2 Расчетная часть

2.1 Определение количества отсасываемого воздуха

Газы, выделяющиеся в процессе плавки через загрузочные окна, зазоры между электродами и сводом и другие неплотности, поступают непосредственно в помещение цеха. Решением данного вопроса является отсос газов с помощью зонта. Над печью выше электродов расположен зонт, охватывающий все места пыле- и газовыделений.

Рисунок - Система улавливания и очистки технологических газов

Однако на производстве столкнулись с проблемой выбивания газов из под крышки зонта.

Наиболее экономически выгодным и эффективным способом будет замена действующего дымососа.

Совершенствование системы заключается в замене действующего дымососа на новый дымосос с большей мощностью. Задача заключается в том, чтобы рассчитать такое количество отсасываемого газа, которое обеспечит отсос без выбивания газа в атмосферу цеха. При существующих проемах мы подбираем дымосос удовлетворяющий новому расходу газа.

Определяем часовое количество воздуха, которое обеспечит отсос без выбивания газа в атмосферу цеха по формуле [1; ]:

V = F ∙ W_н ∙ 3600, (1)

где F – площадь свода по нижней части равная 12,346м²;

W_н – скорость нагретого газового потока над тепловым источником на уровне приемного отверстия, м/с.

Определяем скорость нагретого газового потока над тепловым источником на уровне нижнего среза зонта по формуле [1; ]:

,(2)

где С_р – теплоемкость воздуха, равная 1,3 кДж/кг ^оС;

Т – абсолютная температура в помещении, равная 303К;

Н – условная высота, через которую происходит просос воздуха, 0,2м;

ρ – плотность воздуха, равная 1,29 кг/м³;

Q – количество тепла, выделяемого источником, кДж/с.

Определяем количество выделяемого тепла посредством конвекции по формуле [1; ]:

Q_к = F ∙ α_к ∙ (t_п – t_в) , (3)

где α_к – коэффициент конвективной теплоотдачи, кДж/м²ч^оС, определяем по формуле [1; ]:

(4)

где t_п и t_в – соответственно температура нагретой поверхности и температура воздуха. Принимаем t_п = 1600^оС, t_в = 30^оС.

Коэффициент конвективной теплоотдачи равен:

Количество выделяемого тепла посредством конвекции составляет:

Q_к = 12,346 ∙ 63,11 ∙ (1600 – 30) = 1 223 275кДж/ч

Определяем теплоотдачу лучеиспусканием по формуле [1; ]:

Q_л = F ∙ q , (5)

где q – интенсивность теплового излучения из открытого проема печи, оценить ее можно по диаграмме [1; ]. Интенсивность теплового излучения составляет 225МДж/м²ч.

Теплоотдача лучеиспусканием составит:

Q_л = 1 223 275 ∙ 225 = 2 777МДж/ч = 2 777 000кДж/ч

Суммарное количество тепла определяем по формуле [1; ]:

Q = Q_к + Q_л (6)

Q = 1 223 275 + 2 777 000 = 4 000 275кДж/ч = 1 111кДж/с

Скорость нагретого газового потока над тепловым источником на уровне нижнего среза зонта составит:

Часовое количество воздуха, которое обеспечит отсос без выбивания газа в атмосферу цеха равно:

V_акос = 12,346 ∙ 0,81 ∙ 3600 = 36 000нм³/ч = 10,0нм³/с

К полученному объему добавляем объем газа необходимого на отсос от бункеров загрузки и выгрузки сыпучих материалов. Объем газа на обработку сыпучих составляет V_с = 6 000нм³/ч = 1,66нм³/с.

Общее количество воздуха определяем по формуле:

V = V_акос + V_с (7)

V = 36 000 + 6 000 = 42 000 нм³/ч = 11,6нм³/с

Проверяем условие удовлетворения температурой газа по формуле:

ΔТ = Q^' / (V ∙ с_р) (8)

где Q^' – количество выделяемого тепла при прежнем расходе воздуха равном 28 710нм³/ч;

с_р - теплоемкость воздуха, равная 1,3 кДж/м^{3 о}С;

V - часовое количество воздуха, которое обеспечит отсос без выбивания газа в атмосферу.

Количество выделяемого тепла при прежнем расходе воздуха равном 28 710нм³/ч рассчитываем по формуле:

Q^' = V^' ∙ с_р ∙ ΔТ (9)

где V^' - первоначальный расход воздуха равный 28 710нм³/ч;

ΔТ - разность температур газа и окружающей среды: ΔТ=187 – 30=157^оС

Q^' = 1,3 ∙ (187 – 30) ∙ 28 710 = 4 552 544 кДж/ч

Находим разность между температурой газа и окружающей среды:

ΔТ = 4 552 544/ (1,3 ∙ 41 894) = 107^оС

Тогда температура газа будет равна Т = ΔТ + Т_{ок.среды}. Т=107 + 30=137^оС

Приведем расход газа к рабочим условиям по формуле:

(10)