Расчет туннельной печи по керамическому кирпичу размером 250x120x65 мм

4. Расчет туннельной печи.

Исходные данные. Расчет будем вести по керамическому кирпичу размером 250x120x65 мм,изготовленному по ГОСТ 530-2007, с пустотностью 25%.

Для приготовления шихты используется легкоплавкая глина Калининского месторождения Республики Татарстан.

Химический состав:

SiO₂ – 55,21 %;

Al₂O₃ – 13,39 %;

Fe₂O₃– 5,4 %;

CaO – 8,93 %;

MgO – 2,69 %;

TiO₂ – 0,80 %;

SO₃ – 0,05%;

Na₂O + K₂O – 2,53 %;

Потери при прокаливании – 10,77 %.

Для отопления печи используется природный газ Саратовского месторождения

Химический состав:

CН₄ – 37,0 %;

С₂Н₆ – 21,9 %;

С₃Н₈ – 4,5 %;

С₄Н₁₀ – 1,1 %;

С₄Н₈ – 0,5 %;

С0₂ – 0,2 %;

N_т – 34,1 %;

Плотность – 0,955 кг/м³;

= 30145 кДж/м³.

Производительность годовая, млн. шт.                                     25

Продолжительность цикла, проектная, ч                                  24

Размеры   обжигательного   канала, м:

длина                                                                                        104

ширина                                                                                     1,74

рабочая высота                                                                         1,74

Объем обжигательного канала, м³                                            315

Размеры печной вагонетки, м:

длина                                                                                        2,25

ширина                                                                                     1,83

Вид топлива                                                                              Газ

Взам. инв. №

Подпись и дата

Инв.№ подл.

КГАСУ СТФ 15.015 КП-5

Лист

20

Изм.

К. уч.

Лист

№ док.

Подпись

Дата

4.1. Материальный баланс туннельной печи.

Годовой фонд времени работы печи:

где К_исп - коэффициент использования оборудования. Для туннельных печей принимается равным 0,94 - 0,98.

При садке автоматом-садчиком количество кирпича на вагонетке составляет 1352 шт, тогда масса изделий на вагонетке после обжига:

Число вагонеток в печи:

Количество вагонеток, выходящих из печи за час:

где τ – продолжительность обжига кирпича, определяемая расчетным путем(табл.1),ч

Производительность часовая:

суточная:

годовая:

При переходе на готовую продукцию это составит:

Взам. инв. №

Подпись и дата

Инв.№ подл.

КГАСУ СТФ 15.015 КП-5

Лист

21

Изм.

К. уч.

Лист

№ док.

Подпись

Дата

Производительность по сырцу с учетом влажности часовая:

суточная

годовая:

Вместимость печи:

Ритм поступления вагонеток в печь:

или 39 мин.

Количество вагонеток, выходящих из печи в сутки:

Плотность садки кирпича на вагонетке

где V_n - объем печного канала, м³.

Полезная длина печи при заданной производительности:

где l_ваг - длина вагонетки, м;

Длина зон подогрева и обжига:

где τ_п - продолжительность нагрева и обжига изделий, ч. Принимаем из расчета продолжительности обжига (табл.1);

L* - полезная длина печи, м.  Принимаем из технических характеристик назначенной к расчету печи.

Количество вагонеток в зонах подогрева и обжига:

Длина зоны охлаждения:

где τ_охл -продолжительность охлаждения изделий, ч (табл.1). Количество вагонеток в зоне охлаждения:

Взам. инв. №

Подпись и дата

Инв.№ подл.

КГАСУ СТФ 15.015 КП-5

Лист

22

Изм.

К. уч.

Лист

№ док.

Подпись

Дата

4.2. Расчет прогрева футеровки вагонеток.

Футеровка состоит из двух слоев: шамотного δ_ш = 0,136 м и изоляционного δ_из = 0,204 м. Начальная температура футеровки (+40 °С). Для расчетов эта температура может задаваться в пределах от (+40 °С) до (+50 °С). Принимаем ориентировочно: среднюю температуру в печи 750 °С; среднюю температуру в под вагонеточном канале 100 °С; температуру шамотного слоя t_ш = 550 °С; температуру изоляционного слоя t _из = 350 °С; среднюю плотность шамота ρ_ш = 1780 кг/м³ ; среднюю плотность изоляционного материала ρ_из = 940 кг/м .

Определяем теплопроводность и теплоемкость шамотного и изоляционного слоев футеровки:

λ_ш =0,7+ 0,00064 ּt_m = 0,7 + 0,00064ּ550 = 1,052 Вт/мּ°С;

λ_из =0,28 + 0,00023ּt_m = 0,28 + 0,00023ּ350 = 0,361 Вт/мּ°С;

С_ш = 0,84 + 0,000264ּt_m = 0,84 + 0,000264ּ550 = 0,985 кДж/кгК;

С_из = 0,84 + 0,000264ּt_m = 0,84 + 0,000264ּ350 = 0,932 кДж/кгК.

Коэффициент  температуропроводности   шамотного  и  изоляционного слоев:

Разделим шамотный слой футеровки на две равные части:

тогда расчетный промежуток времени для футеровки будет равен:

Разделим изоляционный слой футеровки на части:

тогда количество частей изоляционного слоя будет:

Для расчета нагрева футеровки вагонеток воспользуемся данными табл.1. Так как кривая обжига в каждом временном интервале имеет различные скорости подъема температуры, то расчет температур в слоях футеровки будем вести по участкам согласно графику обжига. Вагонетки подаются в печь с начальной температурой 40 °С, поэтому первый интервал температур для расчета назначим от 40 до 200 °С. Время нагрева составляет 6 ч. Полученные результаты следует заносить в табл.2, в которой весь цикл обжига, равный 30 ч, разбит на расчетные промежутки Δτ = 1,07 ч.

Интервал 40...200 °С

Скорость нагрева:

Взам. инв. №

Подпись и дата

Инв.№ подл.

КГАСУ СТФ 15.015 КП-5

Лист

23

Изм.

К. уч.

Лист

№ док.

Подпись

Дата

тогда за промежуток времени Δτ = 1,07ч поверхность (под) вагонетки нагреется:

t_под = 26,67ּ1,07 = 28,54 °С.

Для (1Δτ) и последующих промежутков времени температура пода вагонетки будет:

t_под1Δτ= 40 + 28 54 = 68,54 °С , t_под2Δτ = 68,54 + 28,54 = 97,08 °С    и т.д. до промежутка времени (6Δτ), так как после 6 ч нагрева скорость подъема температуры возрастает.

Интервал 200...400 °С

Скорость нагрева 49,98 град/ч, тогда за время Δτ = 1,07 ч под вагонетки нагреется:

t_под = 49,98ּ1,07 = 53,48 °С.

Произведем расчет нагрева поверхности футеровки для 6Δτ:

t_под6Δτ = 182,7 + [26,67ּ(6 - 5,36) + 49,98ּ(6,42 - 6)] = 220,76 °С .

Для (7Δτ) и остальных промежутков времени, исключая (10Δτ), температура пода вагонетки будет:

t_под7Δτ =220,76+ 53,48 = 274,24 °С,    t_под8Δτ =274,24 + 53,48 = 327,72 °С      И т.д.

Интервал 400...800 ^оС

Скорость нагрева 99,96 град/ч, тогда за время Δτ =1,07 ч под вагонетки нагреется:

t_под = 99,96ּ1,07 = 106,96 °С.

Для (10Δτ) нагрев поверхности вагонетки составит:

t_под10Δτ =138,2 + [49,98ּ(10 - 9563) + 99,96x(10,7 - 10)] = 469,66 °C

В промежутке времени от (11Δτ) до (13Δτ) скорость нагрева постоянная, тогда :

t_под11Δτ = 469,66 + 106,96 = 576,62 °С,

t_под12Δτ = 576,62 + 106,96 = 683,58 °C,

t_под13Δτ = 683,58 + 106,96 = 790,54 °C.

Интервал 800...1000 °С

Скорость нагрева 29,99 град/ч, тогда за время Δτ = 1,07 ч под вагонетки нагреется :

t_под = 29,96ּ1,07 = 32,09 °С.

Для 14Δτ нагрев поверхности вагонетки составит:         

t_под14Δτ = 790,54 + [99,96ּ(14 -13,91) + 29,96ּ(14,98 -14)] = 828,93 °С.

В промежутке времени от (15 Δτ) до (19 Δτ) скорость нагрева