Главная | Обратная связь
МегаЛекции

Потери теплоты при посаде и выдаче слитков определим в соответствии с





Qизл = 5,67·Ф·τ·[(Тг/100)4 - (Тв/100)4]·Fокна·10-3,

принимая следующие размеры окна: ширина b = 2,5 м, средняя высота d = 1,87 м, толщина кладки l = 0,46 м. При таких размерах окна коэффициент f из выражения:

 

f = 0,9 + 0,7d/b = 0,9 + 0,7·1,87/2,5 = 1,42.

 

Коэффициент диафрагмирования определяем по формуле:

Ф = exp(-f·l/d),

где l – толщина окна, м; d – диаметр отверстия, или минимальная сторона прямоугольника,м; f – коэффициент, зависящий от геометрии окна.

 

Ф = exp(-1,42·0,46/1,87) = 0,7.

 

Время загрузки печи и время ее выгрузки принимаем равным 0,5 ч. Теплота, теряемая излучением при посаде (tго = 972°С, т.е. tг при 0 ч.):

 

Qизл1 = 5,67·0,7·1800·[((972 + 273)/100)4 – ((273 + 20)/100)4]·1,87·2,5·10-3 = 800000 кДж.

 

Теплота, теряемая излучением при выдаче (tгз = 1243,4°С)

 

Qизл2 = 5,67·0,77·1800·[((1243,4+ 273)/100)4 – ((273 + 20)/100)4]·1,87·2,5·10-3 = 1763583 кДж.

 

Потери теплоты с уходящими газами определим по формуле:

Qух = Vд·τ·сух·tух·В.

 

Средняя температура уходящих газов за цикл нагрева согласно

 

tух = (tго + tг1 + tг2 + tг3 + tг4 + tг5)/6=(972+902,6+835+1427+1306+1243,4) = 1114°С.

 

При этой температуре теплоемкость продуктов сгорания в соответствии с

 

Сух = (сн2оН2О + ссо2СО2 + сN2N2 + co2O2)·0,01,

где Н2О, СО2, N2, О2, – состав продуктов сгорания,%

 

Сух = (1,69·20,2+ 2,19·7,7+ 1,38·70,4+ 1,44·1,6)·0,01 = 1,51 кДж/м3 ·град,

тогда

 

Qух = Vд·τ·Сух·tух·В = 6,675·12,74·1,51·1087·В = 139581,3·В кДж.

 

Потери теплоты на нагрев технологических приспособлений. Пусть 2 слитка уложены на 4 подставки из стали 08 массой 1000 кг каждая. Допускаем, что начальная температура подставок равна температуре внутренней поверхности кладки. Следовательно, начальная температура подставок tПН=1050 0С. Конечная температура подставок и поверхности садки одинакова, т.е. tМК = tПК = 12200С.

Теплота, затраченная на нагрев подставок равна:

QП = GП*(iПК - iПН) = 2000*(842,4-688) = 617200кДж

Неучтенные потери теплоты вычислим по формуле:

QНЕУЧ = 0,1*(QТЕПЛ + QАК + QП + QИЗЛ) = =0,1*( 1894442 +3281680+617200+2563583) = 835690,5 кДж

Из равенства приходной и расходной частей баланса определим средний расход топлива

Qприх = Qрасх;



 

Qт + Qфв + Qэкз = (Qм + Qтепл + Qак + Qизл + Qп + Qнеучт) + Qух;

 

261170*B +25943*В +149043= (9841685+1894442+2563583+3281680+617200+835690,5 )+ 139581,3*В

В = 128 м3

Таблица 6

Статья Приход Теплоты Статья Расход теплоты
  МДж %   МДж %
QT 33429,76 90,6 QМ 9841,685 26,8
QФВ 3320,704 QТЕПЛ 1894,442 5,1
QЭКЗ 149,043 0,4 QАК 2563,583
      QИЗЛ 3281,680 8,9
      QП 617,200 1,7
      QУХ 17666,406 48,2
      QНЕУЧ 835,690 2,3
Итого 36899,507   36700,686

 

 

Коэффициент полезного действия печи

h = 100*QМ/QПРИХ = 100*9841,685/36899,507= 26,7 %

Средний удельный расход теплоты:

K = QПРИХ/E = 36899,507/12,0314 =3067мДж/т

Удельный расход условного топлива:

ВУСЛ = К/29,33 = 3067/29,33 = 104,6 кг/т

Расчет рекуператора.

 

Дымовые газы, покидающие рабочее пространство печи, имеют высокую температуру, а следовательно, содержат значительное количество теплоты. Поэтому целесообразно обеспечивать утилизацию теплоты отходящих дымовых газов с возвратом части её обратно в печь. Для этого необходимо теплоту передать поступающему в печь воздуху. Для решения этой задачи широко используют рекуператоры.

Выберем для проектируемой печи петлевой рекуператор.

Исходные данные для расчета:

средний часовой расход топлива В = 128 м3/ч;

расход воздуха на 1м3 топлива Lg = 5,834 м3;

количество продуктов сгорания (от 1м3 топлива) Vg = 6,675 м3

температура подогрева воздуха tB'' = 2150С;

средняя за цикл температура уходящих из печи дымовых газов tУХ = 1114 0C;

содержание лученепрозрачных газов в продуктах сгорания топлива CO2 = =7,7%, H2O = 20,2%, SO2 = 0,007%, N2 = 70,4%, O2 = 1,6%.

Для изготовления рекуператора выберем трубы диаметром 30/24,7 мм (в числителе наружный диаметр трубы, в знаменателе - внутренний). Примем коридорное расположение труб в рекуператоре с шагом s1/dн = 1,6; s2/dн = 2.

Рис. 5.1. Схемы расположения и основные геометрические характеристики

коридорного (а) и шахматного (б) пучков труб в рекуператорах

Расчет начнем с определения расхода воздуха и дыма, проходящих через рекуператор. расход воздуха найдем по следующему выражению:

 

Вв = В·Lд(1 + n) = 128·5,834 = 746,8 м3/ч.

 

Коэффициент подсоса воздуха n для трубчатых металлических рекуператоров равен нулю.

Расход дымовых газов с учетом потерь дыма на выбивание через дымовой шибер, а также подсоса воздуха определяем по формуле:

 

В’д = m·B·Vд(1 + ρ) = 0,7·128·6,675 ·(1 + 0,1) = 658 м3/ч.

 

При определении В’д принималось, что коэффициент m, учитывающий потери дыма в печи и боровах до рекуператора, равен 0,7, а коэффициент подсоса воздуха ρ = 0,1.

Теплосодержание дыма перед рекуператором с учетом подсоса воздуха

 

i’д = iух /(1 + ρ) = 773/(1 + 0,1) = 702,7 кДж/м2.

 

Теплосодержание дымовых газов iух, соответствующее tух = 1114°С, определяем согласно рис. 3. из [2]. Теплосодержанию дыма i’д = 702,7 кДж/м2 соответствует температура tд’ = 978°С.

Теплосодержание дыма за рекуператором вычислим по формуле:

 

iд’’ = iд’ – Вв·Св·( tв’’ - tв’)/(В’д·ξ),

принимая коэффициент потерь в рекуператоре ξ = 0,82,

 

iд’’ = 702,7 – 746,8 ·1,3·(215 – 20)/( 658 ·0,82) = 351,8 кДж/м3.

 

Этому теплосодержанию соответствует температура дыма за рекуператором tд’’ =595°С.

Среднелогарифмический температурный напор согласно

 

Δtср = ((tд’ - tв’’) – (tд’’ - tв’))/ln[(tд’ - tв’’)/( tд’’ - tв’)],

 

Δtср = ((978 – 215) – (595 – 20))/ln[(978 – 215/(595 – 20)] = 660°С.

 

Средняя температура дыма в рекуператоре:

 

tд = (tд’ + tд’’)/2 = (978 + 595)/2 = 786,5°С.

 

Вычислим с помощью

αдк = (7,4 + 0,00924·tд)·Wд0,65/dн0,35

коэффициент теплоотдачи конвекцией на дымовой стороне, приняв скорость дыма в рекуператоре Wд = 4 м/с,

αдк = (7,4 + 0,00924·786,5)·40,65/0,030,35 = 124,4 Вт/м2·град.

 

Общий коэффициент теплоотдачи с учетом излучения на дымовой стороне

 

αд = 1,1· αдк = 1,1·124,4 = 136,9 Вт/м2·град.

 

Средняя температура воздуха в рекуператоре

 

tв = (tв’ + tв’’)/2 = (20 + 215)/2 = 117,5°С.

 

Принимая скорость воздуха в рекуператоре Wв = 6 м/с, определим в соответствии с

αв = (3,57 + 0,00174·tв)·Wв0,8/dвн0,2

коэффициент теплоотдачи конвекцией на воздушной стороне рекуператора:

 

αв = (3,57 + 0,00174·117,5)·60,8/(0,0247)0,2 = 33 Вт/м2·град.

 

Коэффициент теплопередачи найдем по формуле

k = 1/(1/αд + S/λ + 1/αв),

где αд – коэффициент теплоотдачи от дыма к стенке, Вт/м2·град; αв – коэффициент теплоотдачи от стенки к воздуху, Вт/м2·град; S – толщина стенки, м; λ – коэффициент теплопроводности материала стенки, Вт/м·град. Будем предполагать, что тепловое сопротивление S/λ = 0:

 

k = 1/(1/136,9 + 1/33) = 26,6 Вт/м2·град.

 

Поверхность нагрева рекуператора

 

F = Вв·Св·( tв’’ - tв’)/(3,6·k·Δtср) = 746,8 ·1,3·(215 – 20)/(3,6·26,6·660) = 3 м2.

 

Произведем компоновку рекуператора. Число трубных U–образных элементов

 

Z =4·Вв/(3600 · π · dвн2·Wв) = 4·746,8 /3600·3,14·0,02472·6 = 73.

 

Средняя поверхность нагрева одного элемента

 

fср = F/Z = 3/73 = 0,041 м2.

 

Средняя длина одного трубного элемента

 

lср = fср/[π·(dн + dвн)/2] = 0,041/(3,14·(0,03 + 0,0247)/2) = 0,48 м.

 

 

Число труб в ряду, перпендикулярном движению дыма

 

Z1 = 2·В’д/3600·(S1 – dн)·Wд·lср = 2·658 /3600·(0,048 – 0,03)·4·0,48 = 11.

 

Число труб по ходу дыма Z2 = Z/2·Z1 = 73/2·11 = 3,31. Принимаем Z2 = 4.

 

(см рис. 5.1).

 

Эскиз компоновки рекуператора на рис. 5.2.

 

 

Рис. 5.1. Схема рекуператора.

 

 





Рекомендуемые страницы:

Воспользуйтесь поиском по сайту:
©2015- 2021 megalektsii.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.