Температуры газового потока на границах зон

При сгорании топлива в условиях вращающейся печи не все выделяющееся тепло идет на нагрев продуктов сгорания, часть его передается излучением в зоны, примыкающие с обеих сторон к зоне горения, а также поступает в зону I вследствие рециркуляции продуктов сгорания. Поэтому действительная температура газового потока в зоне горения ниже . Остальные зоны печи также отдают тепло излучением соседним зонам, имеющим более низкую температуру.

При определении энтальпии и температуры газового потока в остальных зонах печи, кроме V и I, необходимо вводить поправку, учитывающую прямую отдачу тепла газовым потоком и степень равномерности его температуры. Такая поправка является функцией критерия Во.

Для зоны II вращающейся печи величину , определяют по формуле:

,

 

где  - количество тепла, отданное в зону I, кДж/кг;

 - количество тепла, выделившееся в зоне в результате сгорания топлива, кДж/кг;

 -количество тепла, полученное или отданное материалом, кДж/кг;

 - потери тепла в окружающую среду, кДж/кг;

 

,

 

,

 

,

 

где  - производительность печи, т/ч.

 - теоретическая температура горения, К;

 - диаметр печи внутренний, м.

Для зоны III из формулы исключается величина z, а для остальных зон она принимает вид:

 

.

 

Определяем значения критерия Во, γ и х для II–IV зон

 

 

 

Переходим к расчету газового потока отдельных зон.

Зона V. Начальную энтальпию газового потока , определяем по формуле:

 

,

 

где  - энтальпия глинозема, выходящего из печи и холодильника, кДж/кг;

 - энтальпия воздуха, выбрасываемого из холодильника, кДж/кг;

 - потеря тепла в окружающую среду холодильником, кДж/кг;

 - физическое тепло топлива, поступающего в печь, кДж/кг;

 - энтальпия воздуха, поступающего на установку, кДж/кг.

 

.

 

Начальная температура газового потока определяется методом подбора.

Энтальпия газового потока при 400 и 500 °С, кДж/кг:

 

,

 

,

 

,

 

.

 

Температура воспламенения газа 1000° С, определяем при этой температуре энтальпию газового потока ,

 

.

 

Разность энтальпий газового потока на границах зон ,

 

,

 

.

 

Газовый поток в зоне V получает тепло от охлаждающегося глинозема  и из соседней зоны путем рециркуляции продуктов сгорания и прямой отдачи.

Количество тепла, , получаемое из соседней зоны:

 

,

 

 

Зона IV

 

,

 

Зона III

 

,

 

 

Зона II

 

,

 

 

Зона I

 

,

 

 

Определяем температуры газовых потоков.

Зона IV. Энтальпия газового потока:

при 1700 °С

 

 

при 1600 °С

 

 

.

 

Зона III. Энтальпия газового потока:

при 1500 °С

 

 

при 1400 °С

 

 

.

 

Зона II. Энтальпия газового потока:

при 700 °С

 

 

при 600 °С

 

 

.

 

Зона I. Энтальпия газового потока определяется при температуре 250 °С, т.к. ,

 

 

Определяем средние температуры материала , по зонам:

 

,

 

Зона I.

 

Зона II.

 

 

Зона III.

 

 

Зона IV.

 

 

Зона V.

 

 

Определяем средние температуры газового потока , по зонам:

 

,

 

Зона I.

 

 

Зона II.

 

 

Зона III.

 

 

Зона IV.

 

 

Зона V.

 

 

Определяем состав газовой фазы по зонам.

Зона III: , ,  (при α=1,15), .

Зона II: ,

 

,

 

.

 

Зона I: ,

 

,

 

.

 

Определяем скорость движения материала в печи, коэффициент заполнения печи материалом, значения  и  по зонам.

Скорость движения материала в печи , определяем по формуле:

 

,

 

где  - угол наклона печи. При  принимаем, что ;

 - число оборотов печи, об/мин. Принимается равным .

 

 

Коэффициент заполнения печи материалом  определяем из формулы:

 

,

 

где  - среднее количество материала, проходящего через зону, т/ч;

 - средняя объемная масса материала в зоне, т/м³;

 - время работы печи в сутки, ч.

Зона I

 

,

 

,

 

.

 

Площадь сегмента , (части печи, заполненной материалом):

,

 

.

 

 

где  - центральный угол сегмента, град.

При

 

 

При

 

 

.

 

,

 

.

 

Эффективная длина лучей газового потока ,

 

,

 

где  - периметр свободного сечения печи, м;

 - площадь свободного сечения печи, м.

Определяем периметр свободного сечения печи:

 

 

.

 

Площадь свободного сечения печи определяется по формуле:

,

 

,

 

.

 

Зона II

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Зона III.

 

 

 

 

 

Чтобы определить α, задаемся  и .

При

 

 

При

 

 

 

 

 

 

 

 

Зона IV (в зоне V те же значения).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

Полученные значения , , ,  сводим в таблицу 1.6 (туда же значения  и , которые рассчитываются ниже).

 

Таблица 1.6 – Сводные данные

 

Зона	φ, %	lx, м	lд, м	Sэфф, м	εг	lд.ф ., м
I	11,23	3,0	3,39	3,3	0,659	9,18
II	9,41	2,86	3,18	3,35	0,536	9,39
III	7,4	2,66	2,91	3,4	0,279	9,66
IV и V	7,57	2,68	2,94	3,4	0,25	9,63

 

Длина дуги футеровки ,

 

,

 

Определяем степень черноты газов по формуле:

 

,

 

где  - степень черноты излучения диоксида углерода;

 - условная степень черноты излучения водяных паров без поправки на их парциальное давление;

 - поправочный множитель для получения степени черноты водяных паров.

Значения  находятся по графикам в зависимости от температуры и значения  и  [2, рисунок 19-21].

Зона I.

 

 

 

 

Зона II.

 

 

 

 

Зона III.