
3Н
2
О
+
Q;
СзН
s
+ 502 =
3СО
я
+
4Н
2
О
+ Q.
Температурный
режим
работы
печи
представлен
на
рис.
VHA.
Температура
дымовых
газов
в
муфеле
приня
та
10000
С,
а
так
как
температура
горения
природного
газа
выше,
то
необходимо
дымовые
газы,
поступающие
в
муфель,
разбавить
воздухом.
4.
Расчет
расхода
воздуха
для
разбавления
дымовых
газов
до
(=
1000
0
С
Расчет
производим
по
формуле
Q
....
- i
1000
V
н·,
Д д
V
B
= .1000 .25 '
'
в
-/
B
где
Qu
-
теплота
сгорания
природного
газа,
кДж/м
3
,
равная
35
500
кДж/м
3
;
'1')
-
коэффициент
полезного
действия
топки;
принимаем
0,98;
i~OOO
_
энтальпия
дымовых
газов
при
температуре
1000°
С,
кДж/м
3
;
V
Д
-
выход
дымовых
газов
при
горении
с
а
=
1,2
на
1
м
'
топлива,
м
3
;
i~OOO
_
энтальпия
воздуха
при
1000
ос,
кДж/м
З
;
i;:
-
то же,
при
25
ос
(воздух,
идущий
на
разбавление),
кДж/м
З
•
V =
35500·0,98-1518·12,3
= 16550 =
12
м3,
в
1410-32,4
1378
Энтальпии
воздуха
и
дымовых
газов
приняты
из
табл.
VII.33.
Общий
расход
воздуха
составит
V~
=
12+
ll,3
= 23,3
мз на
1
м3
топлива.
Общий
коэффициент
избытка
воздуха
23,3
Gtобщ
=
9,4
=
2,48,
где
9,4
-
теоретический
расход
воздуха
(из
таблицы
расчета
го·
рения).
220
Т
а б
JI
И
Ц
а
УII.33.
ЭlJтаJlЬПИЯ
воздуха
и
продуктов
горения
природного
газа
при
а=
1,2,
кДж/мЗ
Продукты
Продукты
t,
ос
Воздух
горения
t,
ос
Воздух
горения
сухой
при
родного
сухой
природного
газа
газа
25
32,4
-
900
1259
1340
100
130
136
1000
1410
1518
200
261
276
1100
1560
1684
300
394
416
1200 1715
1852
400
530 563
1300
1880 2028
500 670
714
1400
2027
2210
600
815
865
1500
2190
2380
700
960
1025
1600
2340 2560
800
1105
1185
1700
2520 2740
После
разбавления
воздухом
изменится
также
объ
ем
и
состав
дымовых
газов.
Объем
С0
2
и
Н
2
О
останется
прежним
(принимаем
сухой
воздух):
V
СО,
= 0,995
м
3
,
принимаем
1
м
З
;
V
H
•
O
= 1,98
м
З
,
ПРИlщмаем
2
м
3
V
N
•
=
о,
79
V~
=
0,79.23,3
= 18,4
м
3
;
V
o
•
= 0,21
(а
общ
-
')
V
o
= 0,21 (2,48 -
1)
9,4
= 3
м
3
;
V~
= 1 +
2+
18,4+
3
=24,4
М
З
•
Объемный
состав
дымовых
газов
после
разбавления
(%):
С0
2
-4,1;
Н
2
О-8,2;
N
2
-75,1;
02-12,6.
Плотность
дымовых
газов,
кг/м
3
:
Р
д
=
Рсо,
'СО,
+
Рн.о
'Н.О
+
PN.
'N. +
РО.
'0.'
где
р
-
плотность
данного
компонента
газовой
смеси,
рассчитыва
емая
делением
молекулярной
массы
газа
на
22,4;
, -
объемная
доля
данного
газа
в
смеси;
Рд=I,97.0,041+0,8·0,082+1,43.0,126+1,25.0,751==1,267
кг/м
З
•
5.
Расчет
расхода
топлива
на
отжиг
стеклоблоков
Тепловой
баланс
составляем
позонно
для
определе
ния
расхода
топлива
в
каждой
зоне.
Общий
расход
топ
лива
будет
складываться
из
расхода
его
по
зонам.
221
Тепловой
балане
зоны
нагрева
Расходная
часть
1)
Нагрев
изделий
от
500
до
5550
С.
кВт:
Фl
=
м
(е"
С;Т
t
~T
C~T)
•
где
М
-
масса
отжигаемых
стеклоизделий,
кг/с;
t"
и
СС;
-
температура
стеклоизделий
и
удельная
теплоемкость
стекла
по
массе
при
выходе
из'
зоны
нагрева,
ос,
кДж/
(кг·
ОС);
t·
и
C~T
-
то
же,
отжигаемых
стеклоизделий;
980
М
= 3600 =
0,272
кг/с.
Теплоемкость
стекла
определяем
в
зависимости
от
температуры
по
формулам:
ССТ
= (0,1605 +
О,ОООIl
f
CT
) 4,19;
C~~O
= (0,1605 + 0,00011.500)
4,19
=
0,9
кДжJ(кг'ОС):
cr:
=:
(0,1605 + 0,00011·555)
4,19
=
0,93
кДжJ(КГ.ос):
Фl
= 0,272
(555.0,93-
500.0,9) =
18
кВт.
2)
Нагрев
сетки
конвейера,
кВт:
Ф2
=
в
( ,;
с;
-
t~
c~)
где
В
-
масса
сетки,
проходящей
в
1
с,
кг;
t
и
и
С
К
-
соответственно
температура
и
удельная
теплоемкость
сетки конвейера,
ос
и
кДж/(кг,"С).
При
ширине
сетки
1,8
м,
скорости
ее
движения
8,85
м/ч
и
массе
м
к
=
14
кг/м
2
•
в
=
ЮкМ
к
8
к
=
8,85·14·1,8
=
223кг/ч,
или
223
В
=-
=0
062
кг/с
3600'
.
Удельная
теплоемкость
металла
сетки
принята
рав'
ной
0,578
кДж/
(кг·
о
С).
Температура
сетки
на
входе
составляет
600
С,
так
как
сетка
нагревается,
проходя
под
муфелем.
Конечная
температура
сетки
в
зоне
при
нята
равной
температуре
в
камере
отжига,
т. е.
5550
С.
Подсчитываем
потери
теплоты:
Ф.
= 0,062
(555·0,578-
60·0,578) = 17,8
кВт,
222
g)
Тепло~ой
пОТОК
йзлученй~м
через
заrрузочное
ОТ
верстие,
кВт:
ф
=
CofP
F
[(Т
1
)'
_(Та)"]
3
1000
100
100'
где
СО
-
коэффициент
излучения,
равный
5,7
Вт/(м
2
·К4);
fP
-
коэффициент
диафрагмирован
ия,
принимаем
равным
!;
F -
площадь
поверхности
излучения,
м
2
;
Т
1-
абсолютная
температура
излучающей
среды,
1\
(Т
!
=
=5000+2730);
Т
I -
то
же,
среды,
воспринимающей
излучение
(Т
2
=25
0
+273
0
).
Загрузочное
отверстие
равно
ширине
туннеля,
т.
е.
1,9
м,
и
по
высоте
соответствует
высоте
блоков,
т. е.
О,2м:
F =
1,9·0,2
= 0,38
м
2
;
5,7·0,38
[,500+273)"
_
(25
+ 273)4] = 9
5кВт
1000
\
100 100
,.
4)
Тепловой
поток,
уносимый
дымовыми
газами,
кВт;
Ф4=VдСдtд=Vдiд.
Согласно
графику
теплового
режима,
t
д
=800
0
С,
при
этом
i~OO
= 1185
кДж/м
3
(по
табл.
VII.33);
Ф"
=
24,4.1185Х
=
29000Х
кВт,
где
Х
-
расход
топлива
в
1
с.
5)
Тепловой
поток,
уносимый
воздухом
в
результате
выбивания
через
загрузочное
окно,
кВт:
Ф
6
= V
B
i
B
•
Количество
выбивающегося
воздуха,
м
3
/с,
определя
ют
по
формуле
Vt =
О,5Р
1 /
2.9,8Н
Рв
-1>г
,
V
Рг
где
0,5
-
коэффициент
расхода;
F -
площадь
отверстия,
через
которое
.выбиваЮТС$l
газы
или
воздух,
м
2
;
Н -
расстояние
от
уровня
нулевого
давления
до
половины
высоты
отверстия,
м;
Рв
-
плотность
окружающего
воздуха,
кг/м
З
;
Рр
-
в
данном
случае
плотность
воздуха
при
средней
темпера
туре
в
зоне,
кг/м
3
•
ГIринимаем
уровень
нулевого
давления
на
поду
тун
неля.
Тогда
при
высоте
отверстия,
равной
1/2
hзагруз.окпа,
223
Т.
е
0,1
м
и
площади
0,38
м
2
,
горячий
воздух
выбивается
• • 555+500
5250
С
при
среднеи
температуре,
равнои
5 =
При
этой
температуре
плотность
воздуха
составит
\; 273
Р
525
= 1
29
=
О
44кг/м
3
Г
'
273
+
525'
.
Плотность
окружающего
воздуха
25
273
{\
- 1
29
= 1,18
кг/м
3
•
t"B
-,
273+
25
Тогда
V
1,18-0,44
Vt=0,5·0,38·
29,80,1
=О,337м
3
/с.
0,44
Так
как
горение
рассчитывают
при
нормальных
ус
ЛОВИЯХ,то
273
273
з
V
o
= V
B
= Vt
273+
t =
0,337273+525
=
О,115м
lс;
Фи
= V
B
ев
= 0,115·700 =
ВО,5кВт.
для
компенсации
выбивающегося
через
загрузочное
отверстие
воздуха
такое
же
количество
воздуха
должно
быть
затянуто
через
выгрузочный
конец
туннеля
печи
и
пройти
через
все
зоны,
постепенно
нагреваясь
(по
графику
режима
работы
печи)
6)
Тепловой
поток
в
окружающую
среду
через
ог
раждения
печи,
кВт.
t
зи
- t
B
Фв
=
-----'=--б~---F
•
1000{LT
+
0,1)
где
t
вц
-
температура
внутренней
поверхности
теплоотдающего
участка,
"С,
'
в
-
температура
окружающего
воздуха,
ОС,
б
-
толщина
ограждения,
м,
л.
-
КОЭффИЩt'eнт
теплопроводности
материала
ограждений,
Вт/(м.ОС),
0,1
-
термическое
сопротивление
теплоотдаче
от
наружных
стен
воздуху,
м
2
.ОС/Вт;
F -
площадь
теплоотдающего
участка,
м
2
В
расчете
приняты
строительные
материалы
для
стен·
шамот
толщиной
0,115
м
и
шамотный
лег
ковес
толщиной
0,115
м,
224
дли
пода
в
нижнем
муфеле:
шамот
толщиной
0,065
м
и
шамотный
легковес
толщиной
0,13
м,
для
свода'
шамот
толщиной
0,115
м,
шамотныи
лег
ковес
толщиной
0,115
м
и
засыпка
средней
толщинои
0,1
м.
Коэффициент
теплопроводности
Л
Лшам=
;::;1,0
вт/(м,ОС)
и
Лшл=О,3
BTj(M'oC)
Лзас=
=0,07
Вт/(м,ОС)
(засыпка
из
диатомита).
Рис
VII 5
Эскиз
к
расчету
п.лощадеiI
теплоотдающих
по·
верхностей
печи
для
отжига
стеклоблоков
Расчет
площадей
теплоотдающих
поверхностей
про
изводим
по
рис.
УН.5.
Внутренние
размеры
туннеля,
м
(по
рис
VII
5).
ши
рина
1,9,
высота
0,34;
высота
нижнего
муфеля
0,18,
вы
сота
верхнего
муфеля
0,24
Общая
высота
стен
H=0,34+0,18+0,24=0,76
м.
Длина
зоны
нагрева
0,6
м
Площадь
стен
на
участке
зоны
нагрева
Р
ст
=2·0,6Х
ХО,76=О,91
м
2
•
Площадь
свода
муфеля
(верхнего)
при
длине
дуги
свода
с
учетом
выпуклости
L=I,9·1,05=2M;
Р
св
=2.0,6=1,2м2.
Площадь
пода
муфеля
(нижнего)
F
под
=
1,9·0,6
= I,14M2.
Рассчитываем
термическое
сопротивление:
R=o,I+~~.
При
этом
термическим
сопротивлением
металлического
кожуха
пренебрегаем.
R
=0
1+~+O,l15=0
6-
с'»
, 1
0,3
• •
+
0,115+0,115
0,1
R
=01
--
--+-=206'
СВ
, I
0,3
0,07 ' I
0,065 0,13
R
под
= 0,1 +
-1
- +
03
=
0,6.
,
Для
расчета
потерь
теплоты
находим
температуру:
500
+
555
1000
+ 800
t
ви
= t
CT
= 2 =
5250
С;
tм\Ф
= 2 =
9000
С;
t»
=
250
С.
Тогда
t
ни
- t
H
525
-
25
Фет
= F
ет
= 0,91 = 0,76
кВт;
1000R
LT
1000·0,6
900
-
25
900
-
25
ФСВ=
1,2=0,51кВт;
Ф
под
=
1,14=
1 ,66
кВт;
1000·2,06 1000·0,6
Ф6
= 0,76 + 0,51 + 1,66 =
2,9
кВт.
Складываем
весь
расход
теплоты:
ФраСХ=Фl+Ф2+ФJ+Ф4+Ф.+Ф6=
18+
17,8+2,9+
+
9,5
+
29
ОООХ
+
80,5
= 128,7 +
29000Х
кВт
Приходная
часть
1)
Теплота
сгорания
топлива,
переданная
дымовым
газам
при
их
температуре
1000°
С:
Ф
1
=
Уд
~~ono
= 24,4·1518 =
37
200Х
кВт.
2)
Тепловой
поток,
вносимый
воздухом
в
зону
(в
со
ответствии
с
температурным
режимом
по
графику
рис.
УНА)
при
t=555°
С:
Ф
2
=
У
В
i~50
= 0,115.745 = 85,8
кВт.
Общий
приход
Фприх=37
200Х+85,8
кВт.
Составляем
уравнение
теплового
баланса,
прирав
няв
приход
теплоты
ее
расходу:
128,7+
29000Х
=
37
200Х
+ 85,8;
Х
= 0,00523MI/c.
226
.\
Тепловой
баланс
зоны
выдержки
при
температуре
555
O~
Расходная
часть
1)
Тепловой
поток
в
окружающую
среду
через
ог
раждения
зоны,
длина
которой
3,7
м.
Зона
выдержки
так
же,
как
и
зона
нагрева,
находится
в
муфельной
ча
сти
печи
отжига,
отапливаемой
через'
верхний
и
ниж
ний
муфели,
поэтому
материал
зон и
коэффициент
теп
лопроводности
остаются
те
же,
изменяются
лишь
тем
пературы.
Температура
внутренней
поверхности
участков
при
пята
следующая:
для
стен
5550
С,
для
пода
и
свода
800+500 =
6500
С.
2
Площади
теплоотдающих
поверхностей
участков,
м
2
:
Р
еТ
=
2·3,7·0,76
=
5,6;
Р
еВ
=
2·3,7
= 7,4;
F
под
=
1,9·3,7
= 7.
Коэффициент
термического
сопротивления
R
остает
ся
тот
же.
Тепловой
поток
через
зону
Ф
_ t
BH
- t
B
555
-
25
СТ
- l000R
cT
F = 1000.0,6
5,6
=
4,9кВт;
650
-
25
650
-
25
Ф
под
= 1000.0,6 7 =
7,3
кВт;
Фев
=
1000.2,067,4
=
2,2
кВт.
Общий
тепловой
поток
в
окружающую
среду
Ф
1
=
4,9
+
2,2
+
7,3
=
14,4кВт.
'2)
Тепловой
поток
с
отходящими
газами
Ф
2
=
V
д
iдХ
=
24,4·714Х
=
17
500Х
кВт.
Значение
энтальпии
i;oo
взято
из
табл.
VII.аз.
3)
Тепловой
поток,
уносимый
воздухом,
нагретым
до
'=555
0
С:
Ф
з
= V
B
i:
55
= 0,115·745 = 85,8
кВт.
Общий
расходуемый
тепловой
поток
в
зоне
выдержки
Ф
расх
= 14,4 +
17
500Х
+ 85,8 =
17500Х
+ 100,2
кВт.
15*
227
Приходная
часть
1)
Теплота,
вносимая
с
дымовыми
газами,
поступаю
щими
в
зону,
соответствует
тепловому
потоку,
уносимому
дымовыми
газами
из
зоны
нагрева,
т.
е.
Ф=29000
ХкВт.
2)
Теплота,
вносимая
с
воздухом,
поступающим
из
зоны
медленного
охлаждения, при
температуре
5200
С:
Ф2
= V
B
i~20
= 0,115·700 = 80,5
кВт.
Общий
приход
Ф
прих
=29
000
Х+80,5
кВт;
общий
расход
Ф
расх
=
17
500
Х+I00,2
кВт.
Уравнение
теплового
баланса
19,7
29000Х
+
80,б
=
17500Х
+ 100,2;
Х
= 11500 = 0,00171
м
3
/с.
Тепловой
баланс
зоны
отжига
(медленного
охлаж
дения)
Расходная
часть
1)
Потери
через
ограждения
в
окружающую
среду.
Зона отжига
находится
в
неотапливаемой
части
печи,
поэтому кладка
ее
изменена,
а
свод
выполнен
в
виде
ме
таллического
плоского
кожуха
с
забивкой
шлаковой
ва
той
толщиной
160
мм.
Также
выполнены
и
стены.
РаЗ\fе
ры
нижнего
муфеля
и
его
кладка
те
же.
Высота
стен
складывается
из
ВЫСОТ
туннеля
и
нижнего
муфеля:
H
cT
=0,34+0,18=O,52
м.
Площади
теплоотдающих
поверхностей
участков
при
длине
ЗОНЫ
11
м:
228
Е
ст
= 2·0,52·11 =
11
,4М2;
Е
СВ
= 1,9·11 =
20,9м2;
F
под
= 1,9.11 =
20,9м2.
Термическое
сопротивление
теплопередаче:
0,16
R
CB
= R
C
"1l
= 0,1 +
-7
= 2,38
M2·C1BT;
0,0
0,065 0,13
R
под
= 0.1 +
--
+ - =
О,6м2.ОС/Вт.
I
0,3
Температура
внутренних
поверхностей
555
+
455
t
ca
=
t~
..
=
--2
- =
505°
С;
tмуф
= 350·
С.
Потери
теплоты
через
ограждения
В
ОКр'ужающую
среду
составят
505
-
25
505-
25
Фет
=
1I,4=2,3кВт;
Ф
СВ
=
20,9=4,2
кВт;
1000·2,38 1000·2,38
350-25
Фпод=
20,9=
11,3кВт;
1000·0,6
Ф
1
=2,3+4,2+
11,3=
17,8КВТ.
2)
Теплота,
уносимая
воздухом
из
зоны
отжига,
соот
ветствует
теплоте,
вносимой
воздухом
в
зону
выдержки
при
t=520°C,
т. е.
Ф2=80,5
кВт.
Приходная
часть
1)
Теплота,
выделяемая
изделиями
при
охлаждении
от
555
до
455°
С,
кВт:
Ф
1
=
М
(t"
C~T
- t'
С;т)
;
c~~5
= 0,93
кДжj(кг,ОС);
c~;;
= (0,1605 + 0,00011·455) 4,19 = 0,88
кДжl(кг,ОС);
Ф
1
=
0,272(555·0,93-
455.0,88) =
31,6хВт.
2)
Теплота,
выделяемая
сеткой
конвейера
при охлаж
дении
на
1000,
кВт:
Ф
2
=
в
(
c~ (~
-
c~
(~)
•
Удельную
теплоемкость
сетки
принимаем
равной
0,578
кДж/
(
кг·
к)
.
Тогда
Ф,
= 0,062 (0,578·555 - 0,578·455) = 0,062·0,578·100 =
3,6
кВт.
3)
Теплота,
вносимая
воздухом
при
t=425°
С:
Ф
з
=
У
в
i:
25
= 0,115·565 =
65
кВт.
Общий
приход
Ф
прих
= 31,6 +
3,6
+
65
= 100,2
кВт.
Общий
расход
-
Ф
расх
=
17,8+
80,5 =
98,2кВт.
Приход
больше
расхода,
следовательно,
в
зоне име
ется
избыток
теплоты,
поэтому
необходимо
отводить