Расчет камерной печи с неподвижным подом

 

Среднее значение коэффициента теплопроводности во втором периоде составит

30 Вт/м град.

 

Средняя температура в конце второго и третьего интервалов:

850 - 30 = 830 ⁰С

850 - 5 = 847 ⁰С

 

Расчетная теплоемкость во втором периоде

0,58 кДж/кг град

 

Среднее значение коэффициента температуропроводности

= 0,0000066

 

Продолжительность выравнивания температур

95 с = 0,026 ч

Продолжительность выдержки принимаем  равной двойному времени выравнивания, тогда τ_ІІ = 0,05 ч

 

Тепловой поток в конце выдержки

100000 Вт/м²

 

Температура газа в конце выдержки

100 983,4 ⁰С

 

Температура печи в конце выдержки

100 890 ⁰С

 

Температура кладки в конце выдержки

t_кл3 = 2t_печ3 – t_г3 = 2×890 – 983,4 = 797,2 ⁰С

 

Общее время нагрева под закалку

0,53 + 0,05 = 0,58 ч

 

Емкость печи:  Е = V_мρ = 0,01×7820 = 78,2 кг

 

Производительность печи: G = Е/τ_общ = 78,2/0,58 = 134,8 кг/ч = 0,037 кг/с

 

Напряженность пода печи: Р = G/F_под = 134,8/1,25×1,6 = 67,4 кг/м² ч

 

t, ⁰C

1200

 

1100                  t_г

1000

 t_п

900

800                 t_кл.

 

700        

            q, кВт/м²

600       t_пов 120

500 100

 

400 t_ц 80

300                 60

 

200 40

 

100 20

 

     0

          0,1    0,2  0,3  0,4 0,5     0,6    0,7    0,8        τ, час

 

 

Тепловой баланс печи.

 

Расходные статьи теплового баланса.

 

Расход тепла на нагрев металла

Q_м = Е(i_t3 – i_t0) = 78,2 ×(580 – 8 ) = 44,7 мДж

 

Тепло, аккумулированное кладкой.

Средняя температура внутренней поверхности  кладки за первый период

 ⁰С

Средняя температура по сечению кладки

 ⁰С

Коэффициент теплопроводности шамота

λ = 0,7 + 0,00064 t_{кл. ср} = 0,7 + 0,00064×435 = 0,98 Вт/м град

Теплоемкость шамота

С = 0,8 + 0,000315×435 = 0,95 кДж/кг град = 950 Дж/кг град

 

Тепло, аккумулированное кладкой

 

Q_ак = q_акF = 0,75×( 900 – 745 ) 6,6 мДж

 

Потери тепла излучением при  посаде

Q = 5,77Ф =

= 5,77×0,7×420 ×1,2×0,5 =  66×10³ кДж

 

Потери тепла излучением при  выдаче

 

Q =  5,77×0,7×420 25,2×10³ кДж

Общие потери тепла излучением

Q = 66 + 25,2 = 91,2 мДж

 

Средняя температура уходящих газов

1059,7 ⁰С

 

Избыток воздуха в продуктах  горения

11,48 %

 

Теплосодержание дымовых газов  i₁₀₀₀ = 1500 кДж/м³

 

Потери тепла с уходящими  газами

Q_ух = V_дi_д.ухВτ_об = 3,37×1500×В×1940 = 9806 В мДж

 

Потери тепла теплопроводностью  через стены в первом периоде

 
          = 33,7 мДж

 

Потери через стены во втором периоде

t_ср.кл2 = 460 ⁰С,   λ₄₆₀ = 1,16 Вт/м град

×478 = 7,4 мДж

 

Потери тепла через свод в  первом периоде

17,8 мДж

 

Потери тепла через свод во втором периоде

3,4 мДж

 

Суммарные потери тепла теплопроводностью

Q_тепл = 33,7+ 15,3 + 7,44 + 3,4 = 59,8 мДж

 

Общие потери тепла и расход тепла  на аккумуляцию

= 6,6 + 91,2 + 59,8 +  9808 В = 157,6+ 9806 В

 

Приходные статьи теплового  баланса

 

Химическое тепло топлива

10,7 ×В 0,81×1940 = 20758 В мДж

 

Физическое тепло воздуха при  t_в = 20 ⁰С

0,91×42×В×1940 = 236,2 В мДж

 

Расход топлива

20758 В + 236,2 В = 44,7 + 157,6 + 9806 В

В = 0,018 м³/с = 64,8 м³/ч

 

 

Тепловой баланс камерной печи

 

   Приход тепла          Расход тепла 
Статья                       мДж за        %  Статья      мДж за        % 
                                   период         период

Тепло от горения           Тепло усвоенное металлом                  44,7     12,4

топлива

  20758×0,016                332,1       98,9     Потери тепла теплопроводностью       59,8       16,6 
Физическое тепло           Тепло, аккумулированное кладкой      6,6      1,8

воздуха     3,7         1,1       Потери тепла излучением                     91,2        25,3

236,2×0,016            Потери с уходящими газами 

                                                                                 7620×0,046                               156,8        43,6

Итого    335,8        100  Итого       3591         100

 

Неувязка баланса

0,06 %

 

Тепловая мощность и  расход топлива

 

Коэффициент использования топлива  при t_ср.ух = 1001 ⁰С

Q_физ.в = L_дС_оt_в = 2,9×1,29×20 = 74,8 кДж/м³

Q_д.ух = V_дi_д = 3,37×1550 = 5223,5 кДж/м³

0,51

 

Усвоенная тепловая мощность

М_усв = 23,04 кВт

 

Полезная тепловая мощность

М_пол = 45176 Вт = 45,1 кВт

 

Мощность холостого хода

М_х.х = 159,2 квт

 

Общая тепловая мощность

М_об = 45,17 + 159,2 = 204,3 кВт

 

Среднечасовой расход топлива

В_ср = 0,019 м³/с = 68,7 м³/ч

 

Расход тепла на 1 т металла

6008 мДж/т

 

Расход условного топлива

В_усл = 205,05 кг/т

 

Коэффициент полезного действия печи

11,2 %

 

Для малых печей с тепловой мощностью 0,1 – 1,0 мВт применяются игольчатые рекуператоры, обеспечивающие подогрев воздуха до 250-300 ⁰С. Определим эффективность установки рекуператора, приняв температуру подогрева воздуха 300 ⁰С.

 

 

Одноходовой игольчатый рекуператор

 

Основным элементом игольчатого рекуператора является чугунная труба овальной в сечении формы с наружными и внутренними (или только внутренними) иглами обтекаемой формы. Воздух проходит внутри трубы, а дымовые газы омывают трубу снаружи.

 

Коэффициент использования топлива

η_ср = 0,63

Q_физ.в =L_дС_0tt_в = 2,9×1,34×300 = 1165,8

 

Тепловая мощность печи

М_общ = 29,6 мВт

 

Расход тепла на одну тонну металла

q = мДж/т

 

Расход условного топлива

В_усл = 27,3 кг/т

 

Коэффициент полезного действия печи

η = 84,3 %

 

При подогреве воздуха, идущего  на горение, к.и.т. и к.п.д. печи увеличиваются, а расход тепла уменьшается 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы

 

1. Аверин СИ., Гольдфарб Э.М., Кравцов А.Ф. и др. Расчёты нагревательных печей. - «Техніка», 1969.-540с.
2. Китаев Б.И., Зобнин Б.Ф. и др. Теплотехнические расчёты металлургических печей. /Под общ. ред. Телегина А.С. - М.: «Металлургия», 1970. - 527с.
3. Расчёт нагревательных термических печей Справочник. Под ред. Тымчака В.М. и Гусовского В.Л.. - М.: «Металлургия», 1983. - 481с.
4. Справочник конструктора печей прокатного производства. Под. ред. Тымчака В.М. - М.: «Металлургия», 1970. - т.1. - 575с.
5. Тебеньков Б.П. Рекуператоры для промышленных печей. М.: «Металлургия», 1967. -  559с.