Роговой М.И., Кондакова М.Н., Сагановский М.Н. Расчеты и задачи по теплотехническому оборудованию предприятий промышленности строительных материалов
Подождите немного. Документ загружается.
1-6
(см.
рис.
УII.7).
Потери
через
участок
5
не
рассчи
тываем
ввиду
их
небольшой
величины
Участок
1:
кладка
-
диатомит
б=880
мм;
принимаем
t
BH
=500°
С
(верх
щели
для
движения
тележек).
Площадь
двух
участков
верхнего
лерекрытия
F =
2,2·0,2·2
=
0,88м2.
В
этом
случае
тепловой
поток
составит
фв
=
(500
-
20)
0,88 =
422
=
73
Вт.
1
_1_+
0,8
5,8
11,2 0,14
Участок
2:
кладка
-
шамот
б=400
мм,
асбест
б=
=
15
мм,
диатомит
б=465
мм;
лринимаем
t
вп
=600°
С.
Площадь
двух
участков
нижнего
лерекрытия
F =
2,2,0,2.2
= 0,88
м2.
Тогда
тепловой
поток
будет
равен:
фв=
(600-20)0,88
=.i!.!...=134BT.
•
_1_+
0,4
+ 0,015 + 0,465 3,819
11
,2
1,2
0,2
0,14
Участок
3:
кладка
-
шамот
б=
150
мм,
асбест
б=
=
15
мм,
диатомит
б=580
мм;
принимаем
t
BH
=700°
С.
Площадь
двух
участков
боковых
стен
F
=2,2.1,54.2=6,76
м\!.
Определяем
тепловой
поток
Ф
=
(700
-
20)
6,76 =
4600
=
1040
В7.
в.
_1_ + 0,15 + 0,015 +
0,58
4,44
11,2 1,2
0,2
0,14
Участок
4:
кладка
-шамот
б=400
мм,
асбест
б=
=
15
мм,
диатомит
б=465
мм.
Температуру
теплоотдаю
щей
шамотной
кладки
рассчитываем
как
среднюю
между
температурой
пода
и
наружной
поверхности:
250
600+
40
t
BB
= t
cp
= 2 =
320
ос.
Площадь
двух
участков
нижних
боковых
стен
F =
2,2.0,2.2
= 0,88
M\I,
Определяем
тепловой
поток:
Ф
=
(320
-
20)
0,88
=
~
=
69
ВТ.
в,
_1_
+
0,4
+ 0,015 + 0,465 3,819
11,2
1,2
0,2
0,14
Участок
б:
кладка
шамот
6=50
мм;
ДIlатомит
6=
= 800
мм;
принимаем
t
BH
=
6500
С.
Площадь
четырех
участков
ф
=
в.
F = (2,34 - 0,2)
0,2·4
= 1,71
м2;
(650
-20)
1,71 =
1080
=
184
Вт.
_1_
+ 0,05 +
0,8
5,857
11,2
1,2
0,14
Общий
тепловой
поток,
теряемый
боковыми
стенами,
СОGтавляет
фв
=
73
+
134
+
1040
+
69
+
184
=
1500
Вт.
г)
через
торцовые
стены:
кладка
-
диатомит
6=
=200
мм,
асбест
6=
15
мм.
Теплоотдающая
поверх
ность
-
шамотная
кладка
с
температурой
на
границе
раздела
шамот-диатомит,
t
BH
(принимают
среднюю)
500
+
40
tвп=t
ср
=
2
=270
0
С.
Площадь
четырех
участков
торцовых
стен
F = (2,34 - 0,2)
0,8·4
= 6,85
м2.
Определяем
тепловой
поток,
теряемый
торцовыми
стенами:
фг
=
(270 -
20)
6,85
1715
--'-----'--'----
=
--
=
1079
Вт
_1_
+
~+
0,015 1,595 .
11,2
0,14
0,2
д)
через
перекрытие
печи.
Площадь
перекрытия
раз
бивается
на
четыре
участка,
располагающихся
вдоль
печи
-
два
центральных
над
шамотной
кладкой
рабо
чей
камеры
и
два
боковых.
Рассчитываем
их
попарно.
Площадь
центральных
участков
F =
2,6·0,4.2
= 2,08
м2.
Кладка
-
шамот
6=200
мм,
асбест
6=
15
мм,
диа
томит
6=200
мм;
принимаем
t
вп
=600°
С.
251
Определяем
тепловой
поток,
теряемый
через
цент
ралltНУЮ
часть
перекрытия:
Ф
_
(600-20)2,08
_
1208
-685В
д,-
- -
т,
_1_
+
0,2
+
0,015+
0,2
1,761
11,2
1,2
0,2
0,14
Боковые
участки
имеют
площадь
F =
0,465·2,6·2
= 2,42
м
а
,
Теплоотдающей
кладкой
считаем
шамотную,
темпе
ратуру
которой
рассчитываем
как
среднюю:
500+
40
о
t
ви
= t
cp
= 2 =
270
С.
Кладка
-
диатомит
Ь=200
мм,
асбест
б=
15
мм.
Тепловой
поток
составит
(270
-
20)
2,42
605
ФА.
=
--'----'--'---
=
--
=
400
Вт
1
0,2
0,015 1,514 •
-.-.--
11,2 0,14
0,2
Общий
тепловой
поток
через
перекрытие:
Ф
д
=
685
+
400
=
1085
Вт.
Общий
тепловой
поток
через
все
ограждения
печи
составит
Ф,
=
1110
+
1058
+
1500
+
1079
+
1085
=
5822
Вт.
т
а б
л
и
ц
а
УII.36.
Сводная
таблица
расхода
теплоты
Расходиые
статьи
На
нагрев
стекла.
-:
. • • . • .
То
же,
транспортирующих
устройств
.
На
лучеиспускание.
• .
На
теплопроводность
через:
дверцы
под
.....
боковые
стены
.
торцовые
стены
перекрытие
.
Неувязка
баланса
Итого
•
262
Тепловой
поток
•
кВт
%
38,40
40
50
52
1,88
1,96
1,15
1,20
1,06
1,10
1,50
1,56
1,08
1,10
1,08
1,10
0,02
96,15
100
Мощность
нагревателей
составит
5822
Р
=
lOOO
=
5.82
кВт.
Составляем
сводную
таблицу
расходуемого
теплово
го
потока
(табл.
VII.36).
4.
МОЩНОСТЬ
печи
и
удельный
расход
электроэнергии
Необходимай
мощность
электропечи
должна
компен
сировать
расходуемый
тепловой
поток по всем статьям
теплового
баланса.
Поэтому
она
составит
ЕР
= 38.4 +
50
+ 5,87 + 1,88 = 96,15
кВт.
На
неучтенный
потерянный
тепловой
поток,
подсосы
холодного
воздуха
и
форсировку
режима
печи
при
ее
разогреве
принимаем
запас
мощности
30%:
Р
=
96,15·1,3
=
125
кВт,
Удельный
расход
электроэнергии
представляет
со
бой
расход
ее
на
1
м
2
стекла.
Так
как
в
процессе
закали
вания
стекла
имеется
брак
и
бой
в
количестве
15%,
то
производительность
печи
по
годной
продукции
может
быть
определена
так:
А
=
336
м2·0,В5
=
286м2,
При
мощности
125
кВт
удеJIЬНЫЙ
расход
электро
энергии
составит
Р·24
125·24
•
Р
=--
=--
=
105
:к:вт,ч/м2
уд
А
286
' •
или
10,5·3600 =
37
,8·1ОЗ
кДж/м2.
Термический
к.
п.
д.
печи
Фf
38,4
1J'j11
=
~ф
= 38,4 +
50
+ 1,88 + 5,87 = 0,423.
§
6.
РАСЧЕТ
ВАННОй
ПЕЧИ
В
ПРОИ3ВОДСТВЕ
ЛИСТОВОГО
СТЕКЛА
При
м
е
р.
Рассчитать
ванную
стекловаренную
реге
неративную
печь
для
выраБОТКII
листового
стекла
про
изводительностью
150
т
стекломассы
в
сутки;
ТОПЛИВО
природный
газ.
253
Содержание
1)
Быбор
и
обоснование
типа
печи.
Расчет
основных
размеров
рабочей камеры.
2)
Расчет
горения
топлива.
З)
Определение
расхода
топлива.
4)
Тепловой
расчет
регенераторов.
5)
Расчет
сечений
каналов
и
горелок.
6)
Аэродинамическая
проверка
работы
печи.
7)
Расчет
высоты
и
сечений
дымовой
трубы.
1.
Выбор
и
обоснование
типа
печи.
Расчет
основных
размеров
рабочей
камеры
Для
выработки
листового
стекла
способом
верти
кального
лодочного
вытягивания
применяют
регенера
тивные
ванные
печи
непрерывного
действия
с
общим
бассейном.
Эти
печи
имеют
большие раз~еры
и
глуби
ну
бассейна,
что
способствует
хорошему
развитию
кон
векционных
потоков
стекломассы,
высокой
химической
и
термической
однородности
стекломассы,
допускающей
выработку
широкой
и
качественной
ленты
стекла.
Рабо
чая
камера
печи
состоит
из
трех
самостоятельных
час
тей,
не
имеющих
конструктивного
разделения
варочной,
студочной
ивыработочной.
Барочная
часть
от
студочной
отделена
водоохлаж
даемыми
трубами
(холодильниками),
которые
устанав
ливают
в
верхнем
слое
стекломассы
в
начале
студочной
части.
Пламенное
пространство
разделено
сниженной
секцией
свода
и
плоской
аркой,
подвешенной
на
высоте
200
мм
над
стекломассой
Б
конце
варочной
части
установлены
два
кармана
Питсбурга
размерами
в
плане
2Х2
м
для
лучшего
разви
тия
конвекционных
потоков
и
дополнительной
студки
стекломассы.
Быработочная
часть
печи
представляет
собой
ма
шинный
канал
с
девятью
крестообразно
расположенны
ми
машинами
БВС.
Загрузочный
карман
принят
фронтальный
по
всей
ширине
варочной
части,
но
разделен
посередине
разде
лительной
стенкой
на
две
части.
Такое
разделение
вы
звано
трудностью
перекрытия
плоской
аркой
всей
тор
цовой
стены
над
загрузочным
карманом.
Температура
варки
1550°
С
Температурная
кривая
представлена
на
рис УII
8
254
Определяем
основные
размеры
рабочей
камеры.
Площадь
варочной
части,
м
2
:
М
F=-,
а
где
М
-
производительность
печи,
кг/сут;
а
-
удельный
съем
стекломассы
с
зеркала
варочной
части,
кг/(м
2
·сут).
е
·С
/550
/5ОО
МО
1*00
IJ50
IJOO
1250
1200
1150
"00
Рис.
VII.8.
Температурная
кривая по
длине
ванной
печи
Принимаем
а=800
кг/(м
2
,сут).
Тогда
150000
F = 800 = 187,5
м
2
•
Варочная
часть
в
плане
имеет
следующие
размеры:
ширину
Ь
вч
=7,9
м
(с
учетом
раскладки
21
донного
бру
са
по
ширине
дна
бассейна
21·0,4=8,4
м
и
толщины
бакоровых
стен
0,25
м,
т.
е.
8,4-0,5=7,9
м).
Длина
варочной
части
187,5 '
'в
ч
=
--=
23,8
м.
7,9
1
23
8
Соотношение
длины
и
ширины
- =
-'
=
3.
ь
7,9
Ширина
пламенного
пространства
на
300
мм
больше
ширины
бассейна,
т.
е.
7,9+0,3=8,2
м.
Стрела
подъема
82
свода
f=
t =
1,02
м.
Длина
пламенного
пространства
255
23,8+0,2=24
м.
Глубина
бассейна:
СfУДОЧНОГО
1200
мм,
варочного
1500
мм.
Площадь
студочной
части
при
тем
пературе
варки
15500
С
принята
равной
площади
вароч
нои
части:
Р
ст
=
187,5
м
2
•
Ширина
студочной
части
со
ставляет
80%
ширины
варочной
части:
7,9·0,8=6,3
м.
79-09
Принимаем
ширину
загрузочных
карманов
'
2'
=
=3,5
м,
где
0,9
м
-
ширина
разделительной
стенки.
Дли
Рис.
УII
9.
Раскладка
брусьев
по
глубине
бассей
на
ванной
печи
на
загрузочного
кармана
1
м.
Устанавливают
по
три
плунжерных
загрузчика
шихты
на
каждую
половину
загрузочного
кармана
всего
шесть
загрузчиков,
работающих
в
автоматичес
кой
блокировке
с
уровнеме
ром
стекломассы.
Расклад
ка
брусьев
по
глубине
бас
сейна
варочной
части
пред
ставлена
на
рис.
УII.9.
В
сте
ну
укладывают
три
бруса
бакора-33
размерами
600Х
Х400Х250
мм;
дно
покры-
IIIЮТ
бакоровой
плиткой
500Х400ХI00
мм.
Так
как
печь
регенеративная
с
поперечным
направле
нием
пламени,
то
два
регенератора
для
подогрева
воз
духа
устанавливают
с
боковых
сторон
варочной
части
симметрично.
Топливо
-
природный
газ
-
подается
в
го
релки
через
выстилку
горелок
в
три
ввода.
Горелок
при
нято
пять
пар.
Для
перевода
направления
пламени
предусмотрена
установка
двух
шиберных
клапанов,
располагаемых
на
каналах,
соединяющих
регенераторы
с
дымоотводящим
каналом
на
дымовую
трубу.
Дымовые
газы
отводятся
через
дымовую
трубу
за
счет
естественного
отрицатель
ного
давления.
2.
Расчет
горения
топлива
Теплоту
сгорания
топлива
определяют
по
его
составу:
Qи
=
358
СН"
+
637С
2
Н
6
+
912
СзН
s
+
1186
С
4
Н
10
:
Qи
= 358.93,2 +
637.0,7
+
912.0,6
+ 1186.0,6 =
3520i
кдж/м',
256
"-1
l
c;r,
c;r,
СОстав,
топлива,
%
СН
4
-93,2
С
2
Н
в
-О,7
С
з
Н
s
-О,6
С
4
Н
10
-О,
6
N
2
-4,4
СО
2
-О,5
Сумма
-
100
СОдер",ание
газа,
м'/м'
0,932
0,007
0,006
0,006
0,044
0,005
1
т
а б л и
ц
а
VII.37.
Расчет
горения
топлива
Расход
воздуха
на
1
м
3
топлива,
м
3
!
Выход
продуктов
горения
на
1
м
з
топлива,
м
з
]
]
I
I
j
I
I
о,
о.
N.
V
со,
Н,О
N.
о,
V
д
т
Д
Д
а
1,864
0,932 1,864
-
-
2,796
0,025
2,16Х
2,16+
0,014 0,021
И3
В03-
И3
В03-
0,035
1,96Х
духа
духа
Х1,1
Х3,76
+8,10
0,030
0,018
0,024
8,1
0,2
8,142
0,039
J
0,024 0,030
-
-
0,054
-
-
.-
-
-
-
0,044
-
0,044
-
-
-
-
0,005
--
-
-
0,205
I
1,96
2,16
8,1
10,26
I
0,993
1,939
8,144
0,2
11,276
При
м
е
...
а н
и
е
о,
т
и о,
д
-
расход
кислорода
соответственно
теоретический
и
действительный,
при
а
= 1,1,
N.
A
-
деЙствитель·
~ИblЙ объем
азота
из
воздуха,
V
а-действительный
расход
воздуха
для
горения
1
м'
газа,
V
Д
-
объем
продуктов
горения
на
1
м'
-.J
газа
Ниже
даны
уравнения
реакций
горения
составных
частей
топлива:
СН
4
+ 202 =
С0
2
+
2Н
2
О
+ Q;
С
2
Н
6
+
3,502
=
2С0
2
+
знр
+
Q;
сзн
s
+ 502 =
3С0
2
+
4Н?0
+ Q;
с,Н
10
+
6,502
=
4С0
2
+
5Н
2
О
+Q.
Коэффициент
избытка
воздуха
а=
1,1.
Расчет
горе
ния
сводим
в
табл.
УII.37.
Объемный
состав
продуктов
горения,
%:
СО
(j ,993
-1
00
2 =
11
,28 = 8,80
Н
О
1,939·100
~
= 11,28 = 17,20
8,144·100
N~
= = 72,23
11,28
О
-
0,2·100
= 1,77
2 - 11,28
Сумма-100
3.
Определение
расхода
топлива
Составляем
тепловой
баланс
варочной
части
печи.
Приходная
чаС1Ь
1.
Тепловой
поток,
поступающий
при сгорании
топ·
лива,
кВт:
Фl
=QHX,
r.i.e
QH
-
теплота
сгорания
топлива,
кДжfм
З
;
Х
-
секундный
расход
топлива,
м
3
;
Фi
=
35
200
Х
кВт.
2.
Поток
физической
теплоты,
поступающий
с
возду
хом,
кВт:
Ф2
= V
а
Св
{
в
Х,
где
У
а
-
расход
воздуха
для
горения
1
м
3
топлива,
М
З
;
258
t
B
-
температура
нагрева
воздуха
в
регенераторе-горелке,
ОС;
СВ
-
удельная
теплоемкость
воздуха
при
температуре
нагрева
(данные
из
приложения
6),
кДж((мЗ,ОС).
Принимаем
температуру
подогрева
воздуха
в
реге
нераторе
11000
С
и
повышение
температуры
в
горелке
на
500.
Тогда
Ф2=10,26·1150·1,455=17150ХкВт.
Потоками
физической
теплоты
топлива,
шихты
и
боя
пренебрегаем
ввиду
их
не'1начительности.
Общий
тепловой
поток будет
равен:
Ф
прих
•
= 35
200
Х
+ 17150
Х
= 52 350
Х
кВт.
Расходная
часть
1.
На
процессы
стеклообразования,
кВт:
Ф
1
=
ng,
где
n -
теоретический
расход
теплоты
на
варку
1
кг
сгекломассы,
кДж/кг;
g -
съем
Сте'кломассы,
кг/с.
Так
как
состав
стекла
и
шихты
в
расчете
не
учитыва
ют,
то
по
данным
Крегера
[55],
можно
принять
расход
теплоты
на
получение
1
кг
стекломассы
и
продуктов
де
газации
для
листового
стекла
при
вводе
части
Na20
за
счет
сульфата
2930
кДж/кг:
150·1000
g = 24.3600 = 1,74
кг/с;
Ф
1
= 2930.1 ,74 = 5100
кВт.
2.
Тепловой
поток,
теряемый
с
отходящими
из
печи
дымовыми
газами,
кВт:
Ф!
= V
д
t
дСд
Х
•
где
У.I
-
объем
дымовых
газов
на
1
м
З
топлива,
м
З
;
111.
-
температура
уходящих
из
рабочей
камеры
дымовых
га
зов,
ОС;
принимается
равной
температуре
варки
1550
ОС;
Сд
-
удельная
теплоемкость
дымовых
газов
при
их
температу
ре,
кДж/(м
8
•
О
С).
Удельную
теплоемкость
продуктов
горения
подсчи
тывают
как
теплоемкость
смеси
газов:
С
д
=
Ссо.
'со.
+
СН.О
'н.о+
CN.·~N.
+
Со.
'0.,
где
r -
объемная
доля
компонентов
газовой
смеси;
с
-
теплоемкость
газов,
кДж/(мз,ОС)
(по
приложению
6);
c~550=
2,345.0,0880
+
1,86·0,172
+
1,45,0,722
+
1,53.0,0177
""
= 1
,6
кДж7(м
3
."С).
17*
259