ток воздуха 20%. Расчет сводим iI табл. VII.32. Уравне
ния реакций горения горючих частей топлива:
СН4 + 202 = СО! + 2Н2О + Q; СяНв + 3,5 02 = 2С02 + 3Н2О + Q;
СзНs +502 = 3СОя +4Н2О +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 (= 10000 С
Расчет производим по формуле
|
|
|
|
Q |
.... - |
i1000 V |
|
|
|
|
|
|
|
н·, |
Д |
д |
|
|
|
|
|
|
|
VB = |
.1000 |
.25 |
' |
|
|
|
|
|
|
|
|
'в - /B |
|
|
|
|
где |
Qu - |
теплота |
сгорания |
природного |
газа, |
кДж/м3, |
равная |
|
|
35 500 кДж/м3; |
|
|
|
|
|
|
|
'1') - |
коэффициент полезного действия топки; принимаем 0,98; |
|
i~OOO _ |
энтальпия |
дымовых газов |
при температуре |
1000° С, |
|
VД - |
кДж/м3; |
|
|
|
|
|
|
с а= 1,2 |
на 1 м' |
|
выход дымовых газов |
при |
горении |
|
|
топлива, м3 ; |
|
|
|
кДж/мЗ; |
|
|
i~OOO _ |
энтальпия |
воздуха при 1000 ос, |
|
|
i;:- |
то же, |
при 25 ос |
(воздух, |
идущий |
на разбавление), |
кДж/мЗ•
V = 35500·0,98-1518·12,3 = 16550 = 12 м3,
в1410-32,4 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).
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 |
природного |
|
|
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 С02 |
и Н2О останется |
прежним (принимаем сухой воздух): |
|
|
VСО, = |
0,995 м3 , принимаем 1 мЗ ; |
V |
• |
O |
= 1,98 мЗ , ПРИlщмаем 2 м3 |
|
|
|
|
|
H |
|
|
|
|
|
|
|
VN• = |
о,79 V~ = 0,79.23,3 = 18,4 м3; |
|
Vo• = 0,21 (аобщ - |
')Vo = |
0,21 (2,48 - |
|
1) 9,4 = |
3 м3; |
|
|
V~ = 1 + 2+ 18,4+ 3 =24,4 МЗ • |
|
Объемный состав дымовых газов после разбавления |
(%): С02-4,1; Н2О-8,2; N2-75,1; 02-12,6. |
|
Плотность дымовых газов, кг/м3 : |
|
|
|
Рд = 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/мЗ •
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.
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 fCT) 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 (555.0,93500.0,9) = 18 кВт.
2) Нагрев сетки конвейера, кВт:
|
|
Ф2 = в (,; с;- |
t~c~) |
|
|
|
где |
В - |
масса сетки, проходящей в 1 с, кг; |
|
|
tи |
и СК - |
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 мк= 14 кг/м2• |
|
|
|
|
|
|
в = ЮкМк 8к = 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 (555·0,57860·0,578) = 17,8 кВт,
g) Тепло~ой пОТОК йзлученй~м через заrрузочное ОТ
верстие, кВт:
ф = CofPF[(Т1 )'_(Та)"]
|
3 |
1000 |
100 |
100' |
где СО - |
коэффициент |
излучения, |
равный 5,7 Вт/(м2 ·К4); |
fP - |
коэффициент диафрагмирования, принимаем равным !; |
F - |
площадь поверхности излучения, м2; |
Т1 - абсолютная |
температура |
излучающей среды, 1\ (Т!= |
|
=5000+2730); |
|
|
ТI - |
то же, среды, воспринимающей излучение (Т2=250+2730). |
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 м2;
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, |
tд=8000 С, |
при этом i~OO = 1185 кДж/м3 (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:
Ф6 = VB iB •
Количество выбивающегося воздуха, м3/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, м2 ;
Н - расстояние от уровня нулевого давления до половины
высоты отверстия, м;
Рв - плотность окружающего воздуха, кг/мЗ;
Рр - в данном случае плотность воздуха при средней темпера
туре в зоне, кг/м3•
ГIринимаем уровень нулевого давления на поду тун неля. Тогда при высоте отверстия, равной 1/2 hзагруз.окпа,
Т. е |
0,1 м и площади 0,38 м2, |
горячий воздух выбивается |
при |
• |
температуре, |
|
|
• |
555+500 |
= |
5250 С |
среднеи |
равнои |
5 |
|
|
|
При этой |
температуре плотность |
воздуха составит |
|
|
Р525 = 1 29 |
\; |
273 |
|
= О 44кг/м3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Г |
' |
|
273 + 525' |
|
. |
|
|
|
Плотность окружающего воздуха |
|
|
|
|
|
|
{\25 - |
1 29 |
|
273 |
|
= 1,18 кг/м3 • |
|
|
|
|
|
273+ 25 |
|
|
|
|
|
t"B - , |
|
|
|
|
|
|
Тогда |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
V |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Vt=0,5·0,38· |
|
|
|
1,18-0,44 |
|
|
|
|
|
29,80,1 |
=О,337м3 /с. |
|
|
|
|
|
|
|
|
0,44 |
|
|
|
|
Так как горение рассчитывают при |
нормальных ус |
ЛОВИЯХ,то |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
273 |
|
|
|
|
273 |
|
|
з |
lс; |
|
Vo = VB = Vt 273+ t = |
0,337273+525 = О,115м |
Фи = VB 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.
= tзи - tB
Фв -----'=--б~---F •
1000{LT +0,1)
где tвц- 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, м2 .ОС/Вт;
F - площадь теплоотдающего участка, м2
В расчете приняты строительные материалы
для стен· шамот толщиной 0,115 м и шамотный лег ковес толщиной 0,115 м,
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 Рст=2·0,6Х
ХО,76=О,91 м2•
Площадь свода муфеля (верхнего) при длине дуги
свода с учетом выпуклости
L=I,9·1,05=2M; Рсв =2.0,6=1,2м2.
Площадь пода муфеля (нижнего)
Fпод = 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 • • |
R |
|
=01 + |
0,115+0,115 |
|
0,1 |
|
|
|
|
-- |
-- + - =206' |
|
|
СВ |
|
, |
|
I |
|
0,3 |
|
0,07 |
' |
I |
|
|
|
|
|
|
|
|
0,065 |
+ |
0,13 |
|
|
|
|
|
|
Rпод = |
|
0,1 + |
-1- |
|
03 = 0,6. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, |
|
|
|
|
Для расчета потерь теплоты находим |
|
температуру: |
tви = t CT = |
500 + |
555 |
= 5250 |
|
tм\Ф = |
1000 + |
800 |
|
|
|
2 |
|
С; |
2 |
|
= 9000 |
С; |
|
|
|
|
|
|
t» = 250 С. |
|
|
|
|
|
Тогда |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Фет = |
|
tни |
- tH |
|
F ет = |
525 - 25 |
|
|
|
|
|
1000RLT |
|
|
|
|
0,91 = 0,76 кВт; |
|
|
|
|
|
|
1000·0,6 |
|
|
|
|
ФСВ= 900 - 25 |
|
1,2=0,51кВт; |
Фпод = 900 - 25 |
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:
Ф1= 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:
Ф2 = УВ 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.
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, м2 :
РеТ = 2·3,7·0,76 = 5,6; РеВ = 2·3,7 = 7,4;
Fпод = 1,9·3,7 = 7.
Коэффициент термического сопротивления R остает ся тот же. Тепловой поток через зону
Ф |
_ |
tBH - tB |
555 - 25 |
|
|
СТ - |
l000R |
F = 1000.0,6 5,6 = 4,9кВт; |
|
|
|
cT |
|
|
650 - |
25 |
650 - 25 |
кВт. |
Фпод = 1000.0,6 7 = 7,3 |
кВт; Фев = 1000.2,067,4 = 2,2 |
Общий тепловой поток в окружающую среду |
|
|
|
Ф1 = 4,9 + |
2,2 + 7,3 = 14,4кВт. |
|
'2) Тепловой поток с отходящими газами
Ф2 = Vд iдХ = 24,4·714Х = 17 500Х кВт.
Значение энтальпии i;oo взято из табл. VII.аз.
3) Тепловой поток, уносимый воздухом, нагретым до
'=5550 С:
Фз= VB i:55 = 0,115·745 = 85,8 кВт.
Общий расходуемый тепловой поток в зоне выдержки
Фрасх = 14,4 + 17 500Х +85,8 = 17500Х + 100,2 кВт.
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 = VB i~20 = 0,115·700 = 80,5 кВт.
Общий приход Фприх=29 000 Х+80,5 кВт; общий расход Фрасх= 17 500 Х+I00,2 кВт.
Уравнение теплового баланса
19,7 |
= 0,00171 м3 /с. |
29000Х + 80,б = 17500Х + 100,2; Х = 11500 |
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:
HcT =0,34+0,18=O,52 м.
Площади теплоотдающих поверхностей участков при
длине ЗОНЫ 11 м:
Ест = 2·0,52·11 = 11 ,4М2; ЕСВ = 1,9·11 = 20,9м2;
Fпод = 1,9.11 = 20,9м2.
Термическое сопротивление теплопередаче:
|
0,16 |
= 2,38 M2·C1BT; |
RCB = RC"1l = 0,1 + - 7 |
|
0,0 |
|
0,065 |
0,13 |
Rпод = 0.1 + -- +- |
= О,6м2.ОС/Вт. |
I |
0,3 |
|
Температура внутренних поверхностей
555 + 455 |
= 505° С; tмуф = 350· С. |
tca = t~.. = -- 2- |
Потери теплоты через ограждения В ОКр'ужающую
среду составят
Фет = |
505 - 25 |
1I,4=2,3кВт; ФСВ = |
50525 |
20,9=4,2 кВт; |
|
1000·2,38 |
|
1000·2,38 |
|
Фпод= 350-25 20,9= 11,3кВт; 1000·0,6
Ф1 =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:
Ф1 = 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);
Ф1 = 0,272(555·0,93455.0,88) = 31,6хВт.
2) Теплота, выделяемая сеткой конвейера при охлаж дении на 1000, кВт:
Ф2= 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:
Фз = Ув i:25 = 0,115·565 = 65 кВт.
Общий приход
Фприх = 31,6 +3,6 + 65 = 100,2 кВт.
Общий расход -
Фрасх = 17,8+ 80,5 = 98,2кВт.
Приход больше расхода, следовательно, в зоне име
ется избыток теплоты, поэтому необходимо отводить
