125394 (690517), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

– тепло от горения топлива вычисляется (по формуле 48):

(кВт), (48)

где В – расход топлива, м³/с;

– тепло, вносимое подогретым воздухом (по формуле 49):

(кВт), (49)

где i_В – энтальпия воздуха при температуре t_В = 800 °С (см.[1]);

V_В – расход сухого воздуха.

– тепло экзотермических реакций (принимаем, что угар металла составляет 1%, а при окислении 1 кг металла выделяется 5652 кДж) вычисляется (по формуле 50):

(кВт), (50)

где Р – производительность печи, кг/с;

а – угар металла.

5.2 Расход тепла

– тепло, затраченное на нагрев металла вычисляется (по формуле 51):

(кВт), (51)

где – энтальпии малоуглеродистой (Ст.45) стали (см.[1]):

– тепло, уносимое уходящими дымовыми газами в (по формуле 52):

(кВт) (52)

Находим энтальпию продуктов сгорания i_П.С при температуре t_0Г = 800 °С (см.[1]):

(кДж/м³);

(кДж/м³);

(кДж/м³);

(кДж/м³);

i_П.С = 1192,127 (кДж/м³).

– потери тепла теплопроводностью через кладку. Потерями тепла через под пренебрегаем.

5.3 Потери тепла через свод печи

Площадь свода принимаем равной площади пода F_С = 32,5 м²; толщина свода 0,3 м; материал – хромомагнезит.

Принимаем, что температура внутренней поверхности свода равна средней по длине печи температуре газов, которая равна (по формуле 53) (см.[1]):

(°C) (53)

Примем температуру окружающей среды равной t_ОК = 20 °С, а температуру наружной поверхности свода t_НАР = 300 °С.

При средней по толщине температуре свода коэффициент теплопроводности каолина (см.[1]) вычисляется (по формуле 54):

(°С) (54)

Коэффициент теплопроводности хромомагнезита (по формуле 55):

(Вт/м∙К) (55)

Тогда потери тепла через свод печи вычисляется (по формуле 56):

(кВт) (56)

5.4 Потери тепла через стены печи

Стены печи состоят из слоя динаса толщиной = 0,23 м и слоя хромомагнезита толщиной = 0,35 м.

Наружная поверхность стен (см.[1]) вычисляется следующим образом:

– методической зоны и сварочной зоны вычисляется (по формуле 57):

(м²) (57)

– торцов печи вычисляется (по формуле 58):

(м²) (58)

– полная площадь стен вычисляется (по формуле 59):

(м²) (59)

Коэффициенты теплопроводности для принятых материалов (см.[1]):

Далее определяем среднюю температуру для каждого материала (см.[1]). Используется следующая формула:

(60)

В полученных формулах является неизвестной переменной. Она вычисляется решением уравнения (формула 61):

(61)

Зная температуру между слоями, можно найти (по формуле 62):

(62)

Данные температуры удовлетворяют условиям эксплуатации, так как они меньше максимально допустимых (см.[1]).

Вычисление коэффициента теплопроводности при температуре (см.[1]):

Тепловой поток равен частному от деления разности температур кладки и на сумму сопротивлений огнеупоров (по формуле 63):

(Вт/м²) (63)

где .

Проверяем принятое значение температуры наружной поверхности стенки. (по формуле 64):

(°С) (64)

Вычисляем относительную погрешность (по формуле 65):

(65)

Общее количество тепла, теряемое теплопроводностью через кладку, определяется (по формуле 66):

(кВт), (66)

где кВт

Потери тепла с охлаждающей водой по практическим данным принимаются равными 10% от тепла, вносимого топливом и воздухом (по формуле 67):

(кВт) (67)

Неучтенные потери тепла определяем по следующей формуле:

кВт (68)

Уравнение теплового баланса будет иметь вид (по формуле 69):

(69)

Расход топлива для методической печи м³/с.

Тепловой баланс печи представлен в таблице 1.

Таблица 1 – Тепловой баланс печи

6 Выбор топливосжигающих устройств

Подбираем горелку типа «труба в трубе» для сжигания 0,525 м³/с природного газа с теплотой сгорания кДж/м³. Давление газа перед горелкой составляет 4,0 кПа, давление воздуха 1,0 кПа. Газ холодный (по условию подогрев топлива отсутствует), а воздух подогрет до температуры 800 °С. Коэффициент расхода воздуха n = 1,1.

Плотность газа кг/м³; количество воздуха м³/м³.

Пропускная способность горелки по воздуху (по формуле 70):

(м³/с) (70)

Расчетное количество воздуха определяем по следующей формуле:

(м³/с) (71)

Из справочной литературы (см.[5]) следует, что при заданном давлении требуемый расход воздуха обеспечивает горелка ДВБ 425.

Найдем количество топлива, проходящее через одну горелку (формула 72):

(м³/с) (72)

Далее найдем расчетное количество газа по следующей формуле:

(м³/с) (73)

По графикам (см.[1]) определяем, что диаметр газового сопла должен быть равен 80 мм; при давлении 4,0 кПа и плотности кг/м³ скорость истечения газа равна 78 м/с, а воздуха – 35 м/с.

7 Расчет рекуператора

Керамические рекуператоры, применяемые в нагревательных колодцах, выполняют из восьмигранных трубок. Обычно монтируют 6 – 8 рядов труб, из них два верхних и нижний ряды из карбошамотных трубок, остальные – из шамотных.

В рекуператоре воздух подогревается от °С до °С. Температура дыма на входе в рекуператор °С; количество подогреваемого воздуха м³/с; количество дымовых газов м³/с; состав дымовых газов: 12 % СО, 3 % О₂, 10 % Н₂О, 75 % N₂.

Рекуператор набирается из трубок, каждая из которых имеет общую высоту 398 мм, полезную высоту 356 мм, наружный диаметр 140 мм и внутренний диаметр 114 мм. Дымовые газы проходят внутри трубок, воздух – между трубками. Схема работы рекуператора – многократный перекрестный противоток.

Примем тепловые потери равными 10 % и величину утечки воздуха в дымовые каналы равной 20 %. С учетом утечки в рекуператор нужно подавать количество воздуха, равное м³/с.

Следовательно, величина утечки воздуха (формула 74):

(м³/с) (74)

Принимая температуру дымовых газов на выходе из рекуператора 650 °С и определяя теплоемкость дымовых газов аналогично предыдущему расчету, составляем уравнение теплового баланса (формула 75):

(°С) (75)

Рекуператор данной конструкции работает по принципу многократного перекрестного противотока, поправкой на перекрестный ток пренебрегаем и определяем среднюю разность температур (формула 76):

(76)

Для определения суммарного коэффициента теплопередачи принимаем среднюю скорость дымовых газов м/с, среднюю скорость воздуха м/с.

Коэффициент теплоотдачи конвекцией на воздушной стороне для шахматного пучка находим по формуле и номограмме (см.[1]).

Найдем с некоторым приближением среднюю по всей поверхности нагрева температуру стенки (см.[1]):

(°С);

(°С);

(°С).

Средняя температура воздуха (формула 77):

(°С) (77)

Средняя действительная скорость потока воздуха (формула 78):

(м/с) (77)

Принимая для рекуператора значения , и число рядов в пучке равным 7, вычисляем по следующей формуле:

(Вт/м²∙К) (78)

Учитывая шероховатость стенок, вычисляем по следующей формуле:

(Вт/м²∙К) (79)

Коэффициент теплоотдачи на дымовой стороне (формула 80):

(80)

Согласно графику (см.[1]), при скорости движения потока м/с и диаметре трубы м (Вт/м²∙К).

С учетом шероховатости стен, вычисляем по следующей формуле:

Вт/(м²∙К) (81)

Для определения по номограммам (см.[1]) находим:

– для верха рекуператора ( , ):

; ; ;

Характеристики

Список файлов курсовой работы