- •1.Введение
- •2. Разработка температурного графика
- •3. Расчет продуктов сгорания топлива и определение действительной температуры в печи.
- •4. Определение времени нагрева.
- •5.Определение размеров рабочего пространства печи
- •6. Тепловой баланс печи
- •Тепловой баланс печи первой зоны
- •Тепловой баланс печи второй зоны
- •Тепловой баланс печи третьей зоны
- •7.Расчет рекуператора
- •8. Автоматическое регулирование тепловой нагрузки печи
- •9.Технико-экономические показатели
- •10. Литература
Тепловой баланс печи второй зоны
Для второй зоны уравнение теплового баланса принимает вид:
,
где потеря тепла через ограждающую конструкцию печи (стенки, свод, под);
теплопотери в результате угара и образования окалины;
Расчет приходных статей баланса:
Коэффициент использования топлива [2, стр. 158]:
, где
энтальпия греющих дымовых газов;
энтальпия подогретого воздуха окислителя;
средняя объемная изобарная теплоемкость воздуха [1, стр. 40, таблица 4.2];
температура подогрева воздуха;
энтальпия дымовых газов покидающих методическую зону;
средняя объемная изобарная теплоемкость дымовых газов [1, стр. 40, таблица 4.2];
температура дымовых газов покидающих методическую зону;
Расчет расходных статей баланса:
Потери через ограждающие конструкции состоят из потерь через стенки, свод и под:
, где
– теплопотери через боковые стенки;
– через свод зоны 2;
Расчет потерь через боковые ограждающие конструкции (стенки) [1, с147]:
, где:
Площадь поверхности стенок:
;
Температура на внутренней поверхности кладки:
средняя температура металла по сечению во второй зоне;
температура окружающей среды;
термическое сопротивление i-го слоя кладки;
коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности кладки;
В первом приближении принимаем значения теплопроводностей и при температурах и соответственно (первое приближение). Запишем формулы для слоев и (см. рисунок 6.1):
После подстановки числовых значений имеем:
;
;
Средние температуры слоев кладки во втором приближении:
;
;
Коэффициенты теплопроводности [3, стр. 249, рис. 5.4]:
Шамотный кирпич (ШБ): ;
Шамотный легковесный кирпич (ШБЛ-1,3): ;
Тепловой поток через стенки во втором приближении:
;
Рассчитываем относительную разность тепловых потоков в первом и втором приближениях: , следовательно, выполняем дальнейшее приближение.
;
;
Средние температуры слоев кладки во втором приближении:
;
;
Коэффициенты теплопроводности [3, стр. 249, рис. 5.4]:
Шамотный кирпич (ШБ): ;
Шамотный легковесный кирпич (ШБЛ-1,3): ;
Тепловой поток через стенки во втором приближении:
;
Рассчитываем относительную разность тепловых потоков в первом и втором приближениях: ,
Т.о. пересчет не требуется.
Рассчитываем потери через боковые ограждающие конструкции:
Рисунок 6.4 - Схема теплопроводности через ограждающую конструкцию, состоящую из двух слоев (футеровочного и теплоизоляционного)
Для расчета теплового потока через свод печи в первой зоне используем ранее найденные значения:
; ;
; ;
Тепловой поток через свод печи:
;
Площадь поверхности свода:
;
Рассчитываем потери через свод печи:
;
Рисунок 6.5 - Схема теплопроводности через свод
Рассчитываем суммарные потери через ограждающие конструкции во второй зоне:
;
Рассчитываем теплопотери в результате угара и образования окалины:
Определяем количество теплоты с охлаждающей водой:
Определяем количество теплоты, израсходованное на нагрев садки в зоне 1:
где относительный угар стали во второй зоне;
средняя температура металла по сечению в первой зоне;
средняя весовая изобарная теплоемкость металла во второй зоне;
Выполняем подстановку приходных и расходных статей в уравнение баланса теплоты для первой зоны: