Главная | Обратная связь

ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСХОДА ТОПЛИВА.

 

5.1. Приходные статьи баланса:

5.1.1. Химическая теплота топлива

= 40589,4*B=40589,4*B [кВт],

где В – неиз­вестный пока расход топлива, м³/с или кг/с; – низшая теплота сгорания топлива, кДж/м³ или кДж/кг.

 

5.1.2. Тепло вносимое подогретым воздухом

=11,2349*1,2988*20*B=291,8386*B [кВт],

где – действительный расход воздуха на единицу топлива, м³/м³ или м³/кг; С_в – теплоемкость воздуха, Дж/(м³°С); – температура подогретого воздуха.

 

5.1.3. Тепло от экзотермической реакции горения железа

=5650*0,2089*0,02=23,6055 [кВт],

где G – секундная весовая производительность, кг/с; а – угар стали, %. Для камерных кузнечных печей а = 0,02…0,03 %; Принимаем а = 0,02; q = 5650 кДж/кг – количество тепла получаемое при окислении 1 кг железа.

 

5.2. Расходные статьи баланса:

5.2.1. Тепло затрачиваемое на нагрев стали.

= 0,2089*0,695*(1305-20)=186,5622 [кВт],

где C – средняя теплоемкость металла, Дж/(кг∙°С); t_к и t_н – конеч­ная и начальная температура металла, °С.

 

5.2.2. Потери тепла с уходящими газами

=1,05*12,3294*1,5855*1355*B=27812,3662*B [кВт],

где V_α – объем газов на единицу то­плива, м³/м³ или м³/кг; С_пг =1,5855, средняя теплоемкость продуктов сго­рания, кДж/(м^3сС); t_пг температура газов, уходящих из печи, °С.

 

5.2.3. Потери тепла от химической неполноты сгорания топлива

=40589,4*0,02*B=811,788*B [кВт],

где - коэффициент неполноты сгорания, =0,02

 

5.2.4. Потери тепла через кладку, открытое окно и неучтенные потери

 

 

1) Теплопроводности используемых материалов имеют следующие значения,

шамот

хромомагнезит

диатомитовый кирпич

Значения теплопроводностей слоев необходимо выбрать по средним температурам, которые можно вычислить по следующим формулам:

 

Двухслойная кладка:

Средняя температура внутреннего слоя: =0,5*(1355+20)=687,5

наружного слоя =0,5*(687,5+20)=353,75

где - температура окружающего воздуха (принимаем =20 ), - температура рабочего пространства печи.

Тогда теплопроводности слоев:

шамот =1,04+1,51*10^-4*687,5=1,1438

диатомитовый кирпич =0,16+3,15*10^-4*353,75=0,2714

 

 

Трехслойная кладка:

Средняя температура внутреннего слоя: = 0.5*(1355+687,5)=1021,25

промежуточного слоя =0.5*(1355+20)=687,5

наружного слоя =0.5*(687,5+20)=353,75

где - температура окружающего воздуха (принимаем =20 ), - температура рабочего пространства печи.

 

шамот =1,04+1,51*10^-4*687,5=1,1438

диатомитовый кирпич =0,16+3,15*10^-4*353,75=0,2714

хромомагнезит :=7.2-4.2*10^-4*1021,25=2,9108

2) Суммы тепловых сопротивлений отдельных частей кладки :

под: =

= 0,115/0,2714+0,23/1,1438+0,06/2,9108 =0,6454

где , , - толщины слоев пода, а , , - соответствующие им теплопроводности

свод: =0,115/0,2714+0,23/1,1438=0,6248

где , - толщины слоев свода, а , - соответствующие им теплопроводности

стены: =0,115/0,2714+0,23/1,1438=0,6248

где , - толщины слоев стен, а , - соответствующие им теплопроводности

 

3) Площади наружных поверхностей, м²:

передняя и задняя стены: =2,115*1,5782=3,3378

торцевые стены: =1,725*1,5782=2,7223

свод: =1,725*2,115=3,6484

под: =1,725*2,115=3,6484

где , , - наружные размеры печи

 

4) Коэффициенты теплоотдачи для наружных поверхностей кладки :

Свода – 35

Стен – 25

Пода – 15

 

5) Тепловые потери кладкой в окружающее пространство

Для вычисления потерь воспользуемся следующей формулой:

, где t_П и t_в – соответственно температура газов в печи и окружа­ющего ее воздуха, ⁰С; F – наружная поверхность кладки, м²; и – коэффициенты теплоотдачи, Вт/(м²∙°С); λ_i – теплопро­водность i-го слоя, Вт/(м∙°С); s_i – толщина слоя, м.; - тепловое сопротивление теплоотдачи от газов к внутренней поверхности кладки, принимаем равным 1/348 = 0,003

 

Потери сводом:

=((1355-20)*3,6484)/(0.003+0,6248+1/35)=7420,8944 Вт

Потери подом:

=((1355-20)*3,6484)/(0.003+0,6454+1/15)=6811,6022 Вт

 

Потери торцевыми стенами:

=((1355-20)*2,7223)/(0.003+0,6248+1/25)=5442,4999 Вт

 

Потери передней и задней стенами:

=((1355-20)*3,3378)/(0.003+0,6248+1/25)=6672,9781 Вт

 

 

Суммарные потери кладкой:

=7420,8944+6811,6022+2*5442,4999+2*6672,9781=38463,4527 Вт

 

6) Потери тепла через открытое окно:

 

,

где - время открытия окна, =0,3762*0,3=0,1129

=0,69*0,3=0,207 - площадь отверстия;

- коэффициент излучения абсолютно черного тела = 5,7 Вт/(м∙°С);

- коэффициент диафрагмирования

=(1+0,1576)/2=0,5788

где - угловой коэффициент с поверхности F₁ на F₂,

=0,2604/(0,2604+0,345)=0,1576

где L – эквивалентный размер полости окна,

=

=(4*0,3*0,69*0,345)/(2*(0,3*0,69+0,69*0,345+0,345*0,3))=0,2604

где a, b, s – высота, ширина и толщина окна соответственно

 

=5,7*[((1355+273)/100)⁴-((20+273)/100)⁴]*0,207*0,1129*0,5788=5408,511

 

7) Прочие потери:

Неучтенные потери принимаем равными 5% от потерь тепла кладкой в окружающее пространство

 

=(38463,4527+5408,511)*0,05=2193,5982

 

Тогда, потери тепла через кладку, открытое окно и прочие потери:

=38463,4527+5408,511+2193,5982=46065,5618 Вт

 

7.3 Уравнение теплового баланса:

 

40589,4*B+23,6055+291,8386*B=186,5622+27812,3662*B+811,788*B+46,0656

Решаем уравнение и находим B – расход топлива:

 

B=(186,5622+46,0656-23,6055)/(40589,4+291,8386-27812,3662-811,788)=209,0222/=0,0170531730286829 [кг/с] =61,3914 [кг/ч]

 

Вычисляем значения отдельных статей баланса ( , , , ), связанных с расходом топлива В.

=40589,4*0,0170531730286829=692,1781 кВт

=291,8386*0,0170531730286829=4,9768 кВт

=27812,3662*0,0170531730286829=474,2891 кВт

=811,788*0,0170531730286829=13,8436 кВт

Полученные результаты записываем в таблицу:

 

Статьи прихода теплоты	Числовое значение	Статьи расхода теплоты	Числовое значение
кВт	%	кВт	%
Химическая теплота топлива Физическая теплота воздуха Теплота экзотермиче­ской реакции	692,1781   4,9768   23,6055	96,0344   0,6905   3,2751	На нагрев стали С дымовыми газами С химическим недожогом Потери через кладку, открытое окно и прочие потери	186,5622 474,2891 13,8436 46,0656	25,8841 65,804 1,9207 6,3912
Всего:	720,7604		Всего:	720,7604