Роговой_задачи

Тогда

y~50= Vi (1 + 2~3)= 0,219 (1 + ~~) = 0,66 м'!с,

а скорость

0,66 ООср =--7 = 9,44 м/с.

0,0

где 0,07 - площадь сечения дымохода, диаметром 0,3 м

Длина канала 1= 21 ,2.. .4,3::::::; 17 м.

Потеря давления составит

9,442 17

ЛР'1'р=0,03--0,57- =43 Па,

2 0,3

Рассчитываем потери давления на трение в муфеле, при этом коэффициент трения принимаем 1..=0,04.

Среднюю температуру дымовых газов по всей длине

Для определения среднего объема дымовых газов по

длине муфеля принимаем изменение объема дымовых газов при движении по муфелю. Обозначим при этом:

начальный объем дымовых газов в муфеле - Vн;

объем дымовых газов после первого, второго и следующих отво-

дОВ V1, У2 • ., Vn;

количество дымовых газов, отводимых в дымовой канал, УО;

коэффициент, учитывающий разбавление дымовых газов возду­

хом через нижние краны а.

Тогда:

240

Общий конечный объем дымовых газов составит,

УХ = е,е5 + 2.0,01 + 0,04 + 2.0,06 + 0,29 = е,52 w3 1c,

что подтверждает правильность ПРИШl.Того раеПl'е)l.еJJе­

ния дымовых газов.

Тогда средний объем дымовых газов по длине муфеля

при нормальных условиях определится так:

Средняя скорость

0,42 Ыср = 0,22 = 1,93 м/с.

Снижение давления составит

1,932 21,2

t:J.Pv:p = 0,04-2-' 0,190,49 = 4,1 Па.

Так как каналов шесть, то снижение давления составит

4,1·6=24,6 Па.

Общее снижение давления в муфеле и дымовом кана·

ле на трение

t:J.P'lP = 43 + 24,6 = 67,6 Па,

Необходимое отрицательное давление в печи соста·

вит

Р = (~t:J.PM+ t:J.Pv:p) кз= (611,95 + 67,6) 2,5 = 1700 Па,

где Кз - коэффициент запаса давления.

Дымовая труба такого отрицательного давления не обеспечит, поэтому необходимо применить искусствен­ ную тягу, т. е. установить вентилятор (дымосос).

8. Подбор вентилятора и его характеристика

Исходными данными являются объемный расход га­ зов и необходимое давление. Необходимый объемный

расход составляет 0,52 м3 газов в 1 с, или 0,52·3600= 1870 м3/ч. Пересчитываем на температуру 2500 С и при-

нимаем запас 50% на случай изменения режима работы

печи:

Vд = 3600·1 ,5 = 5400 мЗfч.

Так как создаваемое давление больше 1000 Па, то не­ обходимо подобрать вентилятор среднего давления.

Анализируя ряд номограмм вентиляторов среднего

давления Ц9-55, останавливаемся на N!! 4, который обе­ спечивает наибольший к. п. д. (см. рис. IV.3). Точка А, определяемая координатами полного давления (1700 Па)

и объемным расходом 5400 м3/ч, показывает возможный

к. п. д. вентилятора 0,61.

Остальные величины характеристики вентилятора:

Рассчитываем мощность на валу электродвигателя, кВт:

где P t - необходимое отрицательное давление при данноti'rемпе­

Установочная мощность с учетом запаса, кВт:

NYCT = КNдв.

При мощности на валу от 2 до 5 кВт коэффициент запаса мощности составляет 1,15.

Тогда

NYCT = 4,25·1,15 = 4,9 кВт.

Для удаления дымовых газов за пределы здания должна быть установлена дымовая труба, причем вылет ее должен располагаться выше уровня крыши, чтобы вы­

носить продукты горения за пределы здания.

242

Принимаем к установке металлическую цилиндриче­

скую трубу. Диаметр трубы рассчитаем по площади ~­ чения, м2 :

калки плоскости автомобильного стекла заданного ас­

сортимента.

Содержание

1) Выбор типа электрической печи и ее основных

размеров. Выбор обдувочного агрегата.

2)Выбор ассортимента стекол и расчет пропускной

способности печи.

3)Тепловой баланс печи.

4)Мощность печи и удельный расход электроэнер­

гии.

1. Выбор типа печи и ее основных размеров. Выбор обдувочного агрегата

Для нагрева заготовок стекла используем камерную

щелевую вертикальную электрическую печь с раздвиж­

ным каркасом, непрерывного действия, с автоматическим

вводом и выводом подвешенного на тележках стекла.

Нагревательная камера прямоугольной формы в соответ­

ствии с выбранным ассортиментом имеет размеры (мм): длина 2200, высота 1540, ширина 340.

Камера обогревается электрическими нихромовыми

нагревателями, уложенными в пазы шамотных фасонных плит в виде спиралей. Имеются три самостоятельно регу­

.rIИруемые зоны: верхняя, средняя и нижняя, температура

в которых измеряется термопарами и автоматически ре­

гулируется электронным потенциометром. Верхняя и

средняя зоны имеют температуру 690, нижняя - 6000 С.

Для уменьшения потерь теплоты печь хорошо изолиро­

вана и заключена в металлический кожух.

Для охлаждения стекла принимаем стационарный обдувочный агрегат, состоящий из двух камер. Рабочая поверхность каждой камеры имеет длину 1480 и высоту 1080 мм, что вполне обеспечивает интенсивное охлажде­ ние обрабатываемых изделий выбранного ассортимента

с резервом на большие размеры.

Параллельные поверхности камер, установленных на расстоянии 155 мм, снабжены отверстиями диаметром

4 мм, расположенными в шахматном порядке с шагом

45 мм. Воздух подается под давлением 6380 Па (48 мм рт. ст.). Подготовленные листы стекла подвешивают с по­

мощью зажимов на стальные тележки, которые посред­

ством цепного автоматического привода по подвесному

рельсовому пути подаются в рабочую камеру. В печи находится одновременно три тележки. При вводе очеред­

ного листа стекла все тележки в печи передвигаются на

одну позицию, а последний лист стекла ВЫВОДИТСЯ из пе­ чи в обдувочную камеру. Лист закаленного стекла тем же механизмом выводится из обдувочной камеры после

50-60 с охлаждения и тележка по обводному пути пода­ ется к загрузочной части печи. Процесс зака.1IИвания про­

текает непрерывно.

2. Выбор ассортимента стекол и определение

пропускной способности печи

Принят к расчету 1 следующий ассортпмент автомо-

бильного стекла, толщиной 5 мм:

1)840·453 мм=0,381 м2 ,

2)644·393 мм=0,253 м2 ,

3)457·430 мм=0,197 м2 ,

4)736·405 мм=0,298 м2 ,

5)648·453 ммо=-0,294 м2

Стекла подвешиваются длинной стороной по вертика­

ли, поэтому суммарная ширина тележек не должна пре­

вышать длину камеры - 550 мм. Принятая высота и дли­ на рабочей камеры позволяют располагать в печи по три

лнста стекла.

t При ПQдсчете площади стекла условно принята прямоугольиа!\

фОjtма ОГО.

244

При определении пропускной способности печи при­

нимаем 13 сутки 23 раб. ч и 1 ч на простой, передачу смен и профилактику.

Выдержка каждого листа стекла, по практичееким

данным, составляет 40 с на 1 мм толщины стекла, т. е.

для листов стекол толщиной 5 мм составит 40·5= 200 с, или 3 мин 20 с. На ввод тележки затрачивается около 10 с. Следовательно, время, затрачиваемое на нагрев 1 листа стекла, составит 3,5 мин. Так как печь работает непре­

рывно и в печи одновременно находится три стекла, то

через каждые 3,5:3= 1,17 мин выводится готовое стекло. Таким образом, в сутки можно пропустить через печь

23·60 = 1180 листов стекла.

1,17

Пропускная способность по средней площади стекла Fер. составит

Рср = 0,381 + 0,253 + 0,~97 + 0,298 + 0,294 = 0,285 ы'.

Суточная производительность печи без учета боя и брака

в= 1180'0,285 = 336 м2!сут.

3.Тепловой бала6С печи

Для определения необходимой мощности печи состав­

ляем тепловой баланс ее, для чего рассчитываем расход

теплоты на нагрев стекла, транспортирующих устройств

=0,90 кДж/(кг,ОС), Расход теплоты рассчитываем по наибольшей массе

нагреваемого стекла, для чего выбираем наибольшие

размеры листов стекла, т. е. 840·453 мм=0,381 м2•

Масса 1 кг стекла площадью 0,381 м2 составит

т = Fбр,

где F - площадь листа, M2~

б - толщина листа, М;

245

р- плотность стекла, кг/м3;

т= 0,381 ·0,005·2500 = 4,75 кг

l\.оличество листов стекол, загружаемых в 1 ч:

n=60:1,17=Ы,4.

Масса стекол, загружаемых в 1 ч:

М =тn = 4,75·51,4 = 244 кгJч, или 0,068 кг/с.

Принимаем t1 =20° С; t2=650° С. Рассчитываем расход теплоты:

Фl = 0,068·0,9 (650 - 20) = 38,4 кВт.

Мощность, необходимая для нагрева стекла Рl=

=38,4 кВт.

2) На нагрев транспортирующих и подвесных уст­ ройств. Теплота расходуется на нагрев части тележки,

находящейся в печи (другая часть ее находится над

печью), и зажимов для подвески стекла, кВт:

Ф2 = МТ СТ (t2 - t1 ),

где МТ - масса нагреваемых металлических подвесных устройств, кг/с;

Ст- удельная теплоемкость металла, кДжf(кг.ОС); t2 - температура нагрева металла в печи, ОС;

(1 - температура транспортирующих устройств перед вводом в печь, ос.

Принимаем t2 =650°, t j =50°C, так как металл пол­

ностью не успевает охладиться на воздухе до его темпе­

ратуры. Удельную теплоемкость стали принимаем 0,585 кДж/(кг,ОС), Масса части тележки с зажимами, находящейся в печи, составляет 10 кг. В час вводится в

печь 51,4 тележки, соответствующих количеству листов

стекла:

МТ = 51,4·10 = 514 кг/ч = 0,14 кг/с;

Ф2 = 0,14·0,585 (650-50) = 50 кВт.

Необходимая для этого мощность Р2=50 кВт.

3) На излучение при открывании дверец печи д.ТIЯ

ввода и вывода стекла тепловой поток определяют по формуле, кВт

ФЗ= ~~~o[(~~0)4- (~~0)4JР,

246

Т1 И Т! - абсолютная температура соответственно излучающей среды и среды, воспринимающей излучение, К;

F - площадь излучения, м2•

Дверцы открываются автоматически и одновременно

при каждом вводе стекла, т. е. через 1,17 мин на 10 с.

Таким образом, в 1 ч дверцы открыты: 51,4·10=514 с

514

или в расчете на 1 с работы печи 3600 =0,143 с. Площадь

излучения равна сумме площадей дверных проемов:

F =0,1·1,3·2=0,26 м2.

Коэффициент диафрагмирования находится в справочни-

Н

ках [55] по значениют, где Н - высота отверстия, в

данном случае высота дверцы 1,3 м; б - толщина стены, в данном случае 0,2 м (см. рис. VII.7б)

Тогда

.!!.. =.!..J = 6 5

б 0,2 , .

Такое отношение соответствует наибольшему значе­ нию коэффициента ер. Принимаем его равным 1.

Определяем тепловой поток при t1=7000 С, t2 =20° С:

ф =5,7.![(700+273)4_(20+273)']0 26.0143= 3 1000 100 100"

= 0,212·10-3 (8963-74) = 1,88 кВт;

Р3 = 1,9 кВт.

4) В окружающую среду. Футеровка рабочей камеры выполнена из шамотных огнеупоров. В качестве изоляци­

онных материалов применен диатомит, листы асбеста, асбестит, снаружи - металлический кожух. Тепловой

поток определяем по формуле, Вт:

Ф4= (tBHб- tB)F '

~_+_1

л. (Х2

где tBM и tB - температура соответственно внутренней теплоотдаю­ щей кладки и окружающего печь воздуха, ОС;

б - толщина кладки, м;

').. - теплопроводность материала, Вт!(м,ОС);

(Х2 - коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности

печи воздуху, BTf(M2 ·"C).

247

Тепловой поток, теряемый в окружающую среду, рас­

CtКITw••e.. n6 отдельным частям печи (рис. VII.7).

А'ВОР

Рис. УII.7. Разрез печи для закалки стекла

А - поперечныll; Б - горнзонтальныll; а - шамот; б - днатомит; в - асбест

as = 8,4 + 0,06·20 = 11,2 BTl(M2.oC).

б

Термическим сопротивлением кожуха т пренебре-

гаем ввиду его незначительности, так как б= 1,5 мм, а

л=58 BTj(M·OC).

Рассчитываем тепловой поток, теряемый:

а) через вводные и выводные дверцы, представляю­

щие собой металлический кожух с забивкой асбестовой

крошкой л=0,17 BTj(M'OC)'толщина изоляции 35 мм; площадь дверцы Рдв=I,4·0,2=О,28 м2, а площадь двух

дверец Р=О,28·2=О,56 м2•

2i8

б) через под, площадь которого разбиваем на три

участка вдоль печи: центральный, соответствующий ши­

соответствует длине рабочей камеры 2200 мм, а ширина

800 мм. Тогда его площадь

F = 2,2·0,8 = 1,76 м!;

При tnl!l=70Qo С определим тепловой поток:

(принимаем ее равной 5000 С) и наружной поверхности:

в) через боковые стены камеры. Площадь боковой стены разбиваем на участки в соответствии с кладкой:

249