Лекция № 5. Общие принципы конструирования печей: тепловой баланс печи и определение расхода топлива.

Перед составлением теплового баланса составляют матери­альный баланс процесса. По данным материального баланса, для действующего агрегата составляют тепловой баланс, поз­воляющий оценить качество работы печи как теплового агрега­та. При конструировании печей тепловой баланс составляют для определения расхода топлива или электроэнергии, для чего предварительно делают расчет горения топлива и устанавлива­ют время нагрева или плавления материала и т. д. Ниже приве­дена методика составления теплового баланса топливной печи в целях определения расхода топлива.

Учитывая статьи прихода и расхода тепла и приравнивая их друг к другу, легко найти расход топлива.

Обычно статьи баланса тепла относят к единице времени - часу (печи непрерывного действия) или к периоду нагрева (пе­чи периодического действия), но иногда и к единице массы на­греваемых предметов.

Приход тепла от сжигания топлива в печах складывается из следующих статей, вт или кДж/ч:

Химическое тепло топлива ……………………………………….Q_x

Тепло, вносимое, подогретым воздухом………………………… Q_в

Тепло, вносимое подогретым топливом………………………… Q_т

Итого: ………………………………………………. Q_np

Статьи расхода тепла, вт или кДж/ч:

На нагревание и плавление материалов ……………………….. Q_{1 мат}

Тепло, уносимое шлаками………………………………………. Q_{1 шл}

Тепло технологических реакций .................................................. Q_{1 тех}

Тепло, уносимое отходящими газами .......................................... Q₂

Тепло от химической неполноты сгорания топлива…………... Q₃

Тепло от механической неполноты сгорания топлива ………… Q₄

Потери тепла через кладку теплопровод­ностью ……………… Q_{5 кл}

Поток тепла лучеиспусканием через откры­тые окна и щели… Q_{5 луч}

Тепло, уносимое выбивающимися газами через окна,

щели и кладку…………………………………………………… Q_{5 выб}

Тепло на нагревание тары (вагонеток, ящиков,

поддонов и т. д.) ………………………………………………… Q_{5 тр}

Тепло, уносимое водой, охлаждающей отдельные

элементы печи ­ ………………………………………………… Q_{5 охл}

Тепло на аккумуляцию тепла кладкой (учитывается

для печей периодического действия)…………………………… Q_{5 акк}

Итого: ………………………………………………. Q_pасх

Рассмотрим более подробно каждую из статей прихода и расхода тепла применительно к печам непрерывного действия.

А. Приход тепла

1. Тепло от горения топлива:

Q_x = BQ^р_н, вт или кДж/ч,

где B - расход топлива, кг/ч или м³/ч;

Q^р_н -теплота сгорания топлива, кДж/кг или кДж/м³.

2.Тепло, вносимое подогретым воздухом:

Q_в = Bс_b t_B α L^в₀

где с_в - средняя теплоемкость воздуха кДж/(м³ • град);

t_B - температура подогрева воздуха, °С;

L^в₀ - количество влажного воздуха, теоретически необхо­димого для горения топлива, м³/кг или м³/м³ (из рас­четов по горению топлива);

α - коэффициент расхода воздуха.

3.Тепло, вносимое подогретым топливом:

Q_T = Bc_Tt_T

где с_т - средняя теплоемкость топлива (газа), кДж/(м³ •град);

t_T - температура подогрева топлива, °С.