Конструкции и проектирование электрических печей: Методические указания к проведению практических занятий

Страницы работы

26 страниц (Word-файл)

Фрагмент текста работы

современных ДСП футеровку стен выполняют из плавленого магнезитового или магнезитохромитового кирпича с высокой теплопроводностью.

Определим удельные тепловые потери верхнего и нижнего участков стен в соответствии с зависимостью, Вт, м2:

qТЕПЛ = (ТВНТВ)/(                       (1)

то есть

qВТЕПЛ = (ТВНТВ)/(d М-Х/lМ-Х+1/aКОНВ)                       (2)

qНТЕПЛ = (ТВНТВ)/( d’’М-Х/lМ-Х+1/aКОНВ)                     (3)

где ТВН — температура внутренней поверхности футеровки, принимаем ТВН = 1873 К;

ТВ — температура окружающего воздуха, принимаем ТВ = 293 К;

d М-Х= m2расч.; d’’М-Х = m1расч.;

lМ-Х — коэффициент теплопроводности магнезитохромитового кирпича (таблица 1).

lМ-Х = 4,1-0,0016×ТСР, Вт/(м×К)                                  (4)

где ТСР = (ТВН+ТК) / 2;

 ТК — температура кожуха печи. Принимаем при наличии тепловой изоляции ТК = 363¸453 К, а при наличии только огнеупорной кладки ТК = 573¸673 К. Принимаем ТКверх = 623 К, ТКнижн = 573 °С.

Вычисляем lМ-Хверх, lМ-Хнижн, aКОНВ — коэффициент конвективной теплоотдачи, Вт/м2К, для приближенных расчетов можно принять:

aКОНВ = 10+0,06×ТК                                                (5)

Вычисляем, aКОНВверх = 10+0,06 ТКверх; aКОНВнижн = 10+0,06×ТКнижн.

Таблица 1 – Теплофизические характеристики основных огнеупорных и изоляционных материалов

Материал

l,Вт/(м×К)

СР, Дж/(кг×К)

r, кг/м3.

Температура применения,

Т, К

Шамот

0,7+0,00064×ТСР

865+0,210×Т

1800¸2000

1573

Шамот класса А

0,88+0,00023×ТСР

865+0,210×Т

1800¸1900

1623

Магнезито – хромит

4,1+0,0016×ТСР

920

2800¸2900

1773

Периклазо – шпинелит

4,17+0,0011×ТСР

920

3100¸3150

1873

Магнезит

6,28+0,0027×ТСР

1050+0,145×Т

2600¸2800

1853

Диатомит молотый

0,091+0,00028×ТСР

920

400¸500

1173

Асбестовый картон

0,157+0,00014×ТСР

835

1000¸1250

723

Шамот легковесный ШЛБ – 1,3

0,465+0,00038×ТСР

960

1300

1573

Полученные значения qТЕПЛверх и qТЕПЛнижн сравниваются с удельными тепловыми потоками с поверхности кожуха при Т = 573 К и Т= 623 К, приведенными в таблице 2. Если расхождение не превышает 10%, принятые значения можно считать верными и пересчета не требуется. Если расхождение велико, необходимо задаваться другими значениями tК и провести пересчет.

Таблица 2 – Коэффициенты суммарной теплоотдачи излучением и конвекцией и удельный тепловой поток в окружающую среду с температурой 293 К.

Температура поверхности Т, К

Коэффициент теплоотдачи a,

Удельный тепловой поток q

ккал/м2×г×с

Вт/м×с

ккал/м2×г

кВт/м2

313

9,1

10,55

182

0,211

323

9,8

11,35

294

0,340

333

10,4

12,10

416

0,482

343

11,0

12,75

550

0,638

353

11,5

13,35

690

0,800

363

12,1

14,00

847

0,980

373

12,6

14,60

1010

1,170

393

13,6

15,80

1360

1,580

413

14,5

16,80

1740

2,020

433

15,5

18,00

2170

2,520

453

16,6

19,25

2660

3,080

473

17,6

20,40

3170

3,680

523

20,3

23,50

4670

5,420

573

22,8

26,40

6380

7,400

623

26,7

31,00

8820

10,200

Определим общую поверхность стен ДСП (в соответствии с геометрическими параметрами ДСП, рассчитанными на практическом занятии 2).

Условно примем, что толщину m1 имеют стены на высоту конической части стены hК, а m2 — имеют стены на высоту цилиндрической части стены (hСТhК), тогда:

FЦ = DК.ПЯТ.СВ×p×(hСТ–hК),                                       (6)

FК = (DК.ПЯТ.СВ+DК.ОТК)/2×p×hК;                                (7)

Определяем потери тепла теплопроводностью стенками ДСП:

QЦ = qТЕПЛверх×FЦ,                                                    (8)

QК = qТЕПЛнижн×FК                                                    (9)

Общие потери тепла стенками ДСП составят:

QСТ = QЦ+QК                                                           (10)

2 Определение тепловых потерь через свод ДСП:

Для футеровки свода предполагается использовать магнезитохромитовый кирпич. Толщины сводов ДСП приведены в таблице 1 (см.практическое занятие №2), они соизмеримы с толщиной конической части стенок, поэтому можно принять температуру наружной поверхности свода t2 = 300¸400 °С, температуру внутренней поверхности свода принимаем равной tВН = 1000 °С.

а) Используя зависимость (1), определяем удельные тепловые потери теплопроводимостью через свод ДСП, причем,

aКОНВ = 1,3×a0.КОНВ.                                           (11)

где a0 = 10+0,06×ТК [3].

Толщина футеровки свода dСВ = 0,75×dСВ [2];

б) Площадь наружной поверхности свода определяется следующим образом:

SСВ = p×(НСВ2+DСВ2) / 2 =p [0,152×D2К.ПЯТ.СВ+D2К.ПЯТ.СВ] / 2;

в) Определяем потери тепла теплопроводностью через свод ДСП

QСВ = qСВ×SСВ                                               (12)

3 Определение тепловых потерь через подину ДСП:

Рабочая часть подины выполняется из трех- пяти слоев магнезитового кирпича на ребро (3¸5х115 = 345¸575 мм) и магнезитовой набивки толщиной 125¸250 мм (магнезитовый порошок + жидкое стекло).

Для упрощения расчета коэффициент теплопроводности набивки принимаем таким же, как для магнезитового кирпича. Из таблицы 1 принимаем lм = 6,28–0,0027×tСР. Теплоизоляционная часть футеровки подины состоит из четырех слоев легковесового шамота, положенного на «плашку» (4×65 = 260), затем 50¸80 мм шамотная диатомитовая засыпка и 10¸20 мм – асбест.

Из таблицы 1:

lШАМ = 0,88+0,00023×ТСР                                                 (13)

lДИАТ.МОЛ = 0,091+0,00028×ТСР                            (14)

lАСБ = 0,157+0,00014×ТСР                                                    (15)

Для определения удельных потерь принимаем температуру внутренней поверхности футеровки подины, равной ТВН = 873 К.

По рекомендации авторов задаемся температурой кожуха печи при наличии тепловой изоляции ТК = 363¸453 К. Принимаем ТК = 423 К.

Задаемся также температурами, на границах раздела слоев футеровки в соответствии с температурами применения данных огнеупоров, приведенных в таблице 1.

Принимаем:                   ТМ-Ш = 1473 К;

ТШ-ДИАТ = 1073 К;

ТДИАТ-АСБ = 673 К.

При этих условиях, рассчитав по зависимостям (13) —(15) lШАМ, lДИАТ.МОЛ,, lАСБ, определяем удельные тепловые потери qпод по зависимости (1), при этом учитываем, что коэффициент теплоотдачи к конвекцией обращенной вниз поверхности aКОНВ = 0,7×a0.КОНВ = 0,7×(10+0,006×tК).

Сравним рассчитанное значение qПОД c удельным тепловым потоком с поверхности при Т= 423 К, приведенным в таблице 2. Если расхождение не превышает 10% — расчеты верны, если более

Похожие материалы

Информация о работе