Потери тепла через окна печи

Потери тепла через закрытые окна печи:

в сварочной зоне:

где n – число окон;

 – площадь окна;

 S – толщина стенки в 1 кирпич, S=0,203 м;

– коэффициент теплопроводности материала окна при .

в методической зоне:

Потери тепла излучением через открытые окна.

В сварочной зоне:

где  – коэффициент диафрагмирования ( =0,7),

Окончательно имеем:

Потери тепла с окалиной:

Потери тепла с охлаждающей водой:

Неучтенные потери:

Приравняв приходные и расходные статьи теплового баланса, определяем секундный расход топлива В, кг/с:

Приходные и расходные статьи теплового баланса сводятся в таблицу 2:

Табл.2 Тепловой баланс печи

Основные теплотехнические показатели работы печи

Одним из важных показателей работы печи является коэффициент использования химической энергии топлива , показывающий, какая доля химической энергии топлива остается в рабочем пространстве печи:

Общая тепловая мощность М_общ печи называется количество тепла, вносимого в печь с химической энергией топлива в единицу времени:

Общая тепловая мощность складывается из полезной мощности М_пол и мощности холостого хода М_хх:

Полезная мощность есть тепло, которое необходимо ввести в печь в единицу времени с химической энергией топлива для нагрева изделий (без учёта тепла на покрытие тепловых потерь в рабочем пространстве печи)

 – количество тепла, выделенного при сжигании топлива, усвоенное металлом в печи.

где  – тепло, усвоенное металлом от окисления железа.

Мощность холостого хода:

Удельный расход тепла:

Удельный расход условного топлива:

Коэффициент полезного действия печи:

5. Аэродинамический расчет

Расчет дымового тракта

При расчете дымового тракта потери давления на преодоление сопротивления трения газов о стенки рабочего пространства печи не учитываются. Эскиз дымового тракта методической печи приведён на рисунке 4.

Рис. 4. Эскиз дымового тракта

1 – труба;

2 – боров;

3 – рекуператор;

4 – вертикальные каналы;

5 – печь.

Потери давления в вертикальных каналах.

Приведенная скорость дымовых газов при выходе из печи:

где m – коэффициент, учитывающий потери дыма на выбивании (m=0,7).

Приведенная скорость в вертикальных каналах следует принять:

Сечение одного канала:

где n – количество каналов

где  = 1,8 м;

   = 1,99 м.

Эквивалентный диаметр канала:

Высоту канала следует принять: .

 Потери на трение в вертикальном канале:

где  – коэффициент трения ;                                        

– коэффициент объемного расширения газа, ;

Местные потери давления при входе газового потока в вертикальные каналы:

где  – коэффициент местного сопротивления. Из приложения 11: =0,06;

Потери на преодоление геометрического напора:

Потери давления в борове.

Подсосом воздуха в борове пренебрегаем. Приведенная скорость дымовых газов:

Сечение борова:

 Выбирая ширину борова больше ширины вертикальных каналов ,

 определяем второй размер:

Эквивалентный диаметр борова:

Принимаем длину борова  от вертикальных каналов до трубы 20 м, в том числе до рекуператора 10 м, .

Падение температуры дымовых газов от вертикальных каналов до рекуператора составляет 2 °С на 1 м длины борова, тогда температура перед рекуператором:

Средняя температура на участке:

Температура дымовых газов на выходе рекуператора  Падение температуры дымовых газов от рекуператора до дымовой трубы составляет  на 1 м длины борова, тогда температура перед трубой:

Средняя температура на участке:

Потери давления на преодоление трения:

Местные потери давления при двух поворотах на  на пути от вертикальных каналов до рекуператора:

где  - коэффициент местного сопротивления.

Потери давления в рекуператоре складываются из потерь энергии на внезапное расширение при входе, потерь на внезапное сужение при выходе из рекуператора и потерь давления при поперечном омывании дымовыми газами пучка труб. Потери давления в рекуператоре:

Местные потери давления при повороте на  на входе в дымовую трубу:

Общие потери при движении продуктов горения из рабочего пространства печи к основанию дымовой трубы:

Расчет дымовой трубы

Действительное разряжение, создаваемое трубой должно быть на 30-50 % больше расчётной потери давления в тракте:

Определяем высоту трубы: Н=45 м

Температура в устье трубы:

Средняя температура газов в трубе:

Приведенную скорость газов в устье дымовой трубы принимаем:

 Диаметр в устье:

Диаметр трубы у основания:

Средний диаметр трубы:

Приведенная скорость дымовых газов у основания трубы:

Высота дымовой трубы:

.

где  – барометрическое давление, минимальное для данной местности, кПа (99 кПа);

 – нормальное атмосферное давление (101,32 кПа);