Тепловые расчеты нагревательных колодцев: Рекомендации к выполнению курсовых проектов по дисциплине "Тепловая работа и конструкции металлургических печей", страница 8

Здесь  `t <sub>т</sub>,  `t _в – температуры  подогрева  топлива  и  воздуха;

с _т,  с _в – теплоемкости  топлива  и  воздуха;

L  V  -  действительный  расход  воздуха  и  выход  про -                    ду ктов  горения  на  единицу  топлива (из  расчета  процесса  горения);

`с <sub>г1</sub> – теплоемкость  продуктов  горения  при`t _г1=0,5(t_гн +                                 t _г1) .

Теплоемкости  отдельных  газов,  в  том  числе – воздуха,  можно  найти  по  таблице   Приложения  Ж ,  а  теплоемкости  газовых  сме сей, как  известно,  находят  по  формуле  с _см =  ,  в  которой r_i  -  доля   компонента  смеси.

У  ре генеративных  колодцев  коэффициент  рекуперации  в  начале  и  в  конце  первого  периода

K _рн = 1 –`c <sub>г1</sub> (1 –`k _р )/c _гн ,           k = 1 –`c<sub>г1</sub> ( 1 –`k _р )/c _г1 ; соответственно  температуры  нагрева  топлива  и  воздуха (принима-ем  их  одинаковыми):

t _тн  = t _вн = k _рнV_n t _гн c _гн  / (c _тн + L _n c_вн ),  

t _тк = t _вк = k _рк V_n t _г1 c _г1 / ( c_тк + L _n c _вк ).

Определение  этих  температур  возможно  только  подбором,  так  как  с _тн и с _вн  зависят  от  t _тн = t _вн ,  а  с _тк  и  с _вк   - от   t _тк = t _вк .

Удельная  энтальпия  топлива  i _т = 0,5 (t _тн c _тн + t _тк c _тк );  энталь-пия  воздуха   i _в = 0,5 (t _вн c_вн  + t _вк c _вк ) . 

Доля  продуктов  горения,  которая  должна  поступать   в  газо-вый  регенератор,  х _т = i _т / (i _т + i _в ) ,  а  в  воздушный -   x _в = 1 – x _т .

Коэффициент  использования  тепла  топлива  (КИТ)  при  тем-пературе  подогрева  топлива  и  воздуха

`h = [Q <sup>р</sup><sub>н</sub> + i <sub>т</sub> + i <sub>в</sub> – V<sub>n</sub>`t _г1`c _г1] / Q ^р_н . 

Для  рекуперативного  колодца  с  подогревом  только  воздуха  температура  последнего  `t <sub>в</sub> =`k _р V_n`t <sub>г1</sub>`c _г1 /L _n c _в .

Определять  `t _в   по  этой  формуле  также  следует  подбором.

Если  подогревать  воздух  до  температуры  `t¢<sub>в</sub><`t _в ,  то   для  сохранения  прежнего  значения  КИТ  нужно  будет  с  топливом  внести  i _т = i _в – L _n`t¢<sub>в</sub> c¢<sub>в</sub> .  Температуру  подогрева  топлива  из  фор-мулы  i <sub>т</sub> =`t_т c_т  определять  подбором.

Средний  за  первый  период  КИТ  подсчитывается  так  же,  как  и  для  регенеративных  колодцев.                                   

7.1  МОЩНОСТЬ  ХОЛОСТОГО  ХОДА  ЯЧЕЙКИ

Потери  тепла  теплопроводностью  через  крышку,  стены и под ячейки   определяются,   как   обычно,  по  формулам    стационарной теплопроводности,   при  температуре внутренней поверхности футеровки   t _к1,  то  есть  когда  она  максимальная.  Но следует иметь в виду, что в регенеративных колодцах температура пода не ниже 1370⁰С, иначе невозможно было бы организовать жидкое шлакоудаление.

Выбирая  материалы  и  толщины рабочих и изоляционных слоев кладки  ячейки,  следует  ориентироваться  на  чертежи  в  атласах,  на  синьках  в  справочниках  для  проектировщиков  печей.  После  их  выбора  можно  определить  внешние   размеры  ячейки и по ним подсчитать    площади   наружных   поверхностей  стен,  крышки  и  пода  ( F_c, F_п, F_к ).   При  этом  F_c  регенеративных  колодцев  следует  определять  для  крайних  ячеек

Тепловые  потоки  через  элементы  кладки  Q_э = q _э F_э ,  а  плотности  тепловых  потоков,  например  через  трехслойную  стенку,

q_э = (t _к1 – t _ок )/(d ₁/`l <sub>1</sub> + d<sub>2</sub> /`l₂ + d₃ /`l₃ +1/a _ок).

В  этой  формуле  t _ок = 20⁰C – температура  окружающей  среды;

d _i – толщина  слоя  кладки;

`l <sub>i</sub> = l <sub>0</sub> + b`t _i – средний  коэффициент  теплопровод-           ности  этого  слоя;

`t _i = 0,5 (t _i + t _i+1) – средняя  температура  этого  слоя;

a_ок = 14…20 Вт/(м²К) – коэффициент  теплоотдачи           от  наружной  поверхности  кладки  к окружающей  среде.  Он  тем  больше,  чем  тоньше  стенка.

Коэффициенты  теплопроводности  материалов  кладки,  Вт/(м К):

хромитопериклаза – `l = 2,00 - 0281×10<sup>-3</sup>`t , динаса (в том  числе  блоков) – `l = 0,89 + 0,647×10<sup>-3</sup>`t , шамота  ША,  ШБ – `l = 0,89 + 0,357×10<sup>-3</sup>`t , шамота  ШЛ – 1,3 – `l = 0,47 + 0,224×10<sup>-3</sup>`t , диатомита Д – 600 -`l = 0,131 + 0,233×10<sup>-3</sup>`t .

Как  видно  из   этих  формул,  для  определения  коэффициента  теплопроводности  каждого  слоя  кладки  нужно  знать  его  граничные  температуры,  а  расчетом  теплообмена  в  ячейке  определена  только  температура  внутренней  поверхности  кладки  t _к1 .  Значения  других  граничных  температур,  например  указанных  на  рисунке  4,  необходимо  задавать  ориентировочно,  а  потом  проверять  и  корректировать.