Лекция №10 Тепловой баланс и характеристики тепловой работы пламенной печи

10.1. Уравнение теплового баланса

Тепловой баланс это уравнение, в левой части которого содержится приход, в правой части – расход тепла печи.

(113)

Таким образом, это уравнение выражает закон сохранения энергии. В уравнении является неизвестным расход топлива. Уравнение составляется на определенный период времени. Обычно на час или на чмену. Далее – на час работы печи. Отдельные составляющие прихода и расхода тепла – его статьи.

Приход тепла:

1. - тепло, получающееся в результате горения топлива,

где - часовой расход топлива, м³/час или кг/час

2. - тепло подогрева топлива до , ^оС

3. - тепло подогрева воздуха до , ^оС

4. ,

где - производительность печи по нагреву металла, кг/час;

- тепло экзотермической реакции окисления металла, Дж/кг;

- весовой угар металла, %.

Расход тепла:

1. - тепло, расходуемое на нагрев металла

2. - тепло, уносимое продуктами горения

- температура уходящих из печи продуктов горения;

3. - тепло, теряемое через кладку печи за счет теплопроводности

- температура внутри рабочего пространства;

- температура окружающей среды;

- коэффициент теплоотдачи продуктов горения к внутренней поверхности кладки;

- толщина слоя кладки;

- коэффициент теплопроводности материала слоя кладки;

- коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности печи в воздух.

4. - тепло, излучаемое в открытые окна,

где - доля времени (часа), когда окно открыто

- площадь открытого окна, м²;

- коэффициент диафрагмирования, равный 0.7-0.9 при толщине стенки 230 мм или 0.5-0.7 при толщине стенки 460 мм.

5. - тепло, аккумулируемое кладкой печи,

где - объем кладки, м³;

- плотность кладки, кг/м³;

- теплоемкость материала кладки, Дж/кг^оС;

- средняя температура кладки, определяемая на основе расчета прочности стен.

6. - химическая и механическая неполность горения топлива.

7. - неучтенные или трудноучитываемые потери тепла.

Тогда уравнение теплового баланса будет

Из уравнения теплового баланса определяется часовой расход топлива

м³/час, кг/час.

Показатели тепловой работы печи:

1. Расход топлива, отнесенный к производительности по нагреву металла – удельный расход

, м³/кг, кг/кг. (114)

2. Напряженность пода печи – количество металла, нагреваемое за один час на 1 м² пода печи

(115)

3. Коэффициенты полезного действия.

КПД сжигания топлива – определяет долю тепловой энергии получаемой при сжигании топлива, не уносимую уходящими из печи продуктами горения

(116)

КПД нагрева металла (технологический КПД) определяет долю тепловой энергии, идущую на нагрев металла от тепловой энергии, не унесенной продуктами горения

(117)

Полный КПД работы печи – определяет долю тепловой энергии, расходуемой на нагрев металла по отношению к количеству тепла, получающемуся при сжигании топлива

(118)

Причем и колеблется в пределах от 8 до 30 %.

Рис. 21.