Расчеты плавильных и нагревательных печей литейных цехов: Учебное пособие, страница 5

Расчет неполного горения газообразного топлива начинается с расчета полного горения газообразного топлива при a=1 (раздел 1.1). Затем при заданной температуре по табл.--- определяют КР, после этого, задавшись значением a<1 определяют количество продуктов неполного горения топлива.

VнСО2={-В+[В2+4(КР -1).V СО2 .(V СО2+VН2О  -VO2(1-a)]0,5} / 2(КР -1),

где VнСО2  - объем СО2 при неполном сгорании топлива, м33 газа;  В= VН2О -( КР -2) .V СО2+2 VO2(1-a )(КР -1); V СО2, VН2О  , VO2 - объем продуктов полного сгорания газа при a=1 , м33 газа.

VнСО= V СО2 - VнСО2 ; VнН2О= VСО+ VН2О - VнСО -2(1-a)VO2VнН2=VнСО2+2(1-a ) VO2 -V СО2; VнN 2 =aVN 2+0,01VтN 2; Vнд=Vд – 0,79La =1(1-a), где VнСО , VнН2О , VнН2 , VнN 2 , Vнд объем газов СО, Н2О, Н2, N2и дыма при неполном сгорании топлива, м33 газа. Низшая теплота неполного сгорания газообразного топлива равна, кДж/м3 газа:

Qн= Qpн-10790 VнН2 -12630VнСО.

Расчет объема и состава, а также плотности и температуры продуктов сгорания (дыма) проводится по методике изложенной в разделе 1.1. для процесса полного горения твердого, жидкого и газообразного топлива с использованием результатов расчета неполного горения топлива.

1.4. Индивидуальное задание  1

После изучения раздела "Топливо и его горение" в курсе "Печи литейных цехов" необходимо выполнить задание 1 по приведенной выше методике или с использованием литературных источников, указанных в разделе 1  на тему "Расчет полного (или по заданию преподавателя не полного) горения (указывается вид и название) топлива". Варианты заданий приведены в приложении 1.     

2. Тепловой баланс и расход энергии на технологический

 процесс

Для теплового баланса печей обязательно равенство прихода и расхода тепла, взятых в границах одного и того же конструктивного элемента, всей печи в одном и том же промежутке времени / 3,4 /.

В печах непрерывного действия в расчет принимается количество тепла, которое поступает в рабочее пространство и удаляется из него за единицу времени, а в печах периодического действия расчет ведут на время всей технологической операции (исключая время охлаждения печи между моментами полной разгрузки и новой загрузки).

Каждая из частей теплового баланса (прихода и расхода) состоит, в свою очередь из ряда статей. В результате расчета определяют расход топлива или энергии на соответствующий технологический процесс.

2.1. Статьи приходной части теплового баланса    

1) Тепло, получаемое от внешнего источника, кДж/ч (кДж/период)

при сгорании топлива (твердого, жидкого, газообразного)

Q1=B Qpн ;

при использовании электроэнергии

Q1= N t , где В - расход топлива, кг/ч, м3/ч или кг/период, м3/период; Qpн- низшая теплота сгорания топлива, кДж/кг, кДж/м3; N- затраченная электрическая мощность, кВт; t - время технологического процесса, ч .

2) Тепло, вносимое подогретым воздухом, кДж/ч, (кДж/период):

Q2=B C1 t1Vв a, где С1 - средняя удельная теплоемкость воздуха в интервале температур от 0 ОС до t1 OC , кДж/(м3 ОС); t1 - температура подогрева воздуха, ОС; Vв  - количество воздуха, теоретически необходимое для сжигания единицы топлива, м3/кг, м33; a- коэффициент избытка  воздуха.

3) Тепло, вносимое подогретым топливом кДж/ч, (кДж/период):

Q3 = B C2 t2 , где C2- средняя удельная теплоемкость топлива в интервале температур от 0 ОС до t2 OC , кДж/(м3 ОС); t2 - температура подогрева топлива, ОС.

4) Тепло, вносимое подогретым материалом ( шихтой, тарой и т.п.), кДж/ч,(кДж/период):

Q4 = G1 C3 t3 ,

где G1 - масса подогретого материала ( завалки, садки, тары,) кг/ч, кг/период; C3- средняя удельная теплоемкость материала при температуре  t3 OC , кДж/(м3 ОС); t3 - температура подогрева материала, 0С.

5) Тепло экзотермических реакций. Здесь учитываются все химические реакции, идущие с положительным тепловым эффектом ( отрицательным значением энтальпии), кроме реакций горения топлива. В нагревательных печах учитывается только тепло, выделяющееся при окислении сплава. При окислении  железоуглеродистых сплавов выделяется 5652 кДж/кг, поэтому;