Расчёт металлургической печи (стр. 5 из 7)
Выбираем трубы без изоляции.
Таблица 3
Тепловой баланс печи
| Статья | Приход тепла | Статья | Расход тепла | ||
| кВт | % | кВт | % | ||
| Химическое тепло топлива QxФизическое тепло воздуха QвТепло экзотермических реакций Qэ | 106930,716884,72919,16 | 84,3713,322,30 | Расход тепла на нагрев металла QмПотери тепла с окалиной QoПотери тепла с уходящими газами QУПотери через кладку QкПотери тепла излучением QлПотери с охлаждающей водой QбвНеучтённые потери Qбн | 36625,981071,630 61090,04 3771,3791435,846 20199,47 2540,670 | 28,89 0,84548,202,9751,13315,932,004 |
Всего 126734,6 100 126735,03 100
Невязка составляет – 0,00033%
Определим другие показатели.
Коэффициент полезного действия печи:
Удельный расход тепла:
Удельный расход условного топлива:
где Qу=29300 кДж/кг – теплота сгорания условного топлива.
Для дальнейших расчетов:
- расход воздуха:
- расход продуктов горения:
4. Расчёт керамического рекуператора.
Расход продуктов сгорания через рекуператор
; расход воздуха 
; температура воздуха на входе и на выходе соответственно 
и 
; температура продуктов сгорания на входе 
.Тепловой поток через поверхность теплообмена:
где k – коэффициент теплоотдачи;
Dt – средне логарифмическая разность температур между воздухом и продуктами сгорания;
F – поверхность теплообмена.
Уравнение теплового баланса с учётом утечек воздуха
,где h=0,95– коэффициент учёта потерь тепла в окружающую среду;
n=0,2 – доля утечки воздуха.
Из этого уравнения выражаем температуру продуктов сгорания на выходе из рекуператора:
где
- концентрация воздуха, =1,334 (кДж)/(м3×К).По формуле получим
.Определение коэффициента теплопередачи от продуктов сгорания к воздуху.
Согласно рекомендации [4] скорость продуктов сгорания и скорость воздуха при нормальных условиях равны соответственно
и 
.Продукты сгорания движутся внутри рекуператорных труб.
4.1Определение коэффициента теплоотдачи продуктов сгорания.
Теплоотдача конвекцией.
Температура, средняя по длине поверхности теплообмена:
.Число Рейнольдса:
,где
-скорость продуктов сгорания при 957,5°С;n-коэффициент кинематической вязкости при 957,5 °С;
dЭ–характерный геометрический параметр пространства, в котором происходит движение продуктов сгорания. При движении внутри рекуператорных труб dЭ = 0.144 м.
Коэффициент теплоотдачи конвекцией по рис.2.2[4]:
,Теплоотдача излучением.
Средняя температура стенки для входа по продуктам сгорания:
.Средняя температура стенки для выхода по продуктам сгорания:
.В рекуператоре прямоточное движение сред.
Эффективная длина луча:
.Эффективная степень черноты стенок труб рекуператора:
,где eСТ=0,8 – степень черноты шамотного огнеупора.
Парциальные давления газов численно равны их объёмным содержаниям:
.Произведения парциальных давлений на эффективную длину луча:
.Степени черноты газов определяем по графикам [4]:
1. Для входа, при 1000 °С:
;2. Для выхода, при 915 °С:
;3. Поправочный коэффициент:
.Значения коэффициента теплоотдачи:
1. Вход:
2. Выход:
Средний коэффициент теплоотдачи излучением:
.Суммарный коэффициент теплоотдачи:
.Определение коэффициента теплоотдачи воздуха.
Коэффициент теплоотдачи aВ=f(wB,O;tB) при tB=0,5×(
+ 
)=237°С по рис.2.4[4]: 
.Средняя температура стенки:
.Теплопроводность стенки при 597°С:
.Толщина стенки трубы:
.Коэффициент теплопередачи:
.4.2 Определение требуемой поверхности теплообмена.
Для определения величины поверхности теплообмена F необходимо использовать графическую зависимость Е=f(m,q) рис.2.1[4].Относительная температура воздуха q вычисляется по формуле:
,а комплекс m как:
,где С237В=С200+
1,31+0,01×(1,32-1,31)×37=1,3137 кДж/(м2×К) – теплоемкость воздуха при tВ=237°С [4].Из графика Е=0,5, тогда с учетом утечек воздуха поверхность теплообмена вычисляется:
.4.3 Определение размеров рекуператора.
Суммарная площадь проходного сечения труб:
,где a=1,1 – коэффициент, учитывающий неравномерность распределения продуктов сгорания по трубам рекуператора.
Площадь насадки рекуператора в горизонтальной плоскости:
,где SПС – проходное сечение одной трубы, отнесённое к 1м2 площади сечения насадки.
Ширина насадки рекуператора В=ВП – 1=9,6 – 1=8,6 м.
Число рядов труб в направлении, перпендикулярном движению воздуха:
,где S1=0,305 м – шаг размещения трубы по ширине печи.
Высот насадки рекуператора:
,где P=8,5 м3/м3 – поверхность теплообмена на 1м3 насадки для керамических рекуператоров.
Площадь проходного сечения для движения воздуха:
.Площадь проходного сечения воздуха по высоте одного ряда труб:
.Количество рядов труб по высоте одного горизонтального прохода:
.Число горизонтальных проходов по пути движения воздуха:
,