Определяем тепловой поток:
ФЗ = 11,28·1550·1 ,6Х = 27900 Х кВт.
3. Тепловой поток, теряемый излучением, кВт:
СОгрF (f60)'(~)'-
1000
где |
СО - коэффициент излучения, равный |
5,7 Вт!(м2 ·К4); |
|
гр - коэффициент диафрагмирования; |
находят |
по справоч |
|
ным графикам в зависимости от |
формы, |
размеров от |
верстия и толщины стены;
р - площадь поверхности излучения, м2 ;
ТI и Т2 - абсолютная температура соответственно излучающей
среды и среды, воспринимающей излучение, К.
а) Излучение в студочную часть (между плоской ар кой и уровнем стекломассы). Для расчета коэффициен
та диафрагмирования ер принимаем отверстие за прямо
угольную щель высотой Н=0,2 м, шириной, равной ширине студочной части - 6,3 м, толщиной арки б= =0,5м.
Тогда
н0,2
- = - =04 б 0,5 , .
Значение ер=0,5 (по справочным графикам [55]).
Определяем площадь излучения
|
|
F = 6,3·0,2 = |
1,26 м2. |
|
|
Принимаем температуру в пламенном пространстве |
перед экраном |
t1= |
14000 С, за |
экраном |
t 2 = |
13500 С. |
Тогда |
Т-! )' =78340и (-Тя )4 =71120. |
|
( |
|
100 |
100 |
|
|
Определяем тепловой поток |
|
|
|
5,7· 0,5·1 ,26 (78340 - |
71 120) |
|
|
Фа =- |
|
1000 |
= |
25,8 кВт. |
б) Излучение через загрузочный карман |
(происходит |
в щель между шибером, перекрывающим отверстие под
арками загрузочного кармана, и верхним обрезом бас
сейна). Определяем |
ер подобно предыдущему расчету: |
Н=0,2; б=0,5; ~ = |
0,2; ер=0,5. |
u |
0,5 |
Рассчитываем площадь излучения:
F = 3,5.0,2.2 = 1,4 м2 (так как загрузочных карманов два).
Принимаем температуру в зоне засыпки шихты t1=
= 14000 С, а температуру окружающего воздуха t2 =
=200 С. |
|
• |
|
|
Тогда |
-T1)' =78340 (Т- 2 )4= 73,7. |
|
|
|
|
( |
100 |
|
|
|
100 |
|
|
Находим тепловой поток |
|
|
|
Фа.= |
5,7.0,5·1,4 (78340 - |
73, 7) |
= 330 |
кВт. |
1000 |
|
в) Излучение во влеты горелок. Принимаем суммар
ную площадь влетов равной 3% площади варочной
части:
Fвл = 187,5.0,03 = 5,6 м',
Высоту влетов предварительно принимаем равной
0,4 м; форма отверстия - |
вытянутый |
прямоугольник, |
размеры которого Н=О,4; <'\=0,5: |
|
н |
0,4 |
0,8; q> = 0,66. |
|
6" |
= 0,5 = |
|
Принимаем среднюю температуру в пламенном про |
странстве варочной |
части |
t1= 1500° С, |
а температуру |
внутренних стенок горелок t2 = 1400° С. Тогда C~~)4=
==98820 и |
(~\4=78 340. |
|
|
100' |
|
Определяем тепловой поток: |
|
Фв = |
5,7·0,66·5,6 (98820 -78340) |
= 432 кВт. |
1000 |
Общий тепловой поток излучеНQем
Фа = Фа +Ф6 + Фв = 25,8 + 330 +432 = 789 кВт.
4. Тепловой поток, теряемый на нагрев обратных по токов стекломассы, кВт:
Ф4 |
= (n - 1) gCCT иl - (2)' |
|
• |
где |
n - коэффициент потока, |
представляющий собой отношение |
|
|
количества стекломассы, поступающей в выработочную |
|
|
часть, к вырабатываемой; для печи с общим бассейном |
|
|
n=2 ..5 |
[55]; |
|
|
/! |
ССТ - |
удельная |
теплоемкость стекломассы, кДж/ (кг·СС) ; |
и /, - |
температура соответственно прямого и обратного по |
|
|
токов стекломассы 1350 и 1250 СС; |
|
ССII' = 0,1605 + О,ооо11tст = 0,3 ккал1(кг.град)4,19 = |
|
|
|
= 1,26 кдж/(кг,ОС); |
|
|
Ф, = (3.5 - |
1) 1.73.1.26.100 = 545 кВт, |
5, |
Тепловой поток. теряемый в окружающую среду |
через |
огнеупорную |
кладку, |
кВт: |
|
|
|
Ф = |
tbh-tв F |
|
|
|
|
5 |
~~+_1 ' |
|
|
|
|
|
;, |
CXg |
где tBII - |
температура внутренней поверхности кладки, СС; |
|
tB - |
температура окружающего воздуха, ·С; |
б- толщина кладки, м;
л- теплопроводность огнеупора данного участка, Вт/(м'ОС);
а, - коэффициент теплоотдачи от наружной стенки окружаю
щему воздуху, Вт/(м2 ,ОС).
Если принять
6 1 =q,
L-+-
;, а2
то формула теплопередачи примет вид, кВт:
Ф5 = qF.
Плотность теплового потока приведена в табл. VII.38;
в зависимости от температуры внутренней поверхности
6
кладки и термического сопротивления ее '=~ "i"; при
двухслойной стенке
61 6.
Г=-+-,
;'! Ав
Рассчитываем площади поверхностей, ограждающих печь. Принимаем средние размеры варочной части:
по длине бассейна
23,8 +0,3 = 24,1;
по ширине бассейна
0,5
7,9 +-2.- =8,15 м,
|
|
Т а б л и ц а |
VII.38. Значение плотности |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
теплового потока, кВт{м2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Температура внутренне!! nOBepXHOCTH кладки. ·С |
|
I 1500 |
|
|
|
|
I |
900 |
|
I 10ЗО |
I 1100 |
I 1200 |
I 1300 |
I 1400 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,10 |
|
|
7,2 |
|
8,09 |
|
9,21 |
10,05 |
11,30 |
12,32 |
|
|
13,67 |
6,2 |
|
|
|
|
|
0,15 |
4,32 |
|
5,Н |
|
5,70 |
|
6,35 |
7,04 |
7,67 |
8,30 |
|
|
9,05 |
0,20 |
3,48 |
|
3,98 |
|
4,45 |
|
4,98 |
5,45 |
5.99 |
6,51 |
|
|
7,02 |
0,25 |
2,88 |
|
3,29 |
|
3,68 |
|
4,10 |
4,49 |
4,92 |
5,33 |
|
|
5,74 |
0,30 |
2,46 |
|
2,79 |
|
3,12 |
|
3,48 |
3,82 |
4,18 |
4,51 |
|
|
4,85 |
|
|
|
|
0,35 |
2,16 |
|
2,45 |
|
2,75 |
|
3,04 |
3,35 |
3,64 |
3,92 |
|
|
4,23 |
0,40 |
1,91 |
|
2,17 |
|
2,44 |
|
2,70 |
2,97 |
3,24 |
|
|
3,49 |
|
|
3,76 |
|
|
|
|
|
0,45 |
1,74 |
|
1,97 |
|
2,20 |
|
2,45 |
2.67 |
2,92 |
|
|
3,15 |
|
|
3,38 |
0,50 |
1,57 |
|
1,77 |
|
2,00 |
|
2,21 |
2,41 |
2,62 |
|
|
2,83 |
|
|
3,05 |
0,55 |
1,44 |
|
1,64 |
|
1,84 |
|
2,04 |
2,22 |
2,40 |
|
|
2,61 |
|
|
2,80 |
0,60 |
1,34 |
|
1,51 |
|
1,69 |
|
1,87 |
2,04 |
2,22 |
|
|
2,40 |
|
|
2,59 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
по длине пламенного пространства
24+~ =243 М'
2 "
по ширине пламенного пространства
8,2+0,5;:;8,7 м,
где 0,5 м - толщина торцовой и боковых стен пламенно
го пространства.
1)Площадь дна
Рдна = Fв.ч + Рак ,
к: площади варочной части добавляют площадь дна за
грузочного кармана, т. е.
Fв.ч = 8,15·24,1 = 196,5 м2 ;
Рз.к = 8,15·1 = 8,15~M2; Рдна = 196,5+ 8,15 = 204,65 м2.
2) Площадь стен бассейна. Верхний Р, и средний Р2
ряды имеют одну и ту же площадь:
Р1 , Р. = (24,1 + 1) 0,6·2 + 8,15.0,6 = 34,8 м2.
Складываем площади двух продольных и поперечной
стены с учетом площади продольных стен загрузочного
кармана.
Нижний ряд Fз
Р. = (24,1 + 1) 0,4·2 + 8,15·0,4 = 22,6 м1 •
3) Площадь стен пламенного пространства
FП П = 2РПРОД+ FТОРЦ - F8.11.
Принимаем предварительно высоту стены пламенного
пространства равной 1 м.
Fпрод =24,З.1 =24,3 м2.
Площадь Рторц определяют по эскизу (рис. VII.I0).
Определяем |
площади F J, Р2, рн: |
при этом |
|
РТОРЦ = Ff. +p~ - |
2Рк• |
где F:t.. Р2 и рк - |
площадь сегмента, прямоугольника и под арками |
|
загрузочных карманов. |
|
рис. VII.lO. Схема для рас
чета площади торцовой
стены ванной печи
Для определения площади сегмента применяем уп рощенную формулу:
F сегм = 2/3bf,
где Ь - длина хорды;
f - стрела подъема свода, равная 1,02 м.
Тогда |
|
8,7 |
|
|
|
Pe~ГM = Р1 |
|
|
|
= 2/3·8,7 --о = 5,9 |
ма ; |
|
|
8 |
"11 |
|
|
Р2 =8,7.1 =8,7 м!; |
|
|
рк = |
32 3,5·0,4 = 0,94 м2 , |
где 3,5 м - |
ширина кармана; |
|
|
0,4 м - |
подъем арки над карманом; |
|
|
Тогда |
РТОРЦ = |
5,9+8,7-0,94·2= 12,7 м2 ; |
Определяем площадь стен пламенного пространства.
Fп.п. = 2,24,3+12,7-5,6=55,7 м2.
Площадь влетав определяли ранее.
4) Площадь свода определяют по эскизу (рис. VII .11),
1\12:
где lв.ч - |
длина варочной части печи, м; |
L - |
длина дуги ас, м; |
|
1tгn |
|
L --- |
|
- 180 ' |
радиус свода, м;
центральный угол;
Ьс
Г=-.-,
sш ct
1
где Ьс=- 2- ширины пламенного пространства печи, м.
рис. |
VII.ll. |
Схема |
для расчета площади |
свода |
ванной |
печи |
|
|
d |
Центральный угол 2а при подъеме свода, равном 1/8 его ширины, составляет 560, тогда
8,7 |
8,7 |
Г- -----"-- |
-_:....-- = 9,3 м. |
2·sin 28 |
2·0,47 |
Длина дуги
-- 3,14·9,3·56
L -'---'--- -= 9, 1 М,
180
Площадь свода
РеВ = 24,3·9,1 = 221 м2.
5)Площадь заклиночного ряда, расположенного по
длинным сторонам печи, определяем по формуле
F закл = 2lв.ч hз ,
где 'в ч - |
длина варочной части печи, м; |
|
hз - |
высота заклинка, равная 100 мм; |
|
Fsакл = 2·24,3·0,1 = |
4,9 м2. |
Расчет теплового потока, теряемого в окружающую |
среду, сводим в табл. УII.39, в |
которой температуры |
внутренних поверхностей кладки принимаем по практи
ческим данным, а теплопроводность 'А, Вт/ (м·ОС) - по
справочным материалам [55].
Т а б л и ц а VII.39. Тепловой поток, теряемый в окружающую среду через кладку печи
|
|
|
|
|
|
|
|
|
u |
|
|
oQl« |
|
|
|
:. |
|
.. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Огнеупор |
|
~ |
|
|
|
|
|
|
|
|
Участок печи |
|
|
|
|
.. |
~ |
~ |
~ |
|
.. |
|
|
|
|
|
|
:::::. |
|
|
|
..- |
|
~ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
:1 |
~ |
11 |
|
-'""' |
.. |
:. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
...: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
.Q |
... |
|
.; |
с.:- |
|
ё |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Дно . . |
|
Шамот |
0,3 |
1,16 |
|
} 0,262 |
|
1000 |
3,67 |
203 |
745 |
|
» |
|
|
|
Бакор |
0,1 |
2,56 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Стены бассейна: |
Бакор |
0,25 |
2,56 |
|
|
0,1 |
|
1400 |
13,32 |
34,8 |
555- |
|
|
верхний ряд |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
средний |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
и |
нижний |
|
|
|
0,25 |
2,56 |
|
|
0,1 |
|
1200 |
10,05 |
57,4 |
593 |
|
|
|
ряды |
|
J |
|
|
|
|
|
Стены |
пламен- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ного |
прост- |
|
|
|
0,5 |
1,75 |
|
|
0,286 |
|
|
1500 |
|
55,6 |
316 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ранства . |
Динас |
|
|
|
|
|
5,68 |
|
|
|
|
|
|
|
Свод |
|
|
|
J |
|
0,3 |
1,75 |
|
|
0,17 |
|
1500 |
8,22 |
221 |
1815 |
|
Заклинок . |
» |
|
0,25 |
1,75 |
|
|
0,14 |
|
1500 |
9 |
4,9 |
44 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
И:rого |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4068 |
I I I I I
• ТеПIlОВОЙ поток через ОХllаждаемый В03духом бакоровый ряд увеllичиваем
на 20%.
в данном расчете приняты значения теплопроводно сти л:
"там ос: 1 ккал/(м.q.град) = 1,16 Вт/(м,ОС);
",.ин = 1,5 ккалjм.ч.град) = 1,75 Вт!(м.ОС);
"бак = 2,2 ккал!(м.q·град) = 2,56 Втl(м'ОС).
6) Тепловой поток, теряемый с выбивающимися газа· ми, принимаем в размере 3% прихода теплоты:
Ф6=О,03·52350Х = 1570Х кВт.
7) Неучтенный тепловой поток, связанный главным
образом с износом печи и разрушением ее в процессе
эксплуатации, принимаем в размере 10% прихода теп
лоты:
Ф7 = 0,1·52 350Х = 5235Х кВт.
Составляем уравнение теплового баланса и определя ем расход топлива, м3/с:
52350 Х = 5100 + 27 900 Х + 789 + 545+4068+5235 Х+
+1570 Х.
Х |
10502 |
= 0,595 м3 /с. |
= 17645 |
Для дальнейших расчетов принимаем расход топлива 0,6 M3jc. Составляем сводную таблицу теплового баланса
(табл. VII.40), подставляя найденное значение Х в урав
нение теплового баланса.
т а б.л и ц а VII.40. Сводная таб.лица теплового баланса
|
Количество |
|
Количество |
Приходиые статьи |
теплоты |
Расходные статьи |
теплоты |
|
|
|
|
|
кВт |
I |
% |
|
|
|
|
|
|
|
кВт |
I |
% |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Химическая тепло- |
|
|
|
На реакции |
стек- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
та |
топлива. |
20950 |
|
67 |
|
|
|
|
|
|
|
|
лообразования . |
|
5100 |
|
16,4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Физическая тепло- |
|
|
|
Унос с |
дымовыми |
|
16600 |
|
|
та |
воздуха |
10210 |
|
33 |
|
|
газами. |
|
|
|
53,3 |
|
|
|
|
|
|
|
Потери |
|
излучени- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
. . . |
|
789 |
|
2,5 |
|
Итого |
31 1601100 |
|
|
ем |
|
|
|
|
|
|
|
|
На нагрев |
обрат- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ных |
|
потоков |
|
545 |
|
1,7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
стекломассы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Потери |
|
в |
окру- |
|
4068 |
|
13,1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
жающую |
среду. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
С |
выбивающимися |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
газами . |
|
|
935 |
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
Неучтенные |
поте- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ри |
|
|
. . |
|
3120 |
|
10 |
|
|
|
|
|
|
|
Неувязка баланса |
|
3 |
|
- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ито го |
|
31160 r |
100 |
|
|
|
Технико-экономические показатели работы печи сле- |
дующие: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1. |
Удельный съем стекломассы с 1 м2 В сутки, кг: |
а) |
с варочной площади 800; |
|
|
|
|
|
|
|
б) |
с общей площади (варочной и студочной) 400. |
|
2. Удельный расход теплоты на варку 1 кг стекломассы |
|
|
Q |
QпХ |
|
20950 |
|
|
|
кДж/кг |
|
|
|
|
|
= -- = -- = 12050 |
. |
|
|
|
|
уд |
g |
|
|
1,74 |
|
|
|
|
|
|
|
3. |
Коэффициент полезного действия, %; |
|
|
|
а) по общей теплоте т]о= 16,4; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
б) по химической теплоте топлива 1']:<= 5 100·100 =24,4
20950
4. Расход условного топлива. На получение 1,74 кг/с
стекломассы расходуется топлива 0,6 м3/с. Следователь-
но, на |
1 кг стекломассы |
расходуется |
топлива |
06 |
- ' - = |
=0,34 |
м3. |
|
|
|
1,74 |
Топливный |
эквивалент |
природного газа |
составляет |
|
|
|
|
|
|
Qп |
35200 |
|
|
|
|
К = Qусл |
= 29 300 = 1,2. |
|
|
На 1 кг стекломассы расходуется 0,34·1,2=0,408 кг ус
ловного топлива, или 408 кг условного топлива на 1 т
стекломассы.
4. Тепловой расчет регенер.аторов
Производят расчет площади поверхности нагрева на садки воздушного регенератора, а затем его объема и размеров. Исходными данными являются секундные объ
емы теплоносителей - воздуха и дымовых газов - и при
нятое распределение температур. Так как природный газ не требует подогрева, то рассчитывают один воздушный
регенератор. Второй регенератор работает в паре с пер
вым и имеет те же размеры.
Исходные данные 1) Объемы теплоносителей:
|
VB = Va Х = |
10,26·0,6 = 6,15 м3 /с; |
|
Vд = VдХ = |
11,28·0,6 =.6,76 м3/с. |
Значение vаи Vд принимают по расчету горения топ |
лива; Х - |
расход топлива, м3/с. |
2) Распределение температур в регенераторах, рабо |
тающих |
попеременно, |
принято по эскизу (рис. VII.12), |
где t~ и t~- начальная |
и |
конечная температуры воздуха, |
проходящего через регенератор, приняты соответственно
70 и 11000 С; t; и t~ - то же, для дымовых газов, первая
принята 15000 С, вторую рассчитывают.
3) Принята насадка типа Лихте. Размер ячейки ее
120Х120 мм, кирпич насадочный шамотный размерами
300X150X65 мм.
Расчетом определяют последовательно: температуру
выходящих дымовых газов, площадь поверхности нагре
ва насадки регенератора, объем и размеры регенератора.
Расчет температуры выходящих дымовых газов сле
дующий:
а) поток теплоты, воспринимаемой воздухом в насад
ке регенератора, находят по формуле
ФВ = VB (t:c: - t~c~) = 6,15(1100·1 ,451-70·1 ,3) = 9220 кВт,
где св" и св, - удельная теплоемкость воздуха (взята по приложению 6);
Рис. VII.12. Распределение
температур в регенераторах
б) тепловой поток, вносимый в насадку дымовыми газами, кВт:
Ф~ = Vд с; t~;
ci500 = 2,335.0,0884 + 1,853·0,173 + 1,444·0,72 + + 1,529.0,017 = 1,595 кДж/(мЗ.ОС);
Ф~ = 6,76·1500·1,595 = 16160 кВт;
в) тепловой поток, выносимый из регенератора ды
мовыми газами, кВт:
Ф; = Ф;0.85- Фв.
где 0,85 - коэффициент, учитывающий тепловой поток, теряемый
регенератором в окружающую среду;
Ф~ = 16 160·0,85 - 9220 = 4530 кВт;
г) температура выходящих из регенератора дымовых газов (ОС) может быть определена из равенства
