5. Тепловой баланс печи

Приход тепла

1. Тепло горения топлива:

, , (60)

где В – расход топлива, кг/с (м³/с).

2. Тепло, внесенное подогретым воздухом и топливом (газом):

, кВт. (61)

3. Тепло, выделившееся при окислении железа:

, кВт. (62)

Расход тепла

1. Полезное тепло на нагрев металла:

, кВт. (63)

2. Потери тепла с уходящими газами:

, кВт. (64)

3. Потери тепла теплопроводностью:

, кВт, (65)

где - средняя температура внутренней поверхности кладки, °С;

- температура окружающего воздуха, °С;

и - соответственно толщина огнеупорной кладки и изоляции, м;

и - соответственно коэффициенты теплопроводности огнеупорной кладки и изоляции при средней температуре слоя, (приложение 10);

- коэффициент конвективной теплоотдачи от стенки к окружающему воздуху ( );

F_кл – площадь поверхности кладки, м².

Потери тепла теплопроводностью определяются как сумма потерь свода и стен сварочной и методической зон:

, кВт, (66)

где и - соответственно потери тепла теплопроводностью через стены и свод в методической зоне кВт;

и - соответственно потери тепла теплопроводностью через стены и свод в сварочной зоне, кВт;

1,2 – коэффициент, учитывающий повышение потерь тепла через швы кладки.

Средняя температура внутренней поверхности кладки определяется следующим образом.

Сварочная зона

Средняя температура поверхности металла в сварочной зоне:

, °С. (67)

Находим параметр Ф:

. (68)

Безразмерные температуры:

; . (69)

Средняя температура внутренней поверхности кладки , °С.

Методическая зона

Средняя температура поверхности металла в методической зоне:

, °С. (70)

Средняя температура газов в методической зоне:

, °С. (71)

Находим параметр Ф:

(72)

Безразмерные температуры:

(73)

Средняя температура внутренней поверхности кладки , °С.

Тепловые потери, например, через свод в сварочной зоне рассчитываются следующим образом.

Температура на границе слоев огнеупора и изоляции:

, °С. (74)

Средняя температура слоя огнеупора (динаса):

, °С. (75)

Средняя температура слоя изоляции:

, °С. (76)

Коэффициент теплопроводности динаса:

, .

Коэффициент теплопроводности изоляции (шамотный легковес):

, .

Потери тепла теплопроводностью:

, . (77)

Температура на границе слоев огнеупора и изоляции:

, °С (78)

не должна превышать максимально допустимого значения для материала изоляции.

Правильность принятых средних температур слоев проверяется по формулам:

, °С (79)

, °С (80)

Для практических расчетов можно считать допустимым расхождение между принятым значением средних температур и подсчитанным по формулам в пределах 20 %.

При больших расхождениях следует провести перерасчет, приняв в качестве исходных значений температур, подсчитанных по формулам.

4. Потери тепла через окна печи.

Потери тепла через закрытые окна печи

В сварочной зоне:

, кВт, (81)

где n – число окон;

- площадь окна м²;

S – толщина стенки в один кирпич м (S = 0,230 м);

λ – коэффициент теплопроводности материала окна при , .

В методической зоне расчет аналогичный.

Потери тепла излучением через открытые окна

В сварочной зоне через окно выдачи площадью D·h_выд м²,

, (82)

где – коэффициент диафрагмирования (при толщине лобовой стенки 690 мм и высоте окна 500 мм можно принять ).

Аналогично определяются потери тепла через окно посада в методической зоне, вместо T_св в формулу следует подставить T_ух.

Окончательно имеем

, кВт. (83)

5. Потери тепла с окалиной

, кВт, (84)

где m=1,38.

6. Потери тепла с охлаждающей водой можно принять в размере 10% от Q₁+Q₂, кВт

, кВт. (85)

7. Неучтенные потери принимаются в количестве 10 % от общих потерь тепла

, кВт. (86)

Приходные и расходные статьи теплового баланса сводятся в таблицу 5.

Таблица 5. Тепловой баланс печи

Статья	Приход		Статья	Расход
	тепла			тепла
	кВт	%		кВт	%
1. Тепло горения топлива			1. Полезное тепло на
2. Тепло, внесенное подогретым			нагрев металла
воздухом и топливом (газом)			2. Потери тепла с
3. Тепло, выделившееся при			уходящими газами
окислении железа			3. Потери тепла
Итого:			теплопроводностью
			через кладку
			4. Потери тепла через
			окна печи
			5. Потери тепла с
			окалиной
			6. Потери тепла с
			охлаждающей водой
			7. Неучтенные потери
			Итого:

Приравняв приходные и расходные статьи теплового баланса, определяют секундный расход топлива B, кг/с (м³/с):

. (87)