Потери тепла с охлаждающей водой по практическим данным принимаем равными 10 % от тепла, вносимого топливом и воздухом

4. Потери тепла с охлаждающей водой по практическим данным принимаем равными 10 % от тепла, вносимого топливом и воздухом

В кВт.

5. Неучтенные потери определяем по формуле

В кВт.

Уравнение теплового баланса

.

Откуда

=5,46 м³/с.

Результаты расчетов заносим в таблицу

Таблица 1. Тепловой баланс методической печи

Статья прихода	кВт (%)	Статья расхода	кВт (%)
Тепло от горения топлива . . . . . . . . Физическое тепло воздуха . . . . . . . . Тепло экзотермических реакций . . . . . . . . _____________________ Итого:	114114 (83, 82) 17948,06 (13, 18) 4080 (3, 00)   ________________________ 136142,06 (100, 0)	Тепло на нагрев металла . . . . . . . . . Тепло, уносимое уходящими газами Потери тепла теплопроводностью через кладку . . . . . Потери тепла с охлаждающей водой . . . . . . . . . . . Неучтенные потери __________________________ Итого:	59820,2 (43, 94) 56602,83 (41, 16) 3908,5 (2, 87) 13206,16 (9, 70) 2604,43 (2, 33) ________________________ 136142,06 (100,0)

Удельный расход тепла на нагрев 1 кг металла

 кДж/кг.

2.5 Расчет рекуператора для подогрева воздуха

Исходные данные для расчета: на входе в рекуператор =0^оС, на выходе =450^оС. Температура дыма на входе в рекуператор =1050^оС. Расход газа на отопление печи =5,46 м³/с. Расход воздуха на горение топлива  м³/с. Количество дымовых газов на входе в рекуператор  м³/с. Состав дымовых газов 10,6 % СО₂; 16,8 % Н₂О; 0,8 % О₂ и 71,8 % N₂.

Выбираем керамический блочный рекуператор. Материал блоков – шамот, марка кирпича Б-4 и Б-6. Величину утечки воздуха в дымовые каналы принимаем равной 10 %. Тогда в рекуператор необходимо подать следующее количество воздуха 29,8/0,9=33,1 м³/с.

Количество потерянного в рекуператоре воздуха

 м³/с.

Среднее количество воздуха

 м³/с.

Количество дымовых газов, покидающих рекуператор (с учетом утечки воздуха) равно

 м³/с.

Среднее количество дымовых газов

 м³/с.

Зададим температуру дымовых газов на выходе из рекуператора =650^оС. При этой температуре теплоемкость дымовых газов

,

^{_____________________________}

=1462 кДж/(м^3.К)

Теплоемкость дыма на входе в рекуператор (=1050^оС)

^{_____________________________}

=1,538 кДж/(м^3.К)

Теперь  , где =1,3583 кДж/(м^3.К) – теплоемкость воздуха при =650^оС.

Решая это уравнение относительно , получим =651,3^оС651^оС.

В принятой конструкции рекуператора схема движения теплоносителей – перекрестный ток. Определяем среднелогарифмическую разность температур для противоточной схемы движения теплоносителей

;

^о.

Найдя поправочные коэффициенты

и ,

, тогда ^оС.

Для определения суммарного коэффициента теплопередачи примем среднюю скорость движения дымовых газов =1,2 м/с, среднюю скорость движения воздуха =1,5 м/с.

Учитывая, что эквивалентный диаметр воздушных каналов равен =0,055 м =55 мм, находим значение коэффициента теплоотдачи конвекцией на воздушной стороне

=14 Вт/(м^2.К).

Учитывая шероховатость стен, получим

 Вт/(м^2.К).

Коэффициент теплоотдачи на дымовой стороне находим по формуле

.

Учитывая, что гидравлический диаметр канала, по которому движутся дымовые газы равен =0,21 м, находим коэффициент теплоотдачи конвекцией на дымовой стороне

=6,4 Вт/(м^2.К),

или с учетом шероховатости стен

 Вт(м^2.К).

Величину коэффициента теплоотдачи излучением на дымовой стороне определяем для средней температуры дымовых газов в рекуператоре, равной

^оС.

Среднюю температуру стенок рекуператора принимаем равной

^оС.

Эффективная длина луча в канале равна

 м.

При =850,5^оС находим

=0,05; =0,035; =1,06.

.

При =537,75^оС, .

Учитывая, что при степени черноты стен рекуператора , их эффективная степень черноты равна , находим коэффициент теплоотдачи излучением

Вт/(м^2.К).

Суммарный коэффициент теплоотдачи на дымовой стороне равен

 Вт/(м^2.К).

При температуре стенки =537,75^оС коэффициент теплопроводности шамота равен

 Вт/(м^.К)

С учетом толщины стенки элемента рекуператора =0,019 м находим суммарный коэффициент теплопередачи по формуле

 Вт/(м^2.К),

где  и – соответственно основная поверхность теплообмена и оребренная, м².

При ,  Вт/(м^2.К).

Определяем поверхность нагрева и основные размеры рекуператора. Количество тепла, передаваемого через поверхность теплообмена, равно

 кВт.

По следующей формуле находим величину поверхности нагрева рекуператора

 м².

Так как удельная поверхность нагрева рекуператора, выполненного из кирпичей Б=4 и Б=6, равна =10,3 м²/м³, можно найти объем рекуператора

 м³.

Необходимая площадь сечений для прохода дыма равна

 м².

Учитывая, что площадь дымовых каналов составляет 44 % общей площади вертикального сечения рекуператора, найдем величину последнего

 м².

Принимая ширину рекуператора равной ширине печи, т. е. =10,9 м, находим высоту рекуператора

 м.

Длина рекуператора

 м.

2.6 Выбор горелок

В многозонных методических печах подводимая тепловая мощность (а следовательно, и расход топлива) распределяется по зонам печи следующим образом: в верхних сварочных зонах по 18 – 22%; в нижних сварочных зонах по 20 – 25% и в томильной зоне 12 – 18%.

Распределяя расход топлива по зонам пропорционально тепловой мощности, получим: верхние сварочные зоны по 1,09 м³/с; нижние сварочные зоны по 1,23 м³/с, томильная зона 0,82 м³/с.

Плотность газа 1,0 кг/м³, расход воздуха при коэффициенте расхода п=1,05 равен 5,46 м³/м³ газа.

Пропускная способность горелок по воздуху: верхние сварочные зоны  м³/с; нижние сварочные зоны  м³/с; томильная зона  м³/с.

Расчетное количество воздуха определяем по формуле:

;

верхние сварочные зоны

 м³/с;

нижние сварочные зоны

 м³/с;

томильная зона

 м³/с.

Заключение

 

Технико-экономическая оценка работы методических печей

Широкое применение методических толкательных печей вызвано тем, что эти печи обеспечивают достаточно высокую производительность при невысоком удельном расходе топлива, а также обеспечивают высокий коэффициент использования тепла в рабочем пространстве. Это объясняется наличием методической зоны.

Применение глиссажных труб с рейтерами повышает равномерность нагрева металла (без царапин и холодных пятен) и создает предпосылки для увеличения ширины и длины печи.

Однако все методические печи толкательного типа имеют недостатки, обусловленные невозможностью быстрой выгрузки металла из печи и трудностями перехода от нагрева слябов одного размера к нагреву слябов другого размера. Эти проблемы могут быть решены только при использовании методических печей с шагающим подом.

Список использованных источников

1. Кривандин В.А. Металлургические печи / В.А. Кривандин; профессор, доктор техн. наук. – Москва: Металлургия, 1962 г. – 461 с.

2. Кривандин В.А. Теория, конструкции и расчеты металлургических печей – 2 том / В.А. Кривандин; профессор, доктор техн. наук. – Москва: Металлургия, 1986 г. – 212 с.

3. Телегин А. С. Лебедев Н. С. Конструкции и расчет нагревательных устройств – 2-е издание переработанное и дополненное. Москва: Машиностроение, 1975 г. – 170 с.