Тепловой баланс. Определение расхода топлива

7.1. Приходные статьи баланса:

7.1.1. Химическая теплота топлива

[кВт],

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

7.1.2. Тепло вносимое подогретым воздухом

[кВт],

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

7.1.3. Тепло от экзотермической реакции горения железа

[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.

7.2. Расходные статьи баланса:

7.2.1. Тепло затрачиваемое на нагрев стали.

[кВт],

где C – средняя теплоемкость металла, Дж/(кг∙°С); t_к и t_н – конеч­ная и начальная температура металла, °С (см. п. 4.1.3. и п. 4.1.4).

7.2.2. Потери тепла с уходящими газами

[кВт],

где V_α – объем газов на единицу то­плива, м³/м³ или м³/кг; С_пг – средняя теплоемкость продуктов сго­рания, кДж/(м^3сС) (определяем приближенно по таблице); t_пг - температура газов, уходящих из печи, принимаем равной температуре печи - t_п (см. п. 4.1.2.), °С; 1,05 – коэффициент учитывающий подсос холодного воздуха.

tПГ, ^0C....................
CПГ, кДж/(кг∙°С)...	1,42	1,43	1,46	1,49	1,52	1,55	1,57	1,59	1,61

7.2.3. Потери тепла от химической неполноты сгорания топлива

[кВт],

где - коэффициент неполноты сгорания, =0,01…0,04, принимает =0,02;

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

[Вт]

1) Теплопроводности используемых материалов:

Двухслойная кладка:

Средняя температура внутреннего слоя: ,

наружного слоя ,

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

Теплопроводности используемых материалов имеют следующие значения,

Шамот (внутренний слой)

Диатомитовый кирпич (наружный слой)

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

Трехслойная кладка:

Средняя температура внутреннего слоя: ,

промежуточного слоя

наружного слоя ,

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

Теплопроводности используемых материалов имеют следующие значения,

шамот (промежуточный слой)

хромомагнезит (внутренний слой)

диатомитовый кирпич (наружный слой)

Значения теплопроводностей слоев необходимо выбрать по средним температурам.

2) Суммы тепловых сопротивлений отдельных частей кладки :

под: , где , , - толщины слоев пода, а , , - соответствующие им теплопроводности, посчитанные для трехслойной кладки.

свод: , где , - толщины слоев свода, а , - соответствующие им теплопроводности, посчитанные для двухслойной кладки

стены: , где , - толщины слоев стен, а , - соответствующие им теплопроводности, посчитанные для двухслойной кладки

3) Площади наружных поверхностей, м²:

передняя и задняя стены: ,

торцевые стены: ,

свод: ,

под: ,

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: [Вт]

Потери подом: [Вт]

Потери торцевыми стенами: [Вт]

Потери передней и задней стенами: [Вт]

Суммарные потери кладкой: [Вт]

6) Потери тепла через открытое окно:

, [Вт]

где - время открытия окна,

, где - расчетное время нагрева, ч;

- площадь отверстия, = ;

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

- коэффициент диафрагмирования

, где - угловой коэффициент с поверхности F₁ на F₂,

, где L – эквивалентный размер полости окна; S - толщина окна, соответствует толщине стены;

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

7) Прочие потери:

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

[Вт]

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

[Вт]

7.3 Уравнение теплового баланса:

Определив приходные и расходные статьи баланса составим уравнение теплового баланса

Решаем уравнение и находим B – расход топлива [кг/с]:

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

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			На нагрев стали С дымовыми газами С химическим недожогом Потери через кладку, открытое окно и прочие потери
Всего:			Всего:

Дата добавления: 2014-12-27