При проектировании печи тепловой баланс составляется с целью определения расхода топлива. Тепловой баланс печи состоит из равных между собой приходной и расходной частей, каждая из которых складывается из ряда статей.
Статьи приходной части
Теплота, образующаяся при сжигании топлива, кВт:
,
где В - расход топлива, м3/с.
Физическая теплота, вносимая подогретым воздухом, кВт:
,
где iв - энтальпия подогретого воздуха, кДж/м3.
Теплота экзотермических реакций (теплота окисления железа), кВт:
,
где Р - производительность печи кг/с;
а - угар металла кг/кг.
Статьи расходной части
Полезная теплота, расходуемая на нагрев материала, определяется по формуле:
,
Конечная температура металла, °С:
.
Средняя температура металла, °С:
см=0,565685 (кДж/кг) - средняя теплоемкость металла.
Определяем полезную теплоту, кВт:
.
Теплота, уносимая уходящими продуктами сгорания, определяется по формуле:
,
где tд - температура уходящих дымовых газов, °С;
|
|
iд - энтальпия уходящих дымовых газов, кДж/м3:
.
Теплота, уносимая уходящими продуктами сгорания, кВт:
Потери теплоты теплопроводностью через кладку печи, определяются по формуле:
Средняя температура печи, °С:
Определяем площадь свода, м2:
.
Средняя температура огнеупорного материала (шамота), °С:
Коэффициент теплопроводности шамота при определяющей температуре, Вт/(м·К):
Принимаем толщину огнеупорного кирпича δ1=250 мм.
Суммарный коэффициент теплоотдачи α от стенки к воздуху принимаем равным 11,63 вт/(м2К).
Потери теплоты через свод печи, кВт:
Определяем площадь боковых и торцевых стен, м2:
Принимаем толщину изоляционного слоя (диатомита) δ2=125 мм.
Температура на границе раздела между шамотом и диатомитом определяется из уравнения:
,
где
.
Решая уравнение получаем:
tгр=690 °С;
λ1=1,083 Вт/(м·К);
λ2=0,321 Вт/(м·К).
Потери теплоты через боковые и торцевые стенки печи, кВт:
Суммарные тепловые потери, кВт:
Неучтенные потери принимаем равными, кВт:
Из условия равенства приходной и расходной частей получаем:
,
,
Определяем все приходные и расходные статьи теплового баланса рабочего пространства печи, результаты сводим в таблицу 2.
Таблица 2. Тепловой баланс рабочего пространства печи
Приход | кВт | % | Расход | кВт | % |
Qхим | 14443,65 | 87,08 | Qпол | 9285,27 | 55,98 |
QВ | 1200,49 | 7,24 | Qух | 4665,49 | 28,13 |
Qэкз | 941,7 | 5,68 | Qпот | 757,75 | 4,57 |
Qнеуч | 1877,3 | 11,32 | |||
Итого | 16585,8 | 100 | Итого | 16585,8 | 100 |
|
|