Виды тепловых потерь печи. Тепловой баланс — КиберПедия 

Папиллярные узоры пальцев рук - маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни...

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций...

Виды тепловых потерь печи. Тепловой баланс



 

В печной системе имеются два вида потерь теплоты: 1) потери в рабочем пространстве печи – Мпрп и 2) теплота, уносимая из печи уходящими дымовыми газа-

ми Мух.

Теплота в рабочем пространстве теряется, во-первых, на нагрев футеровки, т.е.

огнеупорного ограждения печи, иначе говоря аккумулируется футеровкой, она обозначается Мак.ф; во-вторых, проходит насквозь через футеровку благодаря теплопроводности, и уходит в цех излучением и конвекцией от разогретой внешней поверхности футеровки – Мпот.ф; в-третьих, теплота теряется излучением через открытые окна печи – Мокн; в-четвертых, расходуется на нагрев воды, которая охлаждает металлические элементы конструкции печи, работающие при высокой температуре – Мохл.в. В целом потери теплоты в рабочем пространстве составляют:

 

. (4.3)

 

В электропечах имеется один вид потерь – потери в рабочем пространстве печи, поэтому для электропечей Мпот = Мпрп.

Топливная печь, наряду с потерями в рабочем пространстве печи, имеет и второй вид потерь – с уходящими из рабочего пространства продуктами горения топлива – Мух. Эти потери состоят из физической теплоты горячих газов Мух.ф и могут включать неиспользованную химическую энергию топлива вследствие неполного его сгорания в печи (недожога) – Мхн.

Таким образом, для топливных печей мощность Мпот в выражении (4.1) будет равна Мпот = Мпрп + Мух. Тепловой баланс топливной печи будет таким

 

. (4.4)

 

Электрические печи по сравнению с топливными должны быть более экономичны по расходу топлива, так как в них нет потерь с уходящими газами, однако не следует забывать, что при производстве электроэнергии на тепловых электростанциях были свои тепловые потери, в том числе с уходящими в атмосферу газами.

Теплота газов, уходящих из рабочего пространства, необязательно полностью теряется в атмосферу. В современных топливных печах часть теплоты дымовых газов используют для подогрева воздуха, а иногда и газообразного топлива, которые направляются в горелочные устройства печи, т.е. теплота дымовых газов частично возвращается в рабочее пространство печи в виде физической теплоты воздуха – Мф.в и топлива – Мф.т. Этот процесс передачи теплоты дыма воздуху или топливу происходит в специальных устройствах – теплообменниках двух типов: рекуператорах и регенераторах, которые устанавливают в дымовых каналах между рабочим пространством печи и дымовой трубой. Потери теплоты с газами, уходящими в атмосферу – Мух.атм, будут меньше по сравнению с потерями на выходе из рабочего пространства Мух, а именно:



 

.

 

Тепловой баланс топливной печи окончательно будет иметь вид:

 

. (4.5)

 

В крупных печах, например, в мартеновских и двухванных, теплоту уходящих газов используют для получения водяного пара, для чего за печами устанавливают котлы-утилизаторы.

Потери теплоты в рабочем пространстве печи также стремятся уменьшить, прежде всего, путем применения футеровки с лучшими теплофизическими свойствами – с меньшей теплоемкостью и теплопроводностью.

Существуют проекты так называемых безинерционных печей, ограждение которых отражает обратно в печь падающее на него из печи тепловое излучение, т.е. имеет свойство теплового зеркала. Существуют печи с испарительным охлаждением, в которых вода в водоохлаждаемых элементах печи превращается в пар, используемый в системе отопления помещений. Предложены схемы печей, в которых теплота, прошедшая через футеровку, передается воздуху, который также может быть полезно использован.

Потоки теплоты в топливной печи схематично изображены на рисунке 4.1

1 ‑ рабочее пространство печи; 2 ‑ горелка; 3 ‑ нагреваемый материал; 4 ‑ дымовой канал; 5 ‑ утилизатор теплоты уходящего дыма (рекуператор); 6 ‑ вентилятор; 7 ‑ дымовая труба

Рисунок 4.1 – Потоки теплоты в топливной печи

 

Тепловой баланс печи выражается уравнением, связывающим приход и расход теплоты в единицу времени

 

Мприх = Мрасх. (4.6)

Баланс можно составлять для зон горения топлива, для рабочего пространства

печи (зоны горения + зоны утилизации теплоты) и для печи в целом, включая внешние теплообменные устройства. Наилучшим образом характеризует тепловую работу печи баланс рабочего пространства. Для простоты в тепловом балансе будем считать нагрев металла и опустим слагаемые, связанные с окислением металла.



Приход теплоты чаще всего состоит из следующих частей:

- химическая теплота, выделяемая при сжигании топлива в единицу времени и называемая общей тепловой мощностью печи

 

Мобщ = В× ; (4.7)

 

- теплота, вносимая подогретым воздухом

 

Мф.в = В×Ln×iв= В×Qф.в, (4.8)

где iв – удельная энтальпия подогретого воздуха, Дж/м3;

Ln – действительный расход воздуха на 1 м3 топлива, м33;

Qф.в = Ln×iв – удельная физическая теплота подогретого воздуха;

 

- теплота, вносимая подогретым топливом

 

Мф.т = В×iт; (4.9)

где iт – удельная энтальпия подогретого топлива, Дж/м3.

 

Часто эту величину называют удельной физической теплотой топлива и обозначают Qф.т = iт.

Расход теплоты состоит из следующих частей:

- теплота, воспринятая нагреваемым металлом и называемая усвоенной тепловой мощностью

 

, (4.10)

где Р – производительность печи, кг/с;

– изменение удельной энтальпии металла в процессе нагрева, называемое тепловым дефицитом, Дж/кг;

 

- потери теплоты с уходящими продуктами горения

 

Мух = В×Vд×iух, (4.11)

где iух – удельная энтальпия дымовых газов на выходе из рабочего пространства печи, Дж/м3;

Vд – объем дымовых газов, образующихся от сжигания 1 м3 топлива м33;

Qф.ух = Vд×iух – удельная физическая теплота уходящих из печи газов Дж/м3;

 

- потери теплоты от химической неполноты горения топлива

 

Мх.н = В×Qх.н, (4.12)

где Qх.н = Vд×( )×0,01 – удельная теплота недожога топлива в печи, Дж/м3;

и [%] – процентное содержание СО и Н2 в продуктах неполного горения;

и – низшая теплота сгорания СО и Н2, Дж/м3;

 

- потери теплоты из рабочего пространства печи – Мпрп, включающие в себя: а) потери теплоты теплопроводностью через кладку;

б) потери теплоты излучением через открытые окна и щели;

в) потери теплоты с охлаждающей водой на охлаждение внутрипечных металлических элементов;

г) потери на нагрев транспортных утройств;

д) потери с выбиванием дыма через неплотности кладки;

е) потери с механическим недожогом топлива, потери при диссоциации СО2 и Н2О; ж) потери на нагрев подсасываемого в печь холодного воздуха и др.

Эти потери (Мпрп) принято называть мощностью тепловых потерь рабочего пространства печи;

Таким образом, уравнение теплового баланса можно представить в следующем виде:

 

Мобщ + Мф.в + Мф.т = Мусв + Мпрп + Мух + Мх.н. (4.13)

 

Контрольные вопросы

 

1 По каким критериям классифицируются печи?

2 Какие существуют виды слоевых печей?

3 Что такое автогенные печи. Каковы особенности их тепловой работы?

4 Каковы виды электрических печей по способы преобразования электрической энергии?

5 Каково назначение плавильных и нагревательных печей?

6 Что такое печи непрерывного действия?

7 Что такое печи периодического действия?

8 Что понимают под тепловой мощностью печей?

9 Каковы тепловые потери в печах?

10 Перечислите статьи приходной и расходной частей теплового баланса печи.

 






Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций...

Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ - конструкции, предназначен­ные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой...

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого...

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим...





© cyberpedia.su 2017 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав

0.013 с.