книги / Расчёты и задачи по теплотехническому оборудованию предприятий промышленности строительных материалов

Определяем тепловой поток:

ность - шамотная кладка с температурой на границе

д) через перекрытие печи. Площадь перекрытия раз­ бивается на четыре участка, располагающихся вдоль

печи - два центральных над шамотной кладкой рабо­

чей камеры и два боковых. Рассчитываем их попарно. Площадь центральных участков

F = 2,6·0,4.2 = 2,08 м2.

Кладка - шамот 6=200 мм, асбест 6= 15 мм, диа­ томит 6=200 мм; принимаем tвп=600° С.

251

Определяем тепловой поток, теряемый через цент­

ралltНУЮ часть перекрытия:

Боковые участки имеют площадь

F = 0,465·2,6·2 = 2,42 ма ,

Теплоотдающей кладкой считаем шамотную, темпе­

ратуру которой рассчитываем как среднюю:

Кладка - диатомит Ь=200 мм, асбест б= 15 мм. Тепловой поток составит

Общий тепловой поток через перекрытие:

Фд = 685 + 400 = 1085 Вт.

Общий тепловой поток через все ограждения печи

составит

262

Мощность нагревателей составит

5822

Р = lOOO = 5.82 кВт.

Составляем сводную таблицу расходуемого теплово­

го потока (табл. VII.36).

4. МОЩНОСТЬ печи и удельный расход электроэнергии

Необходимай мощность электропечи должна компен­

сировать расходуемый тепловой поток по всем статьям

теплового баланса. Поэтому она составит

ЕР = 38.4 +50 +5,87 + 1,88 = 96,15 кВт.

На неучтенный потерянный тепловой поток, подсосы

холодного воздуха и форсировку режима печи при ее

разогреве принимаем запас мощности 30%:

Р = 96,15·1,3 = 125 кВт,

Удельный расход электроэнергии представляет со­ бой расход ее на 1 м2 стекла. Так как в процессе закали­ вания стекла имеется брак и бой в количестве 15%,

то производительность печи по годной продукции может

быть определена так:

§ 6. РАСЧЕТ ВАННОй ПЕЧИ В ПРОИ3ВОДСТВЕ ЛИСТОВОГО СТЕКЛА

При м е р. Рассчитать ванную стекловаренную реге­

неративную печь для выраБОТКII листового стекла про­

изводительностью 150 т стекломассы в сутки; ТОПЛИВО­

природный газ.

253

Содержание

1)Быбор и обоснование типа печи. Расчет основных размеров рабочей камеры.

2)Расчет горения топлива.

З) Определение расхода топлива.

4)Тепловой расчет регенераторов.

5)Расчет сечений каналов и горелок.

6)Аэродинамическая проверка работы печи.

7)Расчет высоты и сечений дымовой трубы.

1.Выбор и обоснование типа печи. Расчет основных

размеров рабочей камеры

Для выработки листового стекла способом верти­

кального лодочного вытягивания применяют регенера­

тивные ванные печи непрерывного действия с общим

бассейном. Эти печи имеют большие раз~еры и глуби­

ну бассейна, что способствует хорошему развитию кон­

векционных потоков стекломассы, высокой химической и термической однородности стекломассы, допускающей выработку широкой и качественной ленты стекла. Рабо­

чая камера печи состоит из трех самостоятельных час­

тей, не имеющих конструктивного разделения варочной, студочной ивыработочной.

Барочная часть от студочной отделена водоохлаж­ даемыми трубами (холодильниками), которые устанав­

ливают в верхнем слое стекломассы в начале студочной

части. Пламенное пространство разделено сниженной

секцией свода и плоской аркой, подвешенной на высоте

200 мм над стекломассой Б конце варочной части установлены два кармана

Питсбурга размерами в плане 2Х2 м для лучшего разви­

тия конвекционных потоков и дополнительной студки

стекломассы.

Быработочная часть печи представляет собой ма­ шинный канал с девятью крестообразно расположенны­ ми машинами БВС.

Загрузочный карман принят фронтальный по всей ширине варочной части, но разделен посередине разде­ лительной стенкой на две части. Такое разделение вы­

звано трудностью перекрытия плоской аркой всей тор­

цовой стены над загрузочным карманом.

Температура варки 1550° С Температурная кривая представлена на рис УII 8

254

Определяем основные размеры рабочей камеры.

Площадь варочной части, м2 :

кг/(м2 ·сут).

е ·С

/550

/5ОО МО

1*00

IJ50

IJOO 1250 1200

1150

"00

Рис. VII.8. Температурная кривая по длине ванной печи

Принимаем а=800 кг/(м2 ,сут).

Тогда

Варочная часть в плане имеет следующие размеры:

ширину Ьвч=7,9 м (с учетом раскладки 21 донного бру­

Ширина пламенного пространства на 300 мм больше

ширины бассейна, т. е. 7,9+0,3=8,2 м. Стрела подъема свода f= 82t = 1,02 м. Длина пламенного пространства

255

23,8+0,2=24 м. Глубина бассейна: СfУДОЧНОГО 1200 мм,

варочного 1500 мм. Площадь студочной части при тем­

Так как печь регенеративная с поперечным направле­

нием пламени, то два регенератора для подогрева воз­

духа устанавливают с боковых сторон варочной части симметрично. Топливо - природный газ - подается в го­

релки через выстилку горелок в три ввода. Горелок при­

нято пять пар.

Для перевода направления пламени предусмотрена

установка двух шиберных клапанов, располагаемых на

каналах, соединяющих регенераторы с дымоотводящим

каналом на дымовую трубу. Дымовые газы отводятся через дымовую трубу за счет естественного отрицатель­

ного давления.

2. Расчет горения топлива

Теплоту сгорания топлива определяют по его составу:

Qи = 358 СН" +637С2Н6 +912 СзНs + 1186 С4Н10:

Qи = 358.93,2 + 637.0,7 +912.0,6 + 1186.0,6 = 3520i кдж/м',

256

-.J газа

Ниже даны уравнения реакций горения составных

частей топлива:

СН4 + 202 = С02 + 2Н2О +Q;

С2Н6 + 3,502 = 2С02 + знр + Q;

сзнs +502 = 3С02 + 4Н?0 + Q;

с,Н10 + 6,502 = 4С02 + 5Н2О +Q.

Коэффициент избытка воздуха а= 1,1. Расчет горе­

ния сводим в табл. УII.37.

Объемный состав продуктов горения, %:

Сумма-100

3. Определение расхода топлива

Составляем тепловой баланс варочной части печи.

Приходная чаС1Ь

1. Тепловой поток, поступающий при сгорании топ· лива, кВт:

Фl =QHX,

r.i.e QH - теплота сгорания топлива, кДжfмЗ ; Х - секундный расход топлива, м3;

Фi = 35 200 Х кВт.

2. Поток физической теплоты, поступающий с возду­ хом, кВт:

Ф2 = Vа Св {в Х,

где Уа - расход воздуха для горения 1 м3 топлива, МЗ;

tB - температура нагрева воздуха в регенераторе-горелке, ОС;

СВ - удельная теплоемкость воздуха при температуре нагрева

(данные из приложения 6), кДж((мЗ,ОС).

258

Принимаем температуру подогрева воздуха в реге­

нераторе 11000 С и повышение температуры в горелке

на 500. Тогда Ф2=10,26·1150·1,455=17150ХкВт.

Потоками физической теплоты топлива, шихты и боя

пренебрегаем ввиду их не'1начительности.

Общий тепловой поток будет равен:

Фприх• = 35 200 Х + 17150 Х = 52 350 Х кВт.

Расходная часть

1.На процессы стеклообразования, кВт:

Ф1 = ng,

где n - теоретический расход теплоты на варку 1 кг сгекломассы, кДж/кг;

g - съем Сте'кломассы, кг/с.

Так как состав стекла и шихты в расчете не учитыва­

ют, то по данным Крегера [55], можно принять расход

теплоты на получение 1 кг стекломассы и продуктов де­ газации для листового стекла при вводе части Na20 за

счет сульфата 2930 кДж/кг:

150·1000

g = 24.3600 = 1,74 кг/с;

Ф1 = 2930.1 ,74 = 5100 кВт.

2.Тепловой поток, теряемый с отходящими из печи дымовыми газами, кВт:

Ф! = Vд tдСд Х •

где У.I - объем дымовых газов на 1 мЗ топлива, мЗ;

111. - температура уходящих из рабочей камеры дымовых га­ зов, ОС; принимается равной температуре варки 1550 ОС;

Сд - удельная теплоемкость дымовых газов при их температу­

ре, кДж/(м8 •ОС).

Удельную теплоемкость продуктов горения подсчи­

тывают как теплоемкость смеси газов:

c~550= 2,345.0,0880 + 1,86·0,172 + 1,45,0,722 + 1,53.0,0177 ""

= 1 ,6 кДж7(м3 ."С).

Определяем тепловой поток:

ФЗ = 11,28·1550·1 ,6Х = 27900 Х кВт.

3. Тепловой поток, теряемый излучением, кВт:

СОгрF (f60)'(~)'-

1000

верстия и толщины стены;

р - площадь поверхности излучения, м2 ;

ТI и Т2 - абсолютная температура соответственно излучающей

среды и среды, воспринимающей излучение, К.

а) Излучение в студочную часть (между плоской ар­ кой и уровнем стекломассы). Для расчета коэффициен­

та диафрагмирования ер принимаем отверстие за прямо­

угольную щель высотой Н=0,2 м, шириной, равной ширине студочной части - 6,3 м, толщиной арки б= =0,5м.

Тогда

н0,2

- = - =04 б 0,5 , .

Значение ер=0,5 (по справочным графикам [55]).

Определяем площадь излучения

в щель между шибером, перекрывающим отверстие под

арками загрузочного кармана, и верхним обрезом бас­

260