Определение потерь тепла кладкой печи

Определение потерь тепла кладкой печи выполняем по следующим расчетам:

Длина печи              1 =31,4м

Ширина печи           в = 2м

Высота печи            h = 0,5м

Количество слоев   2

Температура печи  900°С

Температура наружной поверхности  20°С

Толщина первого слоя кладки S_ПЕР= S_ЗАД = S_БОК= S_СВОД = S_ПОД=115 мм

Материал - легковес шамотный ШЛ-1,0, теплопроводность при t=0°С а = 0,35; коэффициент прироста теплопроводности за t°C   b = 0,00035

Толщина второго слоя кладки S_ПЕР= S_ЗАД = S_БОК= S_СВОД = S_ПОД=115 мм

 Материал - шамот ультралегковес ШЛ-0,4, теплопроводность при t=0°C   а = 0,1; коэффициент прироста теплопроводности за t°C b = 0,00021

Потери тепла через боковые стенки:

Внутренняя площадь стен F_BH1=l*h=31*0,5=15.5 м²

 Внешняя площадь:

 

F_Н1=(l+S_ПЕР+S_ЗАД)*(h+S_СВОД+S_ПОД)                                                                                   (2.35)

 

F_Н1= (31,4+0,115+0,115) * (0,5+0,115-0,115) =23,09 м²

 

Среднее геометрическое значение:

F=F_Н1*F_ВН1                                                    (2.36)

F = м²

 

Принимаем температуру наружной стенки печи 60°С.

 

l₁= а + b*t                                                                      (2.37)

l₁= 0,35 + 0,00035*20 =0,357 Вт/м*К

R₁=0,115/(0,357*18,8)=0,02

 

Для второго слоя: F_BH2 = F_Н1 = 23,09м²

F_Н2= 23,09м²

l₂= 0,1 +0,00021*20 = 0,104 Вт/м*К

 

R₂=0,115/(0,104*22,8)=0,04

 

Суммарное значение теплового сопротивления:

 

R=R₁ + R₂ = 0,02+ 0,04 = 0,06

 

Так как печь двухслойная, то наружная поверхность боковой стены имеет площадь F_Н2= 23,09 м²

Мощность тепловых потерь определяется по формуле:

 

Вт

 

Находим температуры:

t_H1= 900-13858,3*0,02=623°С

t_СР1=(900+623)/2=762°С

t_H2 = 623-13858,3*0,04=69°С

t_СР2=(762+69)/2=416°С

Температура наружной стенки печи получилась 69°С, так как температура была принята 60°С, то /D t/ = /60-69/ = 9°С < 10°С, что удовлетворяет условиям.

Потери тепла через под печи считаются аналогично:

 

F_ВН1=В * а                                                                      (2.38)

 

F_ВН1 = 2*31,4=62,8 м²

 

 F_Н = 70,5м²

l₁= 0,357 Вт/м*К;

R₁=0,014

Для второго слоя кладки: F_BH2= F_Н1 = 70,5м²

l₂= 0,104 Вт/м*К;

R₂ = 0,017;   R = 0,031;

N = 27500 Вт

t_H1= 900-27500*0,01=625°С

t_СР1=(900+625)/2=763°С

t_H2= 625-27500*0,017=158°С

t_СР2=(625+158)/2=392°С

 

Считаем второй цикл:

l₁= 0,62 Вт/м*К;   R₁ = 0,003;      l₂= 0,18 Вт/м*К;    R₂ = 0,009;

R = 0,012;           N = 67692,3 Вт

t_H1= 697°С

tcp₁ = 799°С

t_H2=189°C

tcp₂ = 443°С

Считаем третий цикл:

l₁= 0,63 Вт/м*К;     R, = 0,002;     l₂= 0,19 Вт/м*К;    R₂ = 0,009;

R = 0,011;             N = 80000 Вт

t_Hl =740°С

tcp₁= 820°С

t_H2=100°C

tcp₂ = 420°С

/Dt/ = /10-100/<10°С, что удовлетворяет условиям, расчет потерь через под печи закоп­чен.

Расчет потерь тепла через переднюю стенку:

F_BH = В * h = 2 * 0.5 = 1 м²

F_Hl = 1,63 м²

F₁ = 1,28м²

l₁=0,357 Вт/м*К;      R, = 0,25

Для второго слоя:

F_ВН2= F_H2 = 1,63 м²

D₂ = 0,104 Вт/м*К;        R₂ = 0.68;             R = 0,93;          N = 928 Вт

t_Hl = 698°С

tcp₁= 814°С

t_H2=66°C

tcp₂ = 440°С

 Второй цикл расчета:

l₁= 0,63 Вт/м*К;    R₁ =0,14;         l₂= 0,19 Вт/м*К;        R₂ = 0.37;

R = 0,51;         N=1625 Вт

t_Hl = 702°С

tcp₁= 816°С

t_H2=100°C

tcp₂ = 458°С

Третий цикл:

l₁= 0,64 Вт/м*К;      R₁ = 0,14;           l₂= 0,2 Вт/м*К;       R₂ = 0,35;

R = 0,49;         N= 1685 Вт

t_Hl = 694°С

tcp₁= 812°С

t_H2=104°C

tcp₂ = 458°С D

/Dt/= /100-104/ < 10°C, расчет закончен

Q₅ = N_ПОД + N_CBO;i+ 2N_БОK + 2N_CTЕН                                                                (2.39)

Q₅=67692,3+67692,3+2*13858,3+2*928=164957,2Вт = 592196,3 кДж

 

Расход топлива рассчитывается по формуле 2.32:

 

B'=B*L'                                                   (2.40)

 B'= 57*4,76=271,32 м³/ч

В'п.г. = В * V'дым                                                        (2.41)

В'п.г.  = 57*6,77=385,89 м³/ч

B^"_B = B*L^"                                                               (2.42)

B^"_B =271,32 *1,16 = 314,73 м³/ч

B^"_ГГ. = B^'_ГГ * V"дым                                                       (2.43)

 B^"_ГГ = 271,32 *1,65=447,68 м³/ч = 0,12 м³/с

Расход воздуха: В_В = B^"_B =314,73 м³/ч

Тепловой баланс газовой печи малоокислительного нагрева

Все данные сведем в таблицу 11.1.

Таблица 11.1-Тепловой баланс печи малоокислительного нагрева

статьи прихода	%	Статьи расхода	%
Тепло от горения топлива 33452,5*57=1906792,5	93	Тепло, идущее на нагрев проволоки 670166,8	34
Физическое тепло нагретого воздуха 2475,2*57=141086,4	7	Физическое тепло отходящих газов 9261,36*57=527897,5	26
		Потери тепла через кладку печи 592196	29
		Неучтенные потери 4516,1*57=257412	11
Итого - 2047878,9	100	Итого - 20477672,3	100

 

Определим коэффициент полезного действия печи малоокислительного нагрева по формуле:

 

                                      h=Q_n/Q₃*100%                                      (2.44)

h=670166,8/1906792,5*100%=35%

 

где Q_n - тепло, идущее на нагрев проволоки;

  Q₃- тепло от горения топлива.

 

Расчет аэродинамического сопротивления дымового тракта

По мере продвижения по боровам, дым остывает. Скорость движе­ния дымовых газов в боровах принимаем со = 3 м/с. Учитывая преодоление геометрических на­поров и поворотов на 90° и 180° из канала в канал и сопротивление дымового тракта равным 210 Н/м, принимаем SDР_ПОТ= 210 Н/м