Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим...
Археология об основании Рима: Новые раскопки проясняют и такой острый дискуссионный вопрос, как дата самого возникновения Рима...
Топ:
Установка замедленного коксования: Чем выше температура и ниже давление, тем место разрыва углеродной цепи всё больше смещается к её концу и значительно возрастает...
Особенности труда и отдыха в условиях низких температур: К работам при низких температурах на открытом воздухе и в не отапливаемых помещениях допускаются лица не моложе 18 лет, прошедшие...
Интересное:
Влияние предпринимательской среды на эффективное функционирование предприятия: Предпринимательская среда – это совокупность внешних и внутренних факторов, оказывающих влияние на функционирование фирмы...
Берегоукрепление оползневых склонов: На прибрежных склонах основной причиной развития оползневых процессов является подмыв водами рек естественных склонов...
Что нужно делать при лейкемии: Прежде всего, необходимо выяснить, не страдаете ли вы каким-либо душевным недугом...
Дисциплины:
2017-10-16 | 583 |
5.00
из
|
Заказать работу |
|
|
Тепловой расчёт печи сводится к составлению теплового баланса, который представляет собой уравнение, связывающее приход и расход тепла. При проектировании печи тепловой баланс необходим для определения расхода топлива и выбора топливосжигающих устройств для топливных печей или мощности нагревательных устройств и расчёта нагревателей для электрических печей.
Для термических печей наиболее распространён тепловой расчёт, отнесённый к единице времени работы печи.
Ввиду того, что в тепловом расчёте топливных печей статей прихода и расхода больше, чем в расчёте электрических печей, рассмотрим тепловой расчёт топливной печи.
Приходные статьи
1. Тепло от горения топлива
, | (56) |
где — низшая теплотворность топлива; B — часовой расход топлива.
2. Физическое тепло топлива
. | (57) |
Здесь c т — средняя теплоёмкость топлива; t т — температура подаваемого в печь топлива.
3. Физическое тепло подогреваемого воздуха
, | (58) |
где a — коэффициент избытка воздуха (1,05…1,17); L 0 — теоретически необходимое количество воздуха на единицу топлива; c в — средняя теплоёмкость воздуха; t в — температура подаваемого в печь воздуха.
4. Физическое тепло нагреваемого металла
. | (59) |
Здесь П — производительность печи; c м — средняя теплоёмкость металла; t м — температура загружаемого в печь металла.
5. Тепло экзотермических реакций (к ним относятся реакции окисления металла)
, | (60) |
где q — удельная теплота экзотермической реакции; m — масса прореагировавшего вещества; t — время реакции.
Таким образом, если нагревается холодный, не подогретый металл, а топливо и воздух тоже не греют, то приход тепла выражается только в тепле от горения топлива (первая статья).
|
3.1.2. Расходные статьи
1. Тепло на нагрев металла
. | (61) |
Здесь П — производительность печи; С ср — средняя теплоемкость металла в интервале температур от t мн до t мк; t мк — температура выгружаемого из печи металла; t мн — температура загружаемого в печь металла.
Для печей периодического действия
, | (62) |
где G — масса изделий, а tн — время нагрева изделий в печи.
2. Потери тепла на нагрев приспособлений
. | (63) |
Здесь q пр — масса приспособлений, нагреваемая в единицу времени; C cp.пр — средняя теплоемкость металла приспособления в интервале температур от t н до t к; t н — температура загружаемого в печь приспособления; t к — температура выгружаемого из печи приспособления.
3. Тепло, теряемое вследствие теплопроводности кладки. При стационарном теплообмене потери тепла через многослойную кладку определяются по формуле
, | (64) |
в которой t п — температура рабочего пространства печи; t 0 — температура воздуха в цехе; S 1, S 2, S 3 — толщины отдельных слоёв кладки; l1, l2, …, l n — коэффициенты теплопроводности слоев; F 1, F 2, …, Fn — средние площади слоёв кладки; aв — коэффициент теплопередачи от наружной поверхности кладки в окружающую среду; F нар — площадь наружной поверхности кладки.
Для определения F 1, F 2, …, Fn и F нар необходимо иметь эскиз футеровки печи, пользуясь которым рассчитывают размеры каждого слоя, причём упрощенно они могут быть найдены по диагональным стыкам. Зная эти размеры, можно оценить внутреннюю F вн и наружную F нар площади кладки, а также площади между отдельными слоями F 12, F 23,
Рис.5. Эскиз к расчёту потерьтепла теплопроводностью через стенку печи |
… Далее рассчитывают средние площади отдельных слоёв:
; , и т.д. | (65) |
Коэффициент теплопередачи от наружной поверхности кладки к окружающей среде aв принимают обычно равным 18 Вт/(м2 К) для пламенных печей и 12 Вт/(м2 К) для электрических. Меньшие значения aв для электрических печей обусловлены тем, что эти печи имеют большую теплоизоляцию и, следовательно, меньшую температуру внешней поверхности кладки.
|
Коэффициенты теплопроводности огнеупорных теплоизоляционных материалов обычно рассчитывают по формуле
, | (66) |
где a и b — постоянные, характеризующие материал; t ср — средняя температура слоя.
Если принять температуру внутренней поверхности футеровки равной температуре печи t п и обозначить температуры между отдельными слоями через t 12, t 23 и т.д., а температуру наружной поверхности кладки через t нар, то средние температуры первого, второго и других слоёв
; ; …; . | (67) |
Для того, чтобы правильно определить коэффициенты теплопроводности отдельных слоёв, необходимо знать t. Расчёт теплопотерь через кладку производят методом приближения. Сначала задаются какими-либо значениями t, затем определяют теплопотери через кладку Q кл. После этого уточняют полученные значения.
Тепловые потери через кладку
. | (68) |
Здесь R 1, R 2,¼, Rn — тепловые сопротивления слоёв кладки; R нар — сопротивление передаче тепла от поверхности кладки окружающей среде.
Тепловой поток, проходящий через стенку, постоянен, поэтому
; . | (69) |
и т.д., откуда
. | (70) |
Если полученные в результате проверки температуры будут отличаться от выбранных не более чем на 10°С, то расчёт произведён правильно. Если разница превышает эту величину, то задаются t нар, t 12, …, tn , n –1, близкими к полученным при проверке, и снова производят расчёт и проверку до тех пор, пока проверка не даст хорошего совпадения.
Расчёт потерь тепла через многослойную кладку может быть выполнен с применением компьютера.
4. Потери тепла излучением в открытые окна и дверцы
, | (71) |
где e — степень черноты излучаемого тела (стенки печи, печные газы, нагретый металл);
F — площадь отверстия;
j — коэффициент диаграфмирования;
T п — абсолютная температура излучающего тела;
T в — абсолютная температура воздуха в цехе;
— относительное время, в течение которого дверца бывает открытой;
tоткр — суммарное время, когда дверца бывает открытой во время работы печи;
tобщ — общее время работы печи.
5. Потери тепла, обусловленные «тепловыми короткими замыканиями»
Для термических печей многих типов потери тепла вследствие нарушения сплошности кладки (термопарными трубками, выводами нагревателей, направляющими и осями роликов и т.п.) рекомендуется оценивать величиной, равной 50% от потерь тепла стенками.
|
. | (72) |
6. Потеря тепла с отходящими дымовыми газами
, | (73) |
где V пг — объем продуктов горения, получаемый при сгорании единицы топлива;
i пн — теплосодержание продуктов горения.
Для предварительных оценок рекомендуется принимать следующие температуры продуктов сгорания, покидающих печь:
а) методические печи при холодном посаде углеродистой стали —
tпг = 800¼1000°C, в среднем tпг = 900°C;
б) полуметодические печи с поштучной загрузкой и выгрузкой изделий tпг = 1050¼1100°C;
в) камерные печи с поштучной загрузкой и выгрузкой изделий — t пг = t мк + (50¼100)°C.
7. Потери тепла с охлаждающей водой
, | (74) |
где D в — часовой расход воды;
C в — теплоемкость воды;
t н — температура нагретой воды (t н = 45...50°С);
t х — температура холодной воды (t х = 15...20°С).
8. Потери тепла на аккумуляцию в слое кладки
; | (75) |
. | (76) |
Здесь V сл — объем слоя кладки;
rсл — плотность слоя кладки;
C сл — средняя теплоемкость слоя кладки;
t ср.сл — средняя температура в конце нагрева слоя кладки;
t в — температура воздуха в цехе;
tц — время цикла, то есть время непрерывной работы печи.
Для печей с большим циклом работы эта статья носит условный характер и существенного значения не имеет.
9. Затраты тепла на нагрев контролируемой атмосферы
, | (77) |
где q ат — средний расход атмосферы [10];
C ср — средняя теплоемкость атмосферы в интервале температур t к¼ t 0;
t 0, t к — начальная и конечная температуры атмосферы.
Прочие потери тепла составляют 3…5% от Q расх. Для электрических печей не рассчитывают Q дым, Q выб, а для пламенных Q подс.
Приходная статья для электрических печей одна — тепло, выделяющееся при прохождении электрического тока через нагреватели.
Результаты расчетов всех расходных и приходных статей сводят в таблицу (табл. 3).
Таблица 3 – Тепловой баланс печи
Статьи прихода | кВт | % | Статьи расхода | кВт | % |
1. Тепло, полученное при сжигании топлива 2. Тепло, вносимое подогретым воздухом 3..... | 1. Полезное тепло на нагрев металла 2. Тепло, расходуемое на нагрев приспособлений 3. Тепло. теряемое теплопроводностью через кладку печи 4...... | ||||
Итого | Итого |
|
Расход тепла определяют из уравнения теплового баланса. Полученное значение увеличивают на 10…20% (с учетом форсирования нагрева и возможности работы печи на худших сортах топлива) для печей непрерывного действия и на 20…100% дляпечей периодического действия. Таким образом,
. | (78) |
Для электрических печей установочную мощность определяют из расчетной:
. | (79) |
Коэффициент полезного действия для термических печей определяется по формуле
. | (80) |
где Q м — тепло, идущее на нагрев металла;
Q расх — суммарные затраты тепла печью выбранной конструкции.
Обычно КПД топливных печей 10…40%, а электрических 50…80%, так как в последних нет потерь тепла с отходящими газами. Электрические печи (ванны) имеют КПД 30…40%, потому что много тепла излучается зеркалом ванны.
|
|
История развития хранилищ для нефти: Первые склады нефти появились в XVII веке. Они представляли собой землянные ямы-амбара глубиной 4…5 м...
Археология об основании Рима: Новые раскопки проясняют и такой острый дискуссионный вопрос, как дата самого возникновения Рима...
Семя – орган полового размножения и расселения растений: наружи у семян имеется плотный покров – кожура...
Историки об Елизавете Петровне: Елизавета попала между двумя встречными культурными течениями, воспитывалась среди новых европейских веяний и преданий...
© cyberpedia.su 2017-2024 - 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. Мы поможем в написании вашей работы!