Полная площадь стен равна

F_ст = 53.76 + 89.3 + 22.2 + 30.65 = 195.91 м².

Для вычисления коэффициентов теплопроводности, за­висящих от температуры, необходимо найти среднее значение температуры слоев. Средняя температура слоя ша­мота равна t_ш = (t_кл^внут + t’)/2, а слоя диатомита t_д = (t’ + t_кл^нар)/2, где t’— температура на границе раздела слоев, °С; t_кл^нар — температура наружной поверхности стен, кото­рую можно принять равной 160°С.

Коэффициент теплопроводности шамота

λ_ш = 0.835 + 0.58·10^-3· t_ш

Коэффициент теплопроводности диатомита

λ_д = 0.145 + 0.314·10^-3· t_д

В стационарном режиме

(λ_ш/ δ_ш) · (t_кл^внут + t’) = (λ_д/ λ_д) · (t’ + t_кл^нар)

Подставляя значения коэффициентов теплопроводности и решив квадратичное уравнение, найдем значение t’ = 565.04 °С.

Тогда

t_ш = (812.5 + 565.04)/2 = 688.7 °С,

t_д = (565.04 + 160)/2 = 362.52 °С.

Окончательно получаем

λ_ш = 0.835 + 0.58·10^-3· 688.7 = 0.94 Вт/м·К.

λ_д = 0.145 + 0.314·10^-3· 362.5 = 0.258 Вт/м·К.

Количество тепла, теряемое теплопроводностью через сте­ны печи, равно

Q_ст = 197.9 кВт,

Общее количество тепла, теряемое теплопроводностью через кладку

Q_тепл = Q_св + Q_ст = 5015.8 + 197.9 = 5213.7 кВт.

4. Потери тепла с охлаждающей водой по практическим данным принимаем равными 10 % от тепла, вносимого топливом и воздухом

Q_охл = 0.1·В·(20900 + 3287.19) = 2418.7·В кВт.

5. Неучтенные потери определяем по формуле (160) Q_неуч = 0.15·(5213.7 + 2418.7·В) = 782.1 + 362.8·В Квт.

Уравнение теплового баланса

20900·В + 3287.19·В + 1412.5 = 17757 + 8775.4·В + 5213.7 + 2418.7·В + 782.1 + 362.8·В;

12630.3·В = 24348.21;

Откуда В = 1.9 м³/с.

Результаты расчетов сведем в таблицу

Таблица. Тепловой баланс методической печи

Статья прихода	кВт (%)	Статья расхода	кВт (%)
Тепло от горения топлива …………… Физическое тепло воздуха …………… Тепло экзотермических реакций …………... Итого:	39710 (83,82) 6245,7 (13,18) 1412,5 (3,00) 47368,2 (100)	Тепло на нагрев металла …………. Тепло, уносимое уходящими газами Потери тепла теплопроводностью через кладку ……. Потери тепла с охлаждающей водой Неучтенные потери Итого:	19414,29 (41,00) 16673,26 (35,2) 5213,7 (11,00) 4595,53 (9,7) 1471,42 (3,1) 47368,2 (100)

Удельный расход тепла на нагрев 1 кг металла

Q=Q_прих/Р = 47368.2/25 = 1894.7 кДж/кг.

Выбор путей энергосбережения

Покидающие рабочее пространство печи дымовые газы уносят с собой значительное количество тепла, которое тем больше, чем выше температура газов и чем ниже коэффициент использования тепла в печи. Поэтому целесообразно часть тепла отходящих дымовых газов возвратить обратно в печь, чтобы повысить К. П. Д. печного агрегата, температуру горения и сэкономить топливо. Для этого необходимо тепло, отобранное в теплообменнике, передать воздуху или газу, подаваемым в печь для горения. Подобным образом с передачей тепла воздуху или газообразному топливу работают теплообменники рекуперативного и регенеративного типов. Кроме того, тепло дымовых газов можно использовать в котлах-утилизаторов или в газотурбинных установках.

Снижение расхода топлива в результате использования тепла отходящих дымовых газов обычно дает значительный экономический эффект и является одним из путей снижения стоимости нагрева металла в промышленных печах.

Утилизация тепла отходящих дымовых газов с возвратом в печь можно осуществить в теплообменных устройствах регенеративного и рекуперативного типов. Регенеративные теплообменники работают при нестационарном тепловом состоянии, рекуперативные при стационарном.

Подобная работа теплообменников регенеративного типа определяет их следующие недостатки:

1. регенераторы не могут обеспечить постоянную температуру подогрева воздуха или газа, которая падает по мере остывания кирпичей насадки и ограничивает возможность применения автоматического регулирования печи;

2. прекращение питания печи теплом при перекидке клапанов;

3. при подогреве в регенераторах потеря топлива через дымовую трубу, при этом величина уноса достигает 5 – 6% полного расхода;

4. весьма большой объем и масса регенераторов;

5. расположение керамических регенераторов всегда под печами.

Однако, несмотря на недостатки, регенеративные теплообменники применяют на высокотемпературных печах.

Рекуператоры обеспечивают постоянную температуру подогрева воздуха или газа и не требует никаких перекидных устройств — это обеспечивает более ровный ход печи и большую возможность для автоматизации и контроля ее тепловой работы. В рекуператорах отсутствует вынос газа в дымовую трубу, они меньшего объема и массы. Однако рекуператорам свойственны и некоторые недостатки, основными из которых являются низкая огнестойкость (метал. рекуператоров) и низкая газоплотность (керамических рекуператоров)