Составление теплового баланса. Определение расхода топлива

 

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