Печи нагревательные для термической обработки

6.1 Статьи прихода

6.1.1 Химическая теплота сгорания топлива, Вт

Qхим = Qн * B

где

Qн – низшая теплота сгорания топлива, Дж/м3

Qн = 34699 * 103 Дж/м3

В – расход топлива, м3/с

Qхим = 34699 * 103 * B

6.1.2 Физическая теплота, вносимая подогретым воздухом, Вт

Qф. в. = Cв * tв * Vв * B

где

Св

– средняя удельная теплоемкость воздуха при tв, Дж/(м3 * оС)

tв – температура воздуха, оС

Vв – количество воздуха, необходимое для горения топлива, м3/м3

6.1.3 Химическая теплота окисления металла, Вт

Qхим. ок. = 0,01 * 5652 * mм

где

mм – количество каждого окисленного элемента металла

Qхим. ок. = 0,01 * 5652 * 0,6 = 33,9 Вт

6.2 Статьи расхода

6.2.1 Теплота необходимая для нагрева металла, Вт

Qпол = Cм * (tмк – tмн) * mм

где

Cм – средняя удельная теплоемкость металла в интервале tмк – tмн,

Дж/(кг * оС)

tмк, tмн – конечная и начальная температура металла, оС

mм – масса нагретого или расплавленного металла (производительность печи), кг/с

mм = G/3600 кг/с

G – часовая производительность печи кг/ч

mм = 2150/3600 = 0,6 кг/с

См = 703 Дж/(кг * оС)

Qпол = 703 * (800 – 20) * 0,6 = 329004 Вт

6.2.2 Физическая теплота продуктов горения топлива, Вт

Qп.г. = Cп.г. * tп.г. * V/п.г. * B

где

Сп.г. – удельная теплота продуктов горения при tп.г., Дж/(кг * оС)

tп.г. – температура продуктов горения, оС

V/п.г. – единицы топлива, м3/м3

Сп.г. = 1410 Дж/(кг * оС)

tп.г. = 1400 оС

V/п.г. = 11,06 м3/м3

Qп.г. = 1410 * 1400 * 11,06 * В = 21832440 * В Вт

6.2.3 Потери теплоты теплопроводностью через кладку, Вт

Qкл = K * Fкл * (tпеч – tв)

где

К – коэффициент теплопередачи от печного пространства в окружающий воздух через стенку, Вт/(м2 * оС)

К =

α1 –коэффициент теплопроводности конвекцией от газов к металлу,

α1 = 130,3 Вт/(м2 * оС)

α2 – коэффициент отдачи конвекцией в среду от наружных стен печи в окружающую среду, α2 = 20 Вт/(м2 * оС)

S1 – толщина огнеупорного слоя из шамотного кирпича, S1 = 0,23 м

S2 – толщина изоляционного слоя из диатомитного кирпича, S2 = 0,115 м

λ1 – коэффициент теплопроводности шамотного кирпича, Вт/(м2 * оС)

λ1 = 0,84 + 0,6 * 10-3 * tср.ш. Вт/(м2 * оС)

tср.ш. – средняя температура огнеупорного слоя из шамотного кирпича, оС

tср.ш. = tп + tн/2

tср.ш. = 850+60/2 = 455 оС

λ1 = 0,84 + 0,6 * 10-3* 455 = 1,113 Вт/(м2 * оС)

λ2 – коэффициент теплопроводности диатомитного кирпича, Вт/(м2 * оС)

λ2 = 0,11 + 0,232 *10-3 * tср.д.

tср.д. – средняя температура слоя из диатомитного кирпича, оС

tср.д. = tср.ш.+20/2

tср.д. = 455+20/2 = 237,5 оС

λ2 = 0,11 + 0,232 *10-3 * 237,5 = 0,1651 оС

К = Вт/(м2 * оС)

Qкл = 1,1 * 179,54 * (900 – 20) = 173794 Вт

6.2.3 Потери теплоты излучением через открытые окна и отверстия, Вт

Qи = Со * (Тпеч/100)4 * Fок * Ф * τ

где

Fок площадь открытого окна, м2

Fок = 1,36 м2

Ф – коэффициент диафрагмирования. Зависящий от толщины стен и конфигурации окна

τ – время, в течении которого открыто окно (при постоянно открытом окне τ = 1)

Со - коэффициент излучения абсолютно черного тела, Вт/(м2 * оС)

Со = 5,76 Вт/(м2 * оС)

Тпеч – температура печи конечная, оС

Тпеч = 900 +273 = 1173 оС

Qи = 5,76 * (1173/100)4 * 1,36 *0,6 * 1 = 88982 Вт

6.2.4 Теплота, затрачиваемая на нагрев транспортирующих устройств, Вт

Qтр = Cтр * (tктр – tнтр) * mтр

где

Стр – средняя удельная теплоемкость транспортирующих устройств в интервале температур tктр – tнтр, Дж/(кг * оС)

Стр = 595 Дж/(кг * оС)

tктр, tнтр – конечная и начальная температуры транспортирующих устройств, оС

tктр = 800 оС

tнтр = 20 оС

mтр – масса транспортирующих устройств, проходящих через печное пространство в единицу времени, кг/с

mтр = 0,2 * Рсад

Рсад – садка печи, кг/с

Рсад = G * τ об

Рсад = 2150 * 3,2 = 6880 кг

Рсад = 6880/3600 = 1,9 кг/с

mтр = 0,2 * 1,9 = 0,38 кг/с

Qтр = 595 * (800 – 20) * 0,38 = 176358 Вт

6.2.5 Неучтенные потери обычно принимают равными 10 – 15% от суммы всех потерь теплоты, за исключением полезно затраченной, Вт

Qнеучт = 0,1/0,2 * (Qрасх – Qпол)

Qнеучт = 0,1/0,2 * (21832440 *В + 768136 – 329004) = 0,5 * (21832440 * В + + 439132)= 0,5 * 21832440 * В + 0,5 * 439132 = 10916220 * В + 219566 Вт

Приравнивая сумму статей прихода к сумме статей расхода, находим расход топлива, В м3/с

34699000 * В + 4015440 * В + 33,9 = 329004 + 21832440 * В + 1173794 +

+ 88982 + 17358 + 10916220 * В + 219566;

38714440 * В + 33,9 = 984704 + 32748660 * В;

38714440 * В – 3 2748660 * В = 984704 – 33,9;

5965780 * В = 984670,1;

В = 984670,1/5965780

В = 0,165053 м3/с

6.3 Таблица теплового баланса

Таблица 6.1 – Тепловой баланс печи

7 ТЕПЛО ТЕХНИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПЕЧИ

После составления теплового баланса печи определяем следующие основные теплотехнические показатели: коэффициент полезного действия печи (КПД) η, идеальный расход тепла (q), идеальный расход топлива (В).

Наиболее важной величиной является удельный расход условного топлива, который характеризует степень теплотехнического совершенства печи.

Термический коэффициент полезного действия печи, %

ηкпд = Qпол/Qхим

 Скачать реферат