Составление теплового баланса печи до реконструкции и определение расхода топлива. Приход и расход тепла. Потери тепла на нагрев мульд

3.2. Составление теплового баланса печи  до реконструкции и определение расхода топлива

Для футеровки крышки, стен и пода колодца выберем шамот-легковес и плиту минеральную  толщиной 100 мм.

Приход тепла

1.Тепло от сгорания топлива:

Q_хим = Q_н^р * Вт=8020* Вт, ккал/цикл(102,678* Вт, кВт);             (3.27)

где     Q_н^р- низшая теплота сгорания топлива;

2.Физическое тепло металла, поступающего в колодец:

,ккал/цикл(27,029кВт);  (3.28)

где - производительность печи, кг/цикл;

- теплоемкость металла при =20 °С;

-средняя температура металла при загрузке в колодец.

Расход тепла

1.Тепло, идущее на нагрев металла:

,ккал/цикл(1040,628кВт);                                                              (3.29)

где - теплоемкость металла в интервале температур ;

-температура металла в конце цикла нагрева, °С;

2.  Потери тепла с уходящими газами:

;                                      (3.30)

где   - энтальпия продуктов сгорания при =590°С;

- объем продуктов сгорания, м³/м³;

3.Потери тепла от химического недожога топлива не учитываем.

4.Потери тепла на нагрев мульд:

  (183,69кВт)                                                              (3.31)

где  -вес мульды, кг;

-количество мульд, шт;

-теплоемкость материала мульд в интервале температур, ;

-температура мульд перед загрузкой в колодец, °С;

-температура мульд в конце цикла нагрева, °С;

5.Потери тепла через ограждающие поверхности:

Так как колодец замедленного охлаждения футерован со всех сторон одинаково ( в качестве изоляционных материалов для стен, пода и крышки выбраны шамот-легковес и плита минеральная  толщиной 100 мм),то для того, чтобы посчитать потери тепла через ограждающие поверхности, найдем сначала тепловой поток через стены колодца, а затем умножим его на сумму площадей ограждающих конструкций.

Выполним расчёт потерь тепла через стены колодца.

Температуру окружающего пространства принимаем равной t_ос = 25 °С;

Температура внутри камеры равна   t_вн = 720°С;

Задаёмся температурой границы раздела слоёв.

t_{шамот-плита} = 400 °С;

t_нар = 65 °С;

Тогда коэффициенты теплопроводности материалов:

t _{шамота-легковеса} = (400+65)/2 = 235,5°С;                                            (3.32)

t _{плиты минеральной} = (720+400)/2 = 560°С;                                           (3.33)

Коэффициенты теплопроводности материалов находятся следующим образом:

l_{шамота-легковеса} =  

;                                                    (3.34)

l_{плиты минеральной}  =

;                                            (3.35)

Коэффициент конвективной теплоотдачи от стенок находится по следующей формуле:

       ;                  (3.36)

где    t_нар – температура наружной стенки футеровки.

Тепловой поток через стенку находится следующим образом:

;                 (3.37)

Уточним значения температуры на границе раздела слоёв:           ;  (3.38)

Температура наружной поверхности футеровки:

t_нар = t_ос + q/a_конв=25+517,489/13,9=63°С;                                                      (3.39)

Так как величины температур практически совпадают, перерасчёт не производим.

Для удобства дальнейшего расчёта данные по потерям через ограждающие поверхности сведём в таблицу:

Таблица 3.1

Расчет теплопотерь через ограждающие конструкции

Участок	Камера колодца замедленного охлаждения
	F, м2	q, Вт/м2	Q, кВт
Крышка	48,84	517,489	25,274
Стена:	-		-
Задняя стенка	14,06		7,276
Передняя стенка	8,7		4,502
Левая сторона	7,68		3,974
Правая сторона	7,68		3,974
Под	48,84		25,274
Всего	135,8	517,489	70,275

Таким образом, потери тепла через ограждающие поверхности составят:

Q₅= 70,275 кВт(664174,21 ккал/цикл);

6.Неучтённые потери тепла примем равными 10% от потерь Q₂ ,Q₅ и Q_мул:                 ,ккал/цикл;                                                          (3.40)

 

Тогда тепловой баланс колодца запишется следующим образом:

Отсюда ;

Для удобства данные расчета занесем в таблицу:

Таблица3.2

Тепловой баланс колодца замедленного охлаждения до рекрнструкции

№ п/п	Наименование величины	Обозначение	Размерно-сть	Значение
Приход тепла
1.	Химическое тепло топлива	Qхим	ккал/цикл	8020*Вт
2.	Физическое тепло металла, поступающего в колодец	QМI	ккал/цикл	255456
Расход тепла
3.	Тепло идущее на нагрев металла	QМII	ккал/цикл	9835056
4.	Потеря тепла с уходящими газами	Q2	ккал/цикл	2403,237*Вт
6.	Потери тепла на нагрев мульд	QМУЛ	ккал/цикл	1736064
7.	Потери тепла через ограждающие поверхности	Q5	ккал/цикл	664174,21
8.	Неучтеные потери тепла	QНП	ккал/цикл	240,324*Вт+ 240023,821

Таблица 3.3

Сводная таблица теплового баланса колодца замедленного охлаждения до реконструкции