Общие сведения о составлении теплового баланса печи. Пример составления теплового баланса методической печи, страница 5

Рассмотрим последовательность составления теплового баланса.

Статьи прихода тепла:

1. Тепло от горения топлива определяем по формуле (2):

.

2. Тепло, вносимое подогретым воздухом, рассчитываем по формуле (3):

.

3. Тепло, вносимое подогретым топливом, определяем по формуле (4). Т.к в данном расчете топливо не подогревается, то Q_т=0.

4. Тепло окисления металла рассчитываем по формуле (5):

.

Статьи расхода тепла:

1. Тепло, затраченное на нагрев металла (полезное тепло), определяем из выражения (6):

.

2. Тепло, уносимое дымовыми газами, определяем по формуле (7):

3. Недожог топлива вычисляем, складывая величины, определенные по формулам (8) и (9):

4. Определим потери тепла теплопроводностью через кладку, для чего вычислим площади боковой поверхности и свода печи:

,

.

Средняя температура кладки печи, определяемая по формуле (11):

.

Определим потери тепла теплопроводностью через свод печи, для чего по формуле (13) вычислим среднюю температуру слоя каолина:

Коэффициент теплопроводности каолина вычислим по формуле (12):

.

Потери тепла через свод печи определим по уравнению (10):

Вычислим потери тепла теплопроводностью через боковую поверхность печи, для чего в первом приближении определим температуры огнеупорного и теплоизоляционного слоев по формулам (15) и (16):

,

.

Коэффициенты теплопроводности огнеупорного и теплоизоляционного материалов, рассчитываемые по формулам (17) и (18), соответственно равны:

,

, тогда в первом приближении потери тепла через боковую поверхность печи, определяемые по формуле (14), будут равны:

Вычислим значения температур соответствующих слоев по формулам (19) и (20) во втором приближении:

,

.

Так как полученные значения температур отличаются от первого приближения более чем на 20%, то необходимо повторить вычисления по формулам (17), (18) и (14):

,

,

Вычислим значения температур соответствующих слоев по формулам (19) и (20) в третьем приближении:

,

.

Пересчитаем значения коэффициентов теплопроводности по формулам (17) и (18) с новыми значениями температур:

,

.

Так как полученные значения коэффициентов теплопроводности мало отличаются от рассчитанных выше, то можно считать расчет потерь тепла теплопроводностью через боковую поверхность выполненным. Общие потери тепла теплопроводностью через кладку печи составят:

5. Потери тепла с охлаждающей водой определим несколькими способами.

5.1. Для приблизительного расчета потери с охлаждающей водой примем как 15% от прихода тепла.

.

5.2. Определим по формуле (22) максимальные потери тепла с охлаждающей водой, т.е. для неизолированных труб. Для этого рассчитаем сначала температурный напор для подовых (продольных) труб по формуле (23):

.

Расчет потерь тепла в опорных трубах по формуле (24) производится по зонам. В каждой из них определяется свой температурный напор.

Средняя температура охлаждающей воды:

.

Температурный напор для опорных (поперечных) труб в методической зоне:

.

Температурный напор для опорных труб в первой сварочной зоне:

.

Температурный напор для опорных труб во второй сварочной зоне:

.

Определим коэффициенты теплоотдачи излучением по формуле (25). Средняя температура поверхности трубы равна:

В методической зоне коэффициент теплоотдачи излучением определяется как среднее геометрическое значение между коэффициентами теплоотдачи излучением на входе в зону и на выходе из нее /1/.

Коэффициент теплоотдачи излучением к поверхности водоохлаждаемых труб на входе в методическую зону:

Коэффициент теплоотдачи излучением к поверхности водоохлаждаемых труб на выходе из методической зоны:

Коэффициент теплоотдачи излучением в методической зоне:

Коэффициент теплоотдачи излучением к поверхности водоохлаждаемых труб в первой сварочной зоне:

Коэффициент теплоотдачи излучением к поверхности водоохлаждаемых труб во второй сварочной зоне:

Из расчета нагрева металла была определена длина печи. Длина продольных труб считается без томильной зоны (сплошной под). Количество подовых (продольных) труб должно быть две штуки на один метр длины заготовки. Считаем количество подовых труб и определяем площадь их поверхности, отдельно для каждой из зон.