• Гідрологія і Гідрометрія
• Господарське право
• Економіка будівництва
• Економіка природокористування
• Економічна теорія
• Земельне право
• Історія України
• Кримінально виконавче право
• Медична радіологія
• Методи аналізу
• Міжнародне приватне право
• Міжнародний маркетинг
• Основи екології
• Предмет Політологія
• Соціальне страхування
• Технічні засоби організації дорожнього руху
• Товарознавство продовольчих товарів

Тлумачний словник
Авто
Автоматизація
Архітектура
Астрономія
Аудит
Біологія
Будівництво
Бухгалтерія
Винахідництво
Виробництво
Військова справа
Генетика
Географія
Геологія
Господарство
Держава
Дім
Екологія
Економетрика
Економіка
Електроніка
Журналістика та ЗМІ
Зв'язок
Іноземні мови
Інформатика
Історія
Комп'ютери
Креслення
Кулінарія
Культура
Лексикологія
Література
Логіка
Маркетинг
Математика
Машинобудування
Медицина
Менеджмент
Метали і Зварювання
Механіка
Мистецтво
Музика
Населення
Освіта
Охорона безпеки життя
Охорона Праці
Педагогіка
Політика
Право
Програмування
Промисловість
Психологія
Радіо
Регилия
Соціологія
Спорт
Стандартизація
Технології
Торгівля
Туризм
Фізика
Фізіологія
Філософія
Фінанси
Хімія
Юриспунденкция

Рівняння теплового балансу печі

Тепловий баланс печі – це важлива характеристика теплової роботи печі, яка є виразом закону збереження енергії.

Стосовно до промислової печі це рівняння дозволяє знайти необхідний видаток палива та провести технологічний аналіз роботи печі.

Рівняння ТПБ складається з 2-х частин:

1. Прибуток тепла

2. Витрати тепла

Воно складається на одну годину роботи (для печей безперервної дії), або на період роботи (для печей періодичної дії – камерних печей).\

Урівнюючі прибуткові та витратні статті, отримають рівняння теплового балансу, із якого і визначають витрату палива В_т.

Рівняння теплового балансу:

Q_x.т + Q_ф.в.+Q_екз = Q_н+Q_ух.+Q_под.+Q_кл+Q_ізл.+Q_акк.+Q_н.п.

де:

Q_x.т – хімічне тепло, яке вноситься паливом, МДж

Q_ф.в – фізічне тепло, яке вноситься підігрітим повітрям, МДж

Q_екз – фізічне тепло, яке вноситься екзотермічними реакціями, МДж

Q_м – тепло, яке витрачається на нагрівання металу садки, МДж

Q_ух – тепло, яке виноситься газами, що уходять, МДж

Q_под – тепло, яке витрачається на нагрівання підставок, МДж

Q_кл – тепло, яке віддає кладка печі в атмосферу, МДж

Q_ізл – тепло, яке витрачається випромінюванням з печі, МДж

Q_акк – тепло, яке акумулює кладка, МДж

Q_н.п – тепло неврахованих витрат, МДж

Розрахунок прибуткових статей:

Q_x.т = Q_н^р * В_т * τ_общ , де:

В_т – витрата палива, м³/год

Q_н^р – теплота згорання палива, МДж/м³

τ_общ – загальний час нагрівання, год

Q_x.т = 45.5778*6.4*В_т = 294.69 В_т , МДж

Q_ф.в = Q_ф^в * В_т * τ_общ = 7.2039*6.4*8*В_т = 46.57 В_т ,МДж

Q_екз = Q_Fe*G_m*0.01a, де:

Q_Fe – тепловий ефект реакції окислювання заліза (Q_Fe = 5,650 МДж/кг)

G_m – маса садки, кг (G_m – 13000 кг)

а – відсоток угару заліза (а = 1,5%)

Q_екз = 5,650*13000*0.01*1,5 = 1101.75 МДж

Витратні статті:

Витрати тепла на нагрівання металу садки:

Q_м = G_m*(і_к-і₀)=13000*(539,6-470.31) =9.1 МДж (ік та іо – з додатку 5)

Витрати тепла, яке виноситься газами, що уходять:

Q_ух = V_д*і_д*В_т*τ_общ , де V_д – загальна кількість продуктів згорання, м³/м³

і_д – ентальпія продуктів горіння при температурі печі t_п, МДж/м^{3 ­­}_­­­

Q_ух = 18,4*1,44*6*В_т = 171,37 В_т , МДж

Витрати тепла на нагрівання підставок:

Q_под = 0,15Q_м =135111

Витрати тепла крізь кладку печі:

Q_кл = 3,6*F_н*α*(t_н-t_в)*τ_общ*10^-3 , де F_н – зовнішня поверхня кладки печі, м²

α – коеф-т тепловіддачі від зовнішньої поверхні до навколишнього середовища, Вт/м²∙°С

Приймаємо t_н (температура зовнішньої поверхні печі) = 60°С, а температуру навколишнього середовища t_в = 21°С.

α_{склепіння} = 14,1 Вт/м²∙°С

α_стін = 11,9 Вт/м²∙°С

α_череня = 9,7 Вт/м²∙°С

У нашій печі ми будемо використовувати кладку в півтори цеглини (h_сл = 0,46 м)

L_п (довжина печі) = 5,7м, В_п (ширина печі) = 2,14м, Н_п (висота печі) = 1,2м.

F_стін = (1,2*2,14+1,2*5,7)*2=18,816 м²

F_пода = 5,7*2,14 = 12,198 м²

F_череня = 1,2*12,198 = 14,63 м²

Q_стін = 3,6*18,816*11,9*39*6.4*10^-3 = 203,26 Мдж

Q_череня = 3,6*12,198*9,7*39*6.4*10^-3 = 107,409МДж

Q_зводу = 3,6*14,63*14,12*39*6.4*10^-3 = 187,35 МДж

F_{загальне} = F_стін + F_зводу+ F_череня = 45.651 м²

Q_{загальне} = Q_стін + Q_зводу + Q_череня = 498,02 МДж

Витрати тепла випромінюванням:

Q_ізл = 3,6*С₀*[(T_п/100)⁴-(Т_окр/100)⁴]*F_вікна*ψ*τ_відкр*10^-3, де С₀ – коеф-т випромінювання абсолютно чорного тіла (С₀ = 5,67 [Вт/м²∙°С]⁴)

F_вікна – площа вікна загрузки, м² (F_вікна = 1,58 м²)

ψ – коеф-т діафрагмування (ψ = 0,7%)

τ_відкр – час посаду, год (τ_відкр = 0,3 год)

Q_ізл = 3,6*5,67*[(1233/100)⁴-(294/100)⁴]*1,58*0,7*0,3*10^-3=156,03 МДж

Витрати тепла, акумулюваного вогнетримкою кладкою:

Q_{акк ­}= V_огн * ρ_огн * (і_к-і_н)* 10^-3 , де V_огн – об’єм вогнетримкого шару, м³

V_огн = h_cл* F_{загальне} = 0,46*45,65 = 20.99 м³

ρ_огн – щільність вогнетриву. Оскільки ми використовуємо шамот, ρ_шамоту = 1860 кг/м³.

і_к – ентальпія шару вогнетрива на кінці и на початку нагрівання при заданій температурі цього шару в кінці і на початку нагрівання.

t_огн ^кон = (t_нар+t_к)/2, де t_нар – зовнішня температура печі.

t_огн ^кон = (60+910)/2 = 485 °С

t_огн ^нач = t_огн ^кон - 50 °С = 435 °С

і_н = (0,808+0,628*( t_огн ^нач/1000))* t_огн ^нач =(0,808+0,628*( 485/1000))* 485 = 497,65 кДж/кг

і_к = (0,808+0,628*( t_огн ^кон/1000))* t_огн ^кон = (0,808+0,628*( 435/1000))* 435 =568,19 кДж/кг

Q_акк = 20.99*1860*(539,6-4470,31)*10^-3 = 3706,35 МДж

Витрати тепла неврахованих витрат:

Визначається як 15-20% від усіх видаткових статей за винятком Q_ух та Q_н.

Q_н.п. = 0,20*( Q_под + Q_изл + Q_кл + Q_акк ) = 0,20*(1351,1+156,03+51.368+3706,35)=4284.9 МДж

Складаємо рівняння теплового балансу:

294,69В_т+46,57В_т+1101,75=900+171.37В_т +13511+51.368+156,03+,706,35+4284.9;

В_т = 57,31 м³/год

Q_x.т = 294,69В_т = 16888,68 МДж

Q_ф.в = 46,57В_т = 2668,92 МДж

Q_ух = 166,8В_т = 9559,3 МДж

Складаємо таблицю теплового балансу печі:

Розраховуємо нев’язку теплового балансу:

((20659,33-20659,12)/ 20659,33)*100% = 0,00101%.

Получена нев’язка складає менше 2-х відсотків, отже всі розрахунки зроблено вірно.

Розраховуємо термічний ККД печі:

η = Q_м / (Q_x.т + Q_екз)*100% = 900744/(16888,8+1101,75)*100% = 50,07%.

Розраховуємо продуктивність термічної печі:

Р = G_н/ τ_общ = 13000/6,4 = 2,01 т/год

Переглядів: 1367