4 РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ РАЗМЕРОВ ПЕЧИ

4.1 Расчет основных размеров рабочего пространства печи

F - площадь активного пода, м2

F = G/q

где

G – производительность печи, кг/ч

q – удельная производительность печи на активный под q = 140 кг/(м2 * ч)

f = 2150/140 = 15,4 м2

La - длина активного пода, м

La = F/l

где

l – длина изделия, м

La = 15,4/1,6 = 9,6 м

La = Lp, где Lp – длина рабочего пространства печи, м

Вр – ширина рабочего пространства, м

Вр = 1,6 + 2 * 0,25 = 2,1 м

Нр – высота рабочего пространства печи, м

Нр = 1,2 м

Кладка печи выполняется из огнеупорного шамотного кирпича и изоляционного диатомитного кирпича.

Sшам = 0,23 м

Sдиат = 0,115 м

4.2 Расчет габаритных размеров печи

L – длина м, B – ширина м, H – высота м.

L = 11,4 м

В = 3,65 м

Н = 3,2 м (без механизма), 3,4 м (с механизмом).

Fкл - площадь поверхности стен печи, м2

Fкл = 2Fбок + 2Fпод, свод + 2Fт. стенки

 Fкл = 2KH + 2LB + 2BH

Fкл = 2 * 11,4 * 3,2 + 2 * 11,4 * 3,36 + 2 * 3,36 * 3,2 = 72,96 + 83,22 + 23,36 = = 179,54 м2

Из полученной площади пове5рхности кладки печи вычитаем площадь рабочего окна.

F/кл = Fкл – Fр. о.

Размер рабочего окна

Вр. о. – ширина рабочего окна, м

Вр. о. = l + 100

Вр. о. = 1600 + 100 =1700 =1,7 м

Нр. о. – высота рабочего окна, м

Fр. о. = Вр. о. * Нр. о.

Fр. о. = 1,7 * 0,8 = 1,36 м2

F/Кл = 179,54 - 1,36 = 178,18 м2

5 ЭСКИЗ ПЕЧИ

Рисунок 2 – Эскиз печи

6 ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС НАГРЕВАТЕЛЬНОЙ ПЕЧИ НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ

Тепловой баланс печи важная характеристика тепловой работы.

6.1 Статьи прихода

6.1.1 Химическая теплота сгорания топлива, Вт

Qхим = Qн * B

где

Qн – низшая теплота сгорания топлива, Дж/м3

Qн = 34699 * 103 Дж/м3

В – расход топлива, м3/с

Qхим = 34699 * 103 * B

6.1.2 Физическая теплота, вносимая подогретым воздухом, Вт

Qф. в. = Cв * tв * Vв * B

где

Св – средняя удельная теплоемкость воздуха при tв, Дж/(м3 * оС)

tв – температура воздуха, оС

Vв – количество воздуха, необходимое для горения топлива, м3/м3

6.1.3 Химическая теплота окисления металла, Вт

Qхим. ок. = 0,01 * 5652 * mм

где

mм – количество каждого окисленного элемента металла

Qхим. ок. = 0,01 * 5652 * 0,6 = 33,9 Вт

6.2 Статьи расхода

6.2.1 Теплота необходимая для нагрева металла, Вт

Qпол = Cм * (tмк – tмн) * mм

где

Cм – средняя удельная теплоемкость металла в интервале tмк – tмн,

 Дж/(кг * оС)

tмк, tмн – конечная и начальная температура металла, оС

mм – масса нагретого или расплавленного металла (производительность печи), кг/с

mм = G/3600 кг/с

G – часовая производительность печи кг/ч

mм = 2150/3600 = 0,6 кг/с

См = 703 Дж/(кг * оС)

Qпол = 703 * (800 – 20) * 0,6 = 329004 Вт

6.2.2 Физическая теплота продуктов горения топлива, Вт

Qп.г. = Cп.г. * tп.г. * V/п.г. * B

где

Сп.г. – удельная теплота продуктов горения при  tп.г., Дж/(кг * оС)

tп.г. – температура продуктов горения, оС

V/п.г. – единицы топлива, м3/м3

Сп.г. = 1410 Дж/(кг * оС)

tп.г. = 1400  оС

V/п.г. = 11,06 м3/м3

Qп.г. = 1410 * 1400 * 11,06 * В = 21832440 * В Вт

6.2.3 Потери теплоты теплопроводностью через кладку, Вт

Qкл = K * Fкл * (tпеч – tв)

где

К – коэффициент теплопередачи от печного пространства в окружающий воздух через стенку, Вт/(м2 * оС)

К =

α1 –коэффициент теплопроводности конвекцией от газов к металлу,

 α1 = 130,3 Вт/(м2 * оС)

α2 – коэффициент отдачи конвекцией в среду от наружных стен печи в окружающую среду, α2 = 20 Вт/(м2 * оС)

S1 – толщина огнеупорного слоя из шамотного кирпича, S1 = 0,23 м

S2 – толщина изоляционного слоя из диатомитного кирпича, S2 = 0,115 м

λ1 – коэффициент теплопроводности шамотного кирпича, Вт/(м2 * оС)

λ1 = 0,84 + 0,6 * 10-3 * tср.ш. Вт/(м2 * оС)

tср.ш. – средняя температура огнеупорного слоя из шамотного кирпича, оС

tср.ш. = tп + tн/2

tср.ш. = 850+60/2 = 455 оС

λ1 = 0,84 + 0,6 * 10-3* 455 = 1,113 Вт/(м2 * оС)

λ2 – коэффициент теплопроводности диатомитного кирпича, Вт/(м2 * оС)

λ2 = 0,11 + 0,232 *10-3 * tср.д.

tср.д. – средняя температура слоя из диатомитного кирпича, оС

tср.д. = tср.ш.+20/2

 tср.д. = 455+20/2 = 237,5 оС

λ2 = 0,11 + 0,232 *10-3 * 237,5 = 0,1651 оС

К =  Вт/(м2 * оС)

Qкл = 1,1 * 179,54 * (900 – 20) = 173794 Вт

6.2.3 Потери теплоты излучением через открытые окна и отверстия, Вт

Qи = Со * (Тпеч/100)4 * Fок  * Ф * τ

где

Fок площадь открытого окна, м2

Fок = 1,36 м2

Ф – коэффициент диафрагмирования. Зависящий от толщины стен и конфигурации окна

τ – время, в течении которого открыто окно (при постоянно открытом    окне τ = 1)

Со - коэффициент излучения абсолютно черного тела, Вт/(м2 * оС)

Со = 5,76 Вт/(м2 * оС)

Тпеч – температура печи конечная, оС

Тпеч = 900 +273 = 1173  оС

Qи = 5,76 * (1173/100)4 * 1,36 *0,6 * 1 = 88982 Вт

6.2.4 Теплота, затрачиваемая на нагрев транспортирующих устройств, Вт

Qтр = Cтр * (tктр – tнтр) * mтр

где

Стр – средняя удельная теплоемкость транспортирующих устройств в интервале температур tктр – tнтр, Дж/(кг * оС)

Стр = 595 Дж/(кг * оС)

tктр, tнтр – конечная и начальная температуры транспортирующих    устройств, оС

tктр = 800 оС

tнтр = 20 оС

mтр – масса транспортирующих устройств, проходящих через печное пространство в единицу времени, кг/с

mтр = 0,2 * Рсад

Рсад – садка печи, кг/с

Рсад = G * τ об

Рсад = 2150 * 3,2 = 6880 кг

Рсад = 6880/3600 = 1,9 кг/с

mтр = 0,2 * 1,9 = 0,38 кг/с

Qтр = 595 * (800 – 20) * 0,38 = 176358 Вт

6.2.5 Неучтенные потери обычно принимают равными 10 – 15% от суммы всех потерь теплоты, за исключением полезно затраченной, Вт

  Qнеучт = 0,1/0,2 * (Qрасх – Qпол)

Qнеучт = 0,1/0,2 * (21832440 *В + 768136 – 329004) = 0,5 * (21832440 * В + + 439132)= 0,5 * 21832440 * В + 0,5 * 439132 = 10916220 * В + 219566 Вт

Приравнивая сумму статей прихода к сумме статей расхода, находим расход топлива, В м3/с

34699000 * В + 4015440 * В + 33,9 = 329004 + 21832440 * В + 1173794 + 

+ 88982 + 17358 + 10916220 * В + 219566;

38714440 * В + 33,9 = 984704 + 32748660 * В;

38714440 * В – 3 2748660 * В = 984704 – 33,9;

5965780 * В = 984670,1;

В = 984670,1/5965780

В = 0,165053 м3/с

6.3 Таблица теплового баланса

Таблица 6.1 – Тепловой баланс печи