книги / Расчёты и задачи по теплотехническому оборудованию предприятий промышленности строительных материалов

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:

ФЗ = VB i;5 0,115.32,4 = 3,7 кВт.

Общий приход

Фприх = 97,2 + 14,1 +3.7 = 115 кВт.

Общий расход

Фрасх = 4,5 + 65 = 69,5 кВт.

Взоне 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:

VT = Х1 +ХЙ = 0,00523 +О,ооm = 0,00694 M3jC.

Принимаем 10% запаса на неучтенные потери теплоты,

VT = 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													Расходные			статьн
													ыед.пен-	быстрого															медлен-		быстрогС)
									нагре-			выдерж	ного ох-										нагре-		выдерж				ного ох-
									ва			ки	.л8Жде-	охлаж-									ва		ки				лажде-		ОХ./I8Ж-
														деиия																	деиия
													НИЯ		I														ння
От горения топлива								194,5				-	-	-	На нагрев					.	.				-			-			-
	Теплота															изделий							18
			выделяемая		охлаж-											конвейера					.	.	17,8		-				-		-
			дающимися		изделия-			-				-	31,6	97,2	Потери
			ми.													через		ограждения					2,9		14,4				17,8		4,5-
			выделяемая		сеткой			-				-	3,6	14,1		излучением				.			9,5		-				-		-
			конвей~ра
															Теплота
			вносимая	дымовыми								49,Б	-	-
			газами					-								уносимая				воздухом			80,5		85,8				80,5		65
			вносимая	воздухом				85,8				80,Б	65	3,7		в	туннеле
																уносимая			с дымовы-				152		29,9				-		-
																ми	газами
																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"Iуд = 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

•

•

•I

t

I

6)

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, tи=455-100=355° С.

Объем воздуха рассчитывают из равенства, кВт:

	Ф	ИЗб	= V (i:55	-	i;5) ;
			B
Физб			2		2	м3 с,
VB = .355 _	.25		= 462 _ 32		= 430 = 0,005
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
(ер =	455	+60	= 2570 С и tB = 257100 = 1570 С.
		2
Тогда			45,5
				мВ/с.
			--- ' --= 0,280
			19532

Всего воздуха для разбавления дымовых газов по­

требуется Vи=0,005+0,28=0,285 м3/с, или на 1 м3 топ­

лива 0,285 =37,4 м3.

0,0762

Расход воздуха при условии СХобщ=2,48 составил

V~ =23,3 м3.

Б конце отжига расход воздуха составит

Vа = 23,3 + 37,4 = 60,7 м3 на 1 м3 топлива.

Коэффициент избытка воздуха (конечный)

аН= 60,7 =6,45.

9,4

Последующий расчет производим при условии схК =7:

V~ = 9,4·7 = 65,8 м3 на 1 м3 топлива.

Объем и состав дымовых газов: VC0 2 и Vн.оостанется

без изменения; Vc02 =1 м3				и VH20 =2 м3. "УТвеличится
объем азота и кислорода:
VN2			= 65,8.0,79 = 52 м3 •
V02 = 0,21 (а	К	-	1); V02=	0,21 ·6·9 ,4 = 11 ,9М3,
Конечный объем			дымовых газов

234

Плотность дымовых газов данного состава определя­ ют по формуле

Р	к	=	1,97. 1 +0,8·2 + 1,25·52 + 1,43· 11 ,9	= 1 29 кг/м3
	д		66,9	, .

Итак, получены начальный и конечный объемы дымо­

вых газов:

V~ = 0,00762.24,4 = 0,19 м3/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) Кз ,

где '2.L'1PM - общая потеря давления на преодоление местных

сопротивлений, Па;

L'1PTp - потеря давления на трение, Па;

Кз - коэффициент запаса.

Потерю давления на преодоление местных сопротив­

лений рассчитывают по формуле (Па)

(j)2

t

L'1PM = ~2Pt'

где ~ - коэффициент местного сопротивления (находится по приложению 5);

(j)t - средняя скорость дымовых газов на участке при данной

температуре, м/с; Р! - плотность дымовых газов при данной температуре, кг/ма.

Среднюю скорость рассчитываем по формуле (м/с)

Vt

(j)t=p'

t

где Vt = Vд (1+ 273) м3/с

F - площадь поперечного сечения участка, м2;

273

Р! = Рд 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 м2;

235

i									I~;I,.сI:"/~I'.+."',.~!~'											:'	t	.l:..P. Па
						т а б JI И Ц а УII.35. Потеря даВJlения на местные СОПРОТИВJlении
		~eCTHыe сопротивлення
	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
																		-----

~ 1611,95па

2) дымоотводные 1\.аналы диаметром каждый 0,12 м:

~d2	3,14.0,122	=0,01 м3.
F =4=	4
Так как газы отводятся с двух боковых сторон одно­
временно, то площадь каналов		удваиваем: Р=О.О2 м2 ;
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 M3jc;

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

d2	0,12
- = -- , но
d1	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'

d1	0,19	"
00.	4

- = - =1,6 .

0012,5

Взависимости от величины отношения диаметров ~

d1

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=200 ; ~= 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 =
F -	=007 M3Jc'
	площадь с~чения дымохода, со(,тавляющая также 0,07 м2;
оон		1	=0,25; ~= 1,4.
-		= -4

ООн

238

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	~ = 0,5.
	О)К = 17 = 0,86;

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

ДРтр = 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/MS•

Принимаем среднюю температуру дымовых газов в дымоходе

350 ос. Тогда
Р350	= 129	273	=0,57 кг/м3 •
д	,	273 + 350

Для расчета потери давления необходимо определить скорость (м/с) по формуле

Vt

ООСР=р

Для этого необходимо сначала определить Vt - объ­ ем дымовых газов при 3500 С. Первоначальный средний

объем составил		0,05+0,52 _		9		3/
Vcp	_				м		с.
Д	-	2	- 0,2

239

Тогда

y~50= Vi (1 + 2~3)= 0,219 (1 + ~~) = 0,66 м'!с,

а скорость

0,66 ООср =--7 = 9,44 м/с.

0,0

где 0,07 - площадь сечения дымохода, диаметром 0,3 м

Длина канала 1= 21 ,2.. .4,3::::::; 17 м.

Потеря давления составит

9,442 17

ЛР'1'р=0,03--0,57- =43 Па,

2 0,3

Рассчитываем потери давления на трение в муфеле, при этом коэффициент трения принимаем 1..=0,04.

Среднюю температуру дымовых газов по всей длине

-муфеля принимаем 4500 С. Плотность				газов при этой
температуре составит
Р450 = 1 29		273	= О 49 кгlМ		З
д	,	273 +.450'			•

Для определения среднего объема дымовых газов по

длине муфеля принимаем изменение объема дымовых газов при движении по муфелю. Обозначим при этом:

начальный объем дымовых газов в муфеле - Vн;

объем дымовых газов после первого, второго и следующих отво-

дОВ V1, У2 • ., Vn;

количество дымовых газов, отводимых в дымовой канал, УО;

коэффициент, учитывающий разбавление дымовых газов возду­

хом через нижние краны а.

Тогда:

	Уn = Уn_1 -		ct -	УО; Уn = О, 14 мЗ/с.
У1 = 0,14 - 0,01 =			0,13 мЗ/с;
V =0,13-0,01 =0,12мЗjс;
s
Vз = О, 12·1,5 -		0,04 =		0,18 -	0,04 =	0,14 м3/с;
У4 = 0,14·1,5 -		0,06 =		0,210 -	0,06 =	0,15 мЗ/с;
VБ =	0,15.1,5 -	0,06 =		0,225 -	0,06 =	0,165 мВ/с;
Уа =	0,165.1,5 = 0,29 мЗ/с.

240