1.Тепловой поток ,поступающий при сгорании топлива, кВт:
Ф1=QнХ,
где Qн-теплота сгорания топлива,кДж/м3;
Х- секундный расход топлива, м3/с.
Ф1=35200Х кВт.
2. Поток физической теплоты, поступающий с воздухом, кВт:
Ф2=VLcвtвХ,
где VL-расход воздуха для горения 1 м2 топлива,м3;
tв- температура нагрева воздуха в регенераторе-горелке˚,С;
св-удельная теплоемкость воздуха при температуре нагрева(данные взяты из приложения), кДж/(м3˚С).
Принимаем температуру подогрева воздуха в регенераторе1100˚С и повышение температуры в горелкена 50˚С. Тогда Ф2=10,26*1150*1,455=17150Х кВт.
Потоками физической теплоты топлива, шихты и боя пренебрегаем ввиду их незначительности.
Общий тепловой поток будет равен:
Фприх.=35200Х+17150Х=52350Х кВт.
Расходная часть
1.На процессы стеклообразования, кВт:
Ф1=ng,
где п- теоретический расход теплоты на варку 1 кг стекломассы, кДж/кг;
g- съем стекломассы, кг/с.
Так как состав стекла и шихты в расчете не учитываются, то по данным Крегера, можно принять расход теплоты на получение 1 кг стекломассы и продуктов дегазации равным 2930 кДж/кг:
g=70*1000/24*3600=0,81 кг/с;
Ф1=2930*0,81=2373 кВт ,
2.Тепловой поток, теряемый с отходящими из печи дымовыми газами, кВт:
Ф2=VДtДCДX,
Где VД -объем дымовых газов на 1м3 топлива, м3;
TД-температура уходящих из рабочей камеры дымовых газов, ˚С; принимается равной температуре варки
1500˚ С;
CД –удельная теплоемкость дымовых газов при их температуре, кДж/(м3*˚С).
Удельную теплоемкость продуктов горения подсчитывают как теплоемкость смеси газов:
сД=cСО2 rCO2+cH2O rH2O+cN2 rN2+cO2rO2,
где r-объемная доля компонентов газовой смеси;
с-теплоемкость газов, кДж/(м3*˚С);
СД1500=2,335*0,0880+1,853*0,172+1,444*0,722+ +1,529*0,0177=1,6 кДж/(м3*˚С).
Определяем тепловой поток:
Ф2=11,28*1500*1,6Х=27072Х кВт.
3. Тепловой поток, теряемый излучением, кВт:
Ф3= ( СоφF(Т1/100)4-(Т2/100)4)/1000.
Где Со- коэффициент излучения, равный 5,7 Вт/(м2*К4);
φ- коэффициент диафрагмирования;
F- площадь поверхности излучения, м2;
Т1иТ2- абсолютная температура соответственно излучающей среды и среды, воспринимающей излучение, К
а ) Излучение через загрузочный карман. Для расчета коэффициента диафрагмирования φ принимаем отверстие за прямоугольную щель высотой Н=0,2м, шириной равной ширине загрузочного кармана –1,7 м, толщиной арки δ=0,5 м.
Тогда
Н/δ=0,2/0,5; φ=0,4.
Рассчитаем площадь излучения:
F=1,7*0,2*2=0,68 м2 (так как загрузочных карманов два).
Принимаем температуру в зоне засыпки шихты t1=1400˚C,а температуру окружающего воздуха t2=20˚С.
Тогда
(Т1/100)4=78340 (Т2/100)4=73,7
Находим тепловой поток
Фа=(5,7*0,4*0,68(78340-73,7))/1000=121кВт.
б) Излучение во влеты горелок. Принимаем суммарную площадь влетов равной 3% площади варочной части:
F=50,68*0,03=1,5 м2.
Высоту влетов предварительно принимаем равной 0,4м; форма отверстия – вытянутый прямоугольник, размеры которого Н=0,4; δ=0,5:
Н/δ=0,8(φ).
Принимаем среднюю температуру в пламенном пространстве варочной части t1=1450˚С, а температуру внутренних стенок горелок t2=1350˚С. Тогда(Т1/100)4=44205 и (Т2/100)4=33215.
Определяем тепловой поток:
Фб=5,7*0,8*1,5(44205-33215)/1000=75,2кВт.
Общий тепловой поток излучением
Ф3=Фа+Фб=121+75,2=196,2кВт.
4. Тепловой поток, теряемый на нагрев обратных потоков стекломассы, кВт:
Ф4=(п-1)gcст(t1-t2),
где п- коэффициент потока, представляющий собой отношение количества стекломассы, поступающей в выработочную часть, к вырабатываемой; п= 3,5;
сст-удельная теплоемкость стекломассы, кДж/(кг*˚С);
t1 и t2 –температура соответственно прямого и обратного потоков стекломассы 1350 и 1250˚ С;
сст=0,1605+0,00011tст=0,3ккал/(кг*град)*4,19=1,26кДж/ /(кг*˚С);
Ф4=(3,5-1)0,81*1,26*100=255,15 кВт.
5.Тепловой поток, теряемый в окружающую среду через огнеупорную кладку, кВт:
Ф5=(tвн - tв/∑ δ/λ+1/α2)*F,
где tвн- температура внутренней поверхности кладки, ˚С
tв- температура окружающего воздуха,˚ С;
δ-толщина кладки, м;
λ-теплопроводность огнеупора данного участка, Вт/(м*˚С);
α2-коэффициент теплоотдачи от наружной стенки окружающему воздуху, Вт/(м2*˚С).
Если принять
(tвн - tв/∑ δ/λ+1/α2=q,
то формула теплопередачи примет вид, кВт:
Ф5=qF.
Плотность теплового потока выбираем по таблице, в зависимости от температуры внутренней поверхности кладки и термического сопротивления ее r=Σδ/λ; при двуххслойной стенке
r=δ1/λ1+δ2/λ2 ,
Рассчитываем площади поверхностей, ограждающих печь. Принимаем средние размеры варочной части:
по длине бассейна
7,8+0,12=7,92м;
по ширине бассейна
6,5+0,4=6,9м,
по длине пламенного пространства
8+0,4/2=8,2м;
по ширине пламенного пространства
6,62+0,4=7,02м,
где 0,4м – торцовой и боковых стен пламенного пространства.
1) Площадь дна
Fдна=Fв.ч.+ Fз.к. ,
К площади варочной части добавляют площадь дна загрузочного кармана, т.е.
Fв.ч.=7,92*6,9=54,6м2 ;
Fз.к.=6,9*1,6=11,04м2;
Fдна=54,6+11,04=65,64м2.
2) Площадь стен бассейна. Верхний F1 и средний F2 ряды имеют одну и ту же площадь:
F1, F2 =(7,92+1,6)*0,6*2+6,9*0,6=11,42+4,14=15,56 м2.
Складываем площади двух продольных и поперечной стены с учетом площади продольных стен загрузочного кармана.
Нижний ряд F3
F3=(7,92+1)*0,4*2+6,9*0,4=9,89 м2.
3) Площадь стен пламенного пространства
Fп.п.=2Fпрод.+Fторц.-Fвл.
Принимаем предварительно высоту стены пламенного пространства равной 1 м.
Fпрод.=8,2*1=8,2 м2.
Площадь Fторц. Определяют по эскизу.
Определяем площади F1,F2,Fк: при этом Fторц.=F1+F2-2Fк.
Где F1,F2 и Fк – площадь сегмента, прямоугольника и под арками загрузочных карманов.
Для определения площади сегмента применяем упрощенную формулу:
Fсегм. =2/3bf,
где b-длина хорды;
f-стрела подъема свода, равная 1,02м.
Тогда
Fсегм.= F1=2/3*7,02*1,2 =5,76м2;
6.Обоснование выбора печестроительных материалов.
Выбор огнеупоров для кладки стекловаренных печей определяется их химическим составом и свойствами, а также химическим составом стекломассы и зависит от конструкции и режима эксплуатации печей.
Для кладки основных элементов стекловаренной печи использованы следующие огнеупорные материалы: