Общие сведения о составлении теплового баланса печи. Пример составления теплового баланса методической печи, страница 2

Потери тепла от химической неполноты сгорания топлива (из-за наличие в продуктах сгорания СО и Н₂₎ определяем как долю от Q_х – химического тепла топлива, составляющую для методических печей 1-3%.

                                                      (8)

Потери тепла от механического недожога топлива тоже определяем как долю от Q_х – химического тепла топлива.

                                                (9)

4. Потери тепла теплопроводностью через кладку:

При стационарном состоянии, то есть при установившемся режиме работы печи, тепловые потери через кладку определяем как сумму потерь тепла через боковые поверхности печи и через свод печи. У печей, в которых осуществляется двусторонний нагрев металла, потери тепла через под не рассчитываются. Боковые поверхности выполняются как минимум двухслойными, внутренний слой из огнеупорного материала, наружный слой из теплоизоляционного материала. Свод печи – однослойный. Полученные по данным расчета значения тепловых потерь через кладку рекомендуется увеличить на 15-20%, имея в виду неучтенные потери тепла через часть пода печи, непосредственно переходящую в фундамент, а также через металлические части каркаса, находящегося в кладке.

По данным исследований, потери тепла теплопроводностью через кладку методических печей без изоляции достигают 5-6%, с изоляцией 3%.

Потери тепла через свод находятся по формуле:

,                                     (10)

где t_возд- температура окружающего воздуха в цехе, ˚С; F_свод – площадь поверхности свода печи; d_к / λ_к - термическое сопротивление слоя каолина, м²˚С/Вт; d_к– толщина свода, м; λ_к - коэффициент теплопроводности каолина, Вт/м˚С;  - коэффициент теплоотдачи от свода печи в окружающую среду за счет свободной конвекции, Вт/м^2.˚С.

Среднюю температуру поверхности кладки определяем как среднюю арифметическую температуру газа по длине печи:

                        (11)

Коэффициент теплопроводности каолина вычисляем по формуле:

,                               (12)

где температура каолина определяется как среднеарифметическая в слое:

                                         (13)

Потери тепла через боковые поверхности печи можно определить следующим образом:

.                                   (14)

Здесь ˚С; F_кл – площадь боковой поверхности печи; d_i / λ_i- сумма термических сопротивлений слоев кладки, м²˚С/Вт; d_i- толщина соответствующего слоя, м; λ_i - коэффициент теплопроводности этого слоя, Вт/м˚С; α″- коэффициент теплоотдачи от боковой поверхности кладки в окружающую среду за счет свободной конвекции (по практическим данным α″=18,6-19,8 Вт/м^2.˚С).

Трудность определения Q_теплпо данному выражению связана с нахождением коэффициентов теплопроводности слоев кладки печи, зависящих от их средних температур. Так как температуры в плоскости соприкосновения слоев неизвестны, то задача решается методом последовательных приближений.

В первом приближении рекомендуется принимать следующие температуры слоев внутреннего и наружного слоев соответственно:

,                                                (15)

.                                               (16)

Значение коэффициентов теплопроводности λ для принятых температур слоев определяется в зависимости от материала слоя по соответствующим формулам для внутреннего термостойкого слоя (15) и наружного слоя с низкой теплопроводностью (16):

,                                   (17)

.                                  (18)

После определения Q_тепл по формуле (14) необходимо уточнить принятые значения средних температур. Они определяются по формулам:

,                                         (19)

.                            (20)