Роговой М.И., Кондакова М.Н., Сагановский М.Н. Расчеты и задачи по теплотехническому оборудованию предприятий промышленности строительных материалов
Подождите немного. Документ загружается.
часть
дымовых
газов
из
муфеля
в
дымовый
канал,
тем
самым
снижая
их
температуру.
Дымовые
газы
отводят
через
обводные
каналы,
имеющиеся
в
зоне,
и
охлаждают
их
посредством
ввода
воздуха
для
разбавления.
Тепловой
баланс
зоны
быстрого
охлаждения
изделий
Температура
изделий
снижается
от
455
до
600
С.
Расходная
часть
1)
Тепловой
поток
в
окружающую
среду
через
ограж
дения.
Под
муфеля
имеет
ту
же
толщину
и
материал,
что
и
в
предыдущих
зонах,
т.
е.
ша
мот
(')=0,065
м,
шамотный
легковес
(')=0,13
м.
Толщина
забивки
свода
уменьшена
до
0,115
м,
а
для
стен
остается
та
же.
Материал
-
шла
ковая
вата.
Длина
зоны
6
м.
Температура
внутренней
по
верхности
участков
составит:
455+60
для
стен
и
свода
t
BH
= 2 =2580
С;
дЛЯ
пода
муфеля
t
вп
=
150
ос.
Площадь
теплоотдающих
поверхностей:
Р
СТ
=
2·0,52·6
=
6,2м
2
;
Р
еВ
=
1,9·6
=
11
,4м2;
F
ПОД
= 1
,9·6
=
11
,4м2.
Термическое
сопротивление
теплопередаче:
0,115
R
CT
=2,38;
R
cb
=0,1+--=1,74;
R
под
=0,6.
0,07
Определяем
тепловой
поток
в
окружающую
среду
через
ограждения:
258-25
ФСТ
=
6,2
=
0,6кВт;
1000·2,38
258-25
Ф
СВ
=
1000.1,7411,4=
1,5кВт;
150-
25
ФПОД=
11,4=2,4кВт;
1000·0,6
Фl
=
0,6
+ 1 ,5 +
2,4
=
4,5
кВт.
2)
Тепловой
поток,
уносимый
воздухом
из
зоны
быст
рого
охлаждения,
равен
тепловому
потоку,
вносимому
в
зону
отжига
при
t=425°
С:
Ф2=65
кВт.
230
Приходная
часть
{)
Тепловой
поток,
выделяемый
изделиями
при
ох
лаждении
от
455
до
600
С,
кВт:
c~~5
= 0,88
кДж/(кг.ОС);
c~~
= (0,1605 + 0,00011.60) 4,19 =
0,7
кДж/(кг.ОС).
Фl
= 0,272
(0,88.455-
0,7.60) =
97,2кВт.
2)
Тепловой
поток,
выделяемый
сеткой
конвейера
при
охлаждении:
Фj)
= 0,062 (0,578·455 - 0,578.60) = 14,1
кВт.
3)
Тепловой
поток,
вносимый
воздухом
при
t=
250
С:
Ф
З
= V
B
i;5
0,115.32,4 =
3,7
кВт.
Общий
приход
Ф
прих
=
97,2
+ 14,1 +
3.7
=
115
кВт.
Общий
расход
Ф
расх
=
4,5
+
65
= 69,5
кВт.
В
зоне
имеется
большой
избыток
теплоты:
ФИЗб
=
115
- 69,5 =
45,5кВт.
Эта
теплота
отводится
частично
с
дымовыми
газами
через
отводные
трубы
в
общую
дымовую
трубу,
располо
женную
над
печью,
а
также
посредством
разбавления
АЫМОВЫХ
газов
воздухом
через
специальные
клапаны.
Расчет
расхода
топлива
Общий
расход
топлива
печью
отжига
будет
склады
ваться
из
расхода
его
двумя
первыми
зонами:
V
T
=
Х
1
+
Х
Й
= 0,00523 +
О,ооm
= 0,00694 M
3
jC.
Принимаем
10%
запаса на
неучтенные
потери
теплоты,
V
T
= 0,00694·1,1 = 0,00762
МЗ/С.
Часовой
расход
топлива
0,00762·3600 = 27,4
м~/ч.
231
t.2
~
т
а б
я
и
ц
а
VII.З4.
Сводиая
таб.nица
теп,nового
ба.nанса
всех
зон
печи
отжига
I(олнчество
теплоты
I(олнчество
теплоты
по
зонам,
кВт
по
зонам,
кВт
Прихо
....
ые
статьн
ыед.пен-
Расходные
статьн
медлен-
нагре-
выдерж
ного
ох-
быстрого
нагре-
выдерж
ного
ох-
быстрогС)
ва
ки
.л8Жде-
охлаж-
ва
ки
лажде-
ОХ./I8Ж-
НИЯ
деиия
I
ння
деиия
От
горения
топлива
194,5
- -
-
На
нагрев
Теплота
изделий
. .
18
- - -
выделяемая
охлаж-
конвейера
. .
17,8
-
-
-
дающимися
изделия-
Потери
ми.
-
-
31,6
97,2
через
ограждения
2,9
14,4
17,8
4,5-
выделяемая
сеткой
излучением
.
9,5
-
-
-
конвей~ра
-
-
3,6
14,1
вносимая
дымовыми
Теплота
газами
-
49,Б
-
-
уносимая
воздухом
вносимая воздухом
85,8
80,Б
65
3,7
в
туннеле
80,5
85,8
80,5
65
уносимая
с
дымовы-
ми
газами
152
29,9
-
-
переданная
воздуху,
расходуемому
на
разбавление
дымо-
2 45,5
вых
газов
-
-
Неувязка
балаиса
-0,4
-0,1
-0,1
-
ИТОГ0
. . .
280,з1130
1100,2
1115
Итого
. . .
280,з1
130
1100,2
1115
Расход
теплоты
на
отжиг
1
кг
стеклоизделий=
l"I
уд
=
Qи
У
..
=
з5
500·0,00762
995
1
'"
м
0,272 =
кДж
xr.
Расход
теплоты
соответствует
паспортным
данным.
Составляем
сводную
таблицу
теплового
баланса
(табл.
VH 34).
6.
Расчет
объема
воздуха
и
дымовых
гаЗ0В
8
конце
отжига
Дымовые
газы,
образующиеся
в
верхней
и
нижней
топках,
направляются
в
верхний
и
нижний
муфели.
Верх
ний
муфель
короткий
(длиной
4,5
м),
а
нижний
проходит
вдоль
всей
закрытой
части
печи.
При
движении
дымовых
газов
по
нижнему
муфелю
они постепенно
охлаждаются,
отдавая
тепло
муфелю
и
изделиям,
и
через
обводные
ка
налы
постепенно
отводятся
в
верхний
дымоход,
куда
по
ступают
также
и
дымовые
газы
из
верхнего
муфеля
(рис.
VH
6).
а)
t
1177~h1
!
~
~
Ена
Е
~HaE
Г
•
t
•
•
6)
I
I
I
I
Е
:~
;
~
iEE]
/ 2
---
-
Рис
VII 6
Схема
движения
газов
и
воздуха
в
печи
для отжига
стеклоблоков
а
-
поперечный
разрез,
б
-
план
1 -
двнжение
воздуха,
2 -
движеиие
дымовых
газов
в
конце
зоны
медленного
охлаждения,
где
имеется
небольшой
избыток
теплоты,
и
особенно
в
зоне
быстрого
охлаждения,
необходимый
режим
отжига
достигается
за
счет
разбавления
дымовых
газов
воздухом,
впускае
мым
в
необходимом
количестве
через
специальные
кла
паны
в
нижний
муфель.
Вся
избыточная
в
зоне
теплота
передается
воздуху,
необходимый
объем
которого
и
рас
считывают
ниже.
В
зоне
отжига
избыток
теплоты
составляет
2
кВт.
Из
Аелия
охлаждаются
до
4550
С.
Темпftратура
охлаждаю-
233
щего
воздуха
должна
быть
на
1000
ниже
температуры
из
делий,
которые
в
зоне
медленного
охлаждени~
имеют:
t=455°
С,
t
и
=455-100=355°
С.
Объем
воздуха
рассчитывают
из
равенства,
кВт:
Ф
ИЗб
= V
B
(i:
55
-
i;5)
;
Физб
2 2
V
B
= .355 _ .25 =
462
_ 32 =
430
= 0,005
м
3
с,
t
B
t
B
где
ФИЗб
-
избыток
теплоты.
В
зоне
быстрого
охлаждения
избыток
теплоты
45,5
кВт,
а
средняя
температура
изделий
и
воздуха
соот
ветственно
равны
455
+
60
(ер
= 2 =
2570
С
и
t
B
=
257-
100
=
1570
С.
Тогда
45,5
---'--
= 0,280
мВ/с.
195-
32
Всего
воздуха
для
разбавления
дымовых
газов
по
требуется
V
и
=0,005+0,28=0,285
м
3
/с,
или
на
1
м
3
топ
лива
0,285
=37,4
м
3
.
0,0762
Расход
воздуха
при
условии
СХобщ=2,48
составил
V~
=23,3
м
3
.
Б
конце
отжига
расход
воздуха
составит
V
а
= 23,3 +
37,4
= 60,7
м
3
на
1
м
3
топлива.
Коэффициент
избытка
воздуха
(конечный)
аН=
60,7
=6,45.
9,4
Последующий
расчет
производим
при
условии
сх
К
=7:
V~
=
9,4·7
=
65,8
м
3
на
1
м
3
топлива.
Объем
и
состав
дымовых
газов:
VC0
2
и
Vн.оостанется
без
изменения;
V
c02
=1
м
3
и
V
H20
=2
м
3
.
"УТвеличится
объем
азота
и
кислорода:
234
V
N2
=
65,8.0,79
=
52
м
3
•
V 02 = 0,21
(а
К
-
1);
V 02 = 0,21
·6·9
,4 =
11
,9М3,
Конечный
объем
дымовых
газов
Плотность
дымовых
газов
данного
состава
определя
ют
по
формуле
к
1 ,97. 1 +
0,8·2
+ 1 ,25·52 + 1 ,43·
11
,9
Р
= = 1 29
кг/м
3
д
66,9
,.
Итак,
получены
начальный
и
конечный
объемы
дымо
вых
газов:
V~
= 0,00762.24,4 = 0,19
м
3
/с;
V~
= 0,00762·66,9 = 0,52
мВ/с.
7.
Расчет
вытяжных
устройств
Для
определения
высоты
дымовой
трубы
рассчитыва
ем
необходимое
отрицательное
давление:
р
=
(~L'1PM
+
L'1PTP)
К
з
,
где
'2.L'1P
M
-
общая
потеря
давления
на
преодоление
местных
сопротивлений,
Па;
L'1P
Tp
-
потеря
давления
на
трение,
Па;
К
з
-
коэффициент
запаса.
Потерю
давления
на
преодоление
местных
сопротив
лений
рассчитывают
по
формуле
(Па)
(j)2
t
L'1P
M
=
~2Pt'
где
~
-
коэффициент
местного
сопротивления
(находится
по
при-
ложению
5);
(j)t -
средняя
скорость
дымовых
газов
на
участке
при
данной
температуре,
м/с;
Р!
-
плотность
дымовых
газов
при
данной
температуре,
кг/м
а
.
Среднюю
скорость
рассчитываем
по
формуле
(м/с)
Vt
(j)t=p'
t
где
Vt
=
V
д
(1+
273)
м
3
/с
F -
площадь
поперечного
сечения
участка,
м
2
;
273
Р!
=
Р
д
273
+ t .
Рассчитываем
площадь
сечения
участков:
1
муфель,
состоящий
из
шести
каналов,
высотой
0,18
м,
шириной
0,2
м
каждый;
F =
0,18.0,2.6
=
0,22
м
2
;
235
i I
~;
I
,.
с
I
:"/~
I
'.
+.
"',
'.~!~'
:'
т
а
б
JI
И
Ц
а
УII.35.
Потеря
даВJlения
на
местные
СОПРОТИВJlении
~eCTHыe
сопротивлення
t
l:..P.
Па
.
Вх
....
в
муфель
.
.
.
0,14
1000
0,65
0,22
3
0,28
4,5
2,5
3,16
СОD,QТивление
муфеля
.
0,14
750
0,53
0,22
2,5
0,34
3,1
20
21,1
ОтВОА
части газов
в
дымовой
канал
.
0,13
500
0,37
0,22
1,75
0,46
1,4
0,5
0,32
Вт",.Й
"твод
в
дымовой
канал.
0,12
400
0,29 0,22
1,34
0,52
0,9
0,5
0,23
Вход
газов
в
третий
отводной
канал
.
0,04
300
0,08
0,02
4
0,62
8
1
4,96
Два
поворота
в
отводных
каналах
.
0,04
300
0,08 0,02
4
0,62
8
1,7
8,46
Регулирующие
заслонки
в
отводах
.
0,04
300
0,08
0,02
4
0,62
8
1,54
7,64
Поверот
в
общий
дымоход
.
0,04
300
0,08
0,02
4
0,62
8
1,3
6,46
Слияние
нижнего
потока
с
верхним
.
0,15
500
0,43
0,07
6,15
0,46
18,8
1,4
12,12
Слияние
потока
у
четвертого
отвода
.
0,27
450
0,72
0,07
10,3
0,49
53
1 26
То
же,
у
пятого
отвода.
.
0,42
400
1,ОЗ
0,07
14,7
0,52
108
0,9
50,5
» у
шестого
»
.
.
.
0,52
350
1 ,19 0,07
17
0,57
144
0,5
41
Регулирующая
заслонка
.
.
.
.
0,52
300
1,09 0,07
15,6
0,62
121
3,9
293
Пов.рот
потока
в
дымовую
трубу
,
. .
0,52
250
1
0,07
14,3
0,67
102
2
137
-----
~
1
611
,95па
2)
дымоотводные
1\.аналы
диаметром
каждый
0,12
м:
F
~d2
3,14.0,122
=4=
4
=0,01
м3.
Так
как
газы
отводятся
с
двух
боковых
сторон
одно
временно,
то
площадь
каналов
удваиваем:
Р=О.О2
м
2
;
3)
дымоход
над
печью
диаметром
0,3
м
~d2
3 14·0
32
F = -
='
'=
0,07
м2.
4 4
Расчет
потери
давления
на
дымовом
тракте
сводим
в
табл.
VII.35.
Расчет
ведем
по
участкам
движения
дымо
вых
газов:
муфель
-
до
третьего
отводного
канала;
тре
тий
отвод
-
в
общий
дымоход
и
затем
по
общему
дымо
ходу до
дымовой
трубы.
Принимаем
распределение
дымовых
газов
по
кана
лам:
1)
считаем,
что
75%
дымовых
газов
образуется
в
ниж
ней
10пке,
являющейся
основной:
y~
=
0,19·0,75
= 0,14
мЗjС.
Остальные
дымовые
газы
образуются
в
верхней
топке:
y~
=
0,19~O,14
= 0,05 M
3
jc;
2)
из
нижнего
муфеля
в
первый
и
второй
отводы
на
правляется
по
0,01
мЗ/с,
в
третий
и
последующие
- 0,04;
0,06; 0,06
мЗ/с
дымовых
газов;
3)
разбавление
дымовых
газов
воздухом
в
нижнем
муфеле
происходит
постепенно
при
добавлении
50
%
воз
духа
от
объема
дымовых
газов
перед
каждым
отводом.
Температура
при
слиянии
газов
от
третьего
отвода
с
верхним потоком
повышается
за
счет
более
высокой
тем
пературы
дымовых
газов
в
верхнем
потоке.
Пояснения
к
расчету
коэффициента
местного
сопро
тивления
~
(приложение
5)
приведены
ниже.
1)
Вход
в
муфель
-
вход
в
систему
каналов,
~I=
2,5.
2)
Муфель
представляет
собой
шесть
каналов,
сужа
ющихся
в
стыках
секций;
каждое
такое
сопротивление
подобно
диафрагме.
Для
участка
муфсля
до
третьего
отвода
принимаем
~=20.
237
3)
Отвод
части
газов
в
ДЫМОВОЙ
канал
-
раздающий
тройник
под
углом
900.
Определяем
d
2
0,12
-=--,
но
d
1
dм)ф
4Р
4·0,22
d
ф=-=--=о
19м
му
по,
76. 6 '
-'
где
dмуф
-
гидравлический
диаметр
муфеля,
м,
П -
периметр
канала,
м,
~=0.12=0
63'
d
1
0,19 "
00.
4
-=-=1,6.
001
2,5
В
зависимости
от
величины
отношения
диаметров
~
d
1
002
И
скорости
~
~
находим
по
приложению
5:
~=0,5.
5)
Вход
в
третий
отводной
канал
-
сопротивление
«вход
В
канал»
~=0,5,
для
двух
каналов
~=
1.
6)
Повороты
в
отводных
каналах
-
колено
круглого
сечения:
~
=
~.
,.
=
1,3
+ 0,39 =
085
d
2'
'"
2 ' .
Для
двух
поворотов
~=0,85·2=1,7.
7)
Регулирующий
шибер
в
отводах
-
«дроссе.1JЬпая
заслонка»
с
углом
а=20
0
;
~=
1,54.
8)
Поворот
в
общий
дымоход
-
сопротивление
«ко
а
лено
круглого
сечения»
с
-
=0;
~=
1,3.
d
9)
Слияние
в
верхним
потоком
-
«крестовина».
Необ-
ходимо
определить
отношение
скоростей
~
до
и
после
ООк
слияния:
v 0.07
ООн
= F =
007
= 1
м/с,
,
где
V -
объем
газов
перед
крестовиной;
V
=0,05+0,01
+0,01 =
=007
M
3
Jc'
F -
площадь
с~чения
дымохода,
со(,тавляющая
также
0,07
м
2
;
238
оон
1
- =
-4
=0,25;
~=
1,4.
ООн
10)
то
же,
что
и
по
п.
9,
при
(йн=4
м/с:
ffiи=6,15
м/с,
~=_4_=o,6;
~=1.
ООк
6,15
11)
То
же,
что
и
по
п.
9,
при
ffiи=
10,3
м/с:
ffiи=
= 14,7
м/с;
ООн
10,3
-=-=0,7;
~=0,9.
о)к
14,7
12)
То
же,
сопротивление-
«крестовина»
при
(йн=
= 14,7
м/с и
ffiи=
17
м/с:
о)н
14,7
О)К
=
17
=
0,86;
~
= 0,5.
13)
Регулирующая
заслонка
-
сопротивление
«дрос
сельная
заслонка»;
принимаем
угол
поворота
300;
~=3,9.
14)
Поворот
на
900
и
вход
в
дымовую
трубу;
прини
маем
~=2.
Итак,
потеря
давления
от
местных
сопротивлений
со
ставила
611,95
Па
(см.
табл.
VII.35).
ДЛЯ
определения
необходимого
отрицательного
дав
ления
в
дымовой
трубе
рассчитываем
потери
давления
на
трение
в
дымоходе
и
муфеле.
Потери
на
трение
в
дымо
ходе
(Па)
определятся
по
формуле
0)2
l
ДР
тр
=
л
""2
Pt
d .
где
л
-
коэффициент
трения
(для
металлических
стенок
дымохода
принимаем
л
=
0,03);
о)
-
средняя
скорость
дымовых
газов
в
дымо
ходе,
м/с;
l -
длина дымохода,
м;
d -
диаметр
дымохода,
м;
pt-
плотность
дымовых
газов
при
средней
температуре
в
дымоходе,
Kr/M
S
•
Принимаем
среднюю
температуру
дымовых
газов
в
дымоходе
350
ос.
Тогда
350
273
Р
= 129
=0,57
кг/м
3
•
д
,
273
+
350
Для
расчета
потери
давления
необходимо
определить
скорость
(м/с)
по
формуле
Vt
ООСР=р
Для
этого
необходимо
сначала
определить
V
t
-
объ
ем
дымовых
газов
при
3500
С.
Первоначальный
средний
объем
составил
Vcp _
0,05+0,52
_ 9
3/
Д
- 2 - 0,2
м
с.
239