Расчеты плавильных и нагревательных печей литейных цехов: Учебное пособие, страница 8

11) Затраты тепла на аккумуляцию кладкой, кДж/ч, кДж/период:

Q₁₈ = S(V_кⁱr_кⁱ C₁₁ⁱ (t₁₉ⁱ - t₁₈ⁱ)),

где V_кⁱ - объем i^го слоя кладки, м³ ; r_кⁱ - плотность i^го слоя кладки, кг/м³; C₁₁ - средняя удельная теплоемкость i^го слоя кладки, кДж/(кг ⁰С); t₁₉ⁱ , t₁₈ⁱ - соответственно средняя конечная и начальная температура i^го слоя кладки печи, ⁰С.

Потери тепла на аккумуляцию кладкой характерны для печей работающих в периодическом режиме, для которых тепловой баланс составляется на цикл или период работы.

12) Неучтенные потери, кДж/ч, кДж/период:

Q₁₉ = (0,10...0,15) (Q₁₂+Q₁₃+Q₁₄+Q₁₅+Q₁₆+Q₁₇+Q₁₈),

где 0,10...0,15 - доля неучтенных потерь от суммы расходных статей теплового баланса.

Просуммировав приходные и расходные статьи теплового баланса получают уравнение, в котором неизвестным  является расход топлива ( B ) или мощность ( N ). После определения расхода топлива или необходимой электрической мощности определяют все неизвестные статьи теплового баланса и строят диаграмму теплового баланса.

13) Расчет топливосжигающих устройств, воздушных и топливных магистралей, вентиляторов и другого оборудования ведут, ориентируясь на максимальный часовой расход топлива:

B_max = k₂ B,

где k₂ - коэффициент неравномерности расхода топлива (для печей непрерывного действия k₂=1,1...1,2 , для периодически действующих печей k₂=1,2...2,0 и более); B - расчетный расход топлива, кг/ч, м³/ч.

14) Чтобы можно было форсировать электрические печи сопротивления, расчет нагревателей ведут по максимальной мощности N_max :

N_max= k₃ N,

где k₃ - коэффициент запаса мощности, принимаемый равным 1,25...1,50 для нагревательных и плавильных печей; N- расчетная мощность, кВт.

Тепловой коэффициент полезного действия печи определяется как отношение полезного тепла ко всему подведенному в печь:

h_t= Q₈ /(Q₁+ Q₂+ Q₃+ Q₄+ Q₅+ Q₆+ Q₇)

2.3 Расчет температуры на границах слоев футеровки

Для расчета Q₁₄ необходимо знать теплопроводности каждого слоя (l_i )  при их средней температуре и температуру наружной стенки печи. Определить среднюю температуру каждого слоя и температуру наружной стенки печи можно методом последовательного приближения. В начале выбирается материал и толщина каждого слоя в соответствии с назначением печи и служебными свойствами огнеупорных материалов. Считая внутреннюю температуру кладки печи заданной (t_вн ), а наружную температуру принятой (t_нар)  и принимая в первом приближении распределение температуры по толщине кладки линейным из геометрических соотношений найдем температуры на границах раздела слоев:

t_j = t_нар + (t_вн - t_нар)()/ , где t_j -температура на границах раздела i^го и (i+1)^го слоев  ( за первый принимается слой, находящийся у корпуса печи); d _i - толщина i^го слоя, м; n- количество слоев (i = 1,2...n).

Температуру наружной поверхности стенки следует принимать равной 10% от внутренней температуры печи.

Затем определяется средняя температура каждого слоя 

t^cр_i =0,5( t_j-1+ t)_j.

Для первого слоя t _j-1 = t_нар ;  для последнего слоя t _j = t_кл. При температуре слоя t^cр_i    определяют коэффициент теплопроводности  l_i (приложение 6) и коэффициент теплоотдачи конвекцией a₂.

Рассчитывается удельная плотность теплового потока:

для плоской стенки по формуле

q=(t_кл-t_нар)/( (d_i / l_i )+(1/a₂)),

для цилиндрической стенки по формуле

q=(p(t_кл-t_нар)/( ((1/ 2l_i)ln (d _i+1/d _i))+(1/ a₂ d_нар)) _/  

Затем находятся уточненные значения температур на границах раздела слоев футеровки:

для плоской стенки

t_j =t_кл- q(d_i / l_i);     t_нар= t_ок + q / a₂ ,

для цилиндрической стенки

t_i = t_кл -(q/p )(1/2l_i )ln(d_i+1 / d_i); t_нар=t_ок+(q/p)(1/a₂ d_нар),

где  t_ок- температура окружающей среды, ⁰С; d_наp- наружный диаметр футеровки, корпуса, м.