Расчет методической толкательной печи
Курсовой проект - Физика
Другие курсовые по предмету Физика
t=798,99 оC. Тогда:
=(1258,02+798,99)/2=1028,5 оC;
=(160+798,99)/2=479,5 оC.
Окончательно получаем: ?ш=0,7+0,000641028,5 =1,36 Вт/(мK) и ?д=0,163+0,00043479,5=0,37 Вт/(мK).
Количество тепла, теряемое теплопроводностью через стены печи, равно:
, 4.2.3.2.6
где ? определяется по формуле:
?=10+0,06tклнар 4.2.3.2.7
Отсюда ?=10+0,06160=19,6 Вт/(м2К);
кВт.
Общее количество тепла, теряемого теплопроводностью через кладку:
тепл=Qсв+Qст=852,84+306,72=1159,57 кВт.
Потери тепла с охлаждающей водой
Потери тепла с охлаждающей водой по практическим данным принимаем равными 10% от тепла, вносимого топливом и воздухом.
охл=0,1В(Qхим+Qв) 4.2.4.1охл=0,1В(8793+1039,04)=983,2B кВт.
Неучтенные потери
Неучтенные потери определяем по формуле:
неучт=0,15(Qтепл+QохлB) 4.2.5.1неучт=0,15(1159,57+983,2B) кВт.=173,93+147,48В кВт.
Определение расхода топлива
Уравнение теплового баланса:
хим+Qв+Qэкз=Qпол+Qух+Qтепл+Qохл+Qнеучт 4.2.6.1
В+1038,8В+2510,86=37845+5150,1В+1159,57+983,2В+173,93+147,48В
,02B=36667,64
Решая это уравнение, находим B: B=10,33 м3/с.
Результаты расчетов сведем в таблицу 11.
Таблица 11. Тепловой баланс методической печи
Статья приходакВт (%)Статья расходакВт (%)Тепло от горения топлива90831,69 (87,27)Тепло на нагрев металла37845 (36,37)Физическое тепло воздуха10733,24 (10,31)Тепло, уносимое уходящими газами53200,53 (51,13)Тепло экзотермических реакций2511 (2,42)Потери тепла теплопроводностью через кладку1159,57 (1,11)Потери тепла с охлаждающей водой10156,46 (9,76)Неучтенные потери1697,4 (1,63)Итого104076,041 (100)Итого104058,43 (100)
Удельный расход тепла на нагрев 1 кг металла:
4.2.6.2
кДж/кг.
5. Расчет рекуператора для подогрева воздуха
Исходные данные для расчета: на входе в рекуператор tвн=0 оC, на выходе tвк=350 оC. Температура дыма на входе в рекуператор tдн=1050 оC.
Расход газа на отопление печи B=10,33 м3/с. Расход воздуха на горение топлива Vв=10,332,24=23,14 м3/с. Количество дымовых газов на входе в рекуператор Vд=10,333,02=31,24 м3/с.
Таблица 12. Процентный состав дымовых газов
CO2H2ON2O2,1416,3471,111,41
Выбираем керамический блочный рекуператор. Материал блоков - шамот, марка кирпича Б-4 и Б-6 (табл. 19 [2]). Величину утечки воздуха в дымовые каналы принимаем равной 10%.
Тогда в рекуператор необходимо подать следующее количество воздуха:
вн=Vв/0,9 5.1вн=23,14/(1-0,1)=25,72 м3/с.
Количество потерянного в рекуператоре воздуха:
?Vв= Vвн -Vв 5.2
?Vв=25,72-23,14=2,57 м3/с.
Среднее количество воздуха:
=(Vвн +Vв)/2 5.3
=(25,72+23,14)/2=24,43 м3/с.
Количество дымовых газов, покидающих рекуператор (с учетом утечки воздуха) равно:
дк=Vд+?Vв 5.4
Vдк=31,24+2,57=33,81 м3/с.
Среднее количество дымовых газов:
=(Vд+ Vдк)/2 5.5
=(31,24+33,81)/2=32,52 м3/с.
Составим уравнение теплового баланса рекуператора, учитывая потери тепла в окружающую среду, равные 10% и утечку воздуха в дымовые каналы, используя формулу:
=0,9(cднtдн-cдкtдк)=(cвкtвк-cвнtвн)+?Vв(cвдtдк-cвнtвн), 5.6
где cвн, cвк - удельные теплоемкости воздуха при tвн и tвк соответственно;вд - удельная теплоемкость воздуха при температуре tдк.
Для решения этого уравнения необходимо определить удельную теплоемкость дымовых газов на входе и на выходе из рекуператора.
Находим удельные теплоемкости дымовых газов при заданных температурах (приложение I [2]).
Зададим температуру дымовых газов на выходе из рекуператора: tдк=650 оC.
Таблица 13. Теплоемкость дыма и его составляющих при tдк=650 оC
ГазТеплоемкость, кДж/(м3K)CO20,23H2O0,26N20,96O20,02Суммарная теплоемкость, cдк1,48
Таблица 14. Теплоемкость дыма и его составляющих при tдн=1050 оC
ГазТеплоемкость, кДж/(м3K)CO20,25H2O0,28N20,99O20,02Суммарная теплоемкость, cдн1,54вк=1,32415 кДж/(м3К), cвн=1,3009 кДж/(м3К), cвд=1,3654 кДж/(м3К).
Теперь решая уравнение относительно tдк получим:
,932,52(1,541050-1,48tдк)=24,431,32415350+2,571,3654tдкдк=768,9оС.
В принятой конструкции рекуператора схема движения теплоносителей - перекрестный ток. Среднюю разность температур находим по формуле:
?t=?tпрот??t, 5.7
Определив среднелогарифмическую разность температур для противоточной схемы движения теплоносителей по формуле:
5.8
.
Найдя поправочные коэффициенты
, ,
по номограмме на рис. 23 [2] находим ??t=0,98.
Тогда 733,40,98=718,73 оC.
Для определения суммарного коэффициента теплопередачи согласно табл. 28 [1] примем среднюю скорость движения дымовых газов ?д0=1,2 м/с, а среднюю скорость движения воздуха ?в0=1,5 м/с.
Учитывая, что эквивалентный диаметр воздушных каналов равен (табл. 19 [2]) dв=0,055 м=55 мм, по графику 26 [2] находим значение коэффициента теплоотдачи конвекцией на воздушной стороне:
?вконв=12,14 Вт/(м2?К).
Или с учетом шероховатости стен:
?вконв=1,112,14=13,4 Вт/(м2?К).
Коэффициент теплоотдачи на дымовой стороне находим по формуле:
?д=?дконв+?дизл 5.9
Учитывая, что гидравлический диаметр канала, по которому движутся дымовые газы равен (табл. 19 [2]) dд=0,21 м, по графику на рис. 26 [2] находим
коэффициент теплоотдачи конвекцией на дымовой стороне:
?дконв=6,4 Вт/(м2?К).
Или с учетом шероховатости стен:
?дконв=1,16,4=7,04 Вт/(м2?К).
Величину коэффициента теплоотдачи излучением на дымовой стороне определяем для средней температуры дымовых газов в рекуператоре, равной: 0,5(1050 + 768,9)=909,5 оС.
Среднюю температуру стенок рекуператора принимаем равной:
0,25[(1050+768,9)+(350+0)]=542 оС.