9.2 Зонты козырьки
Зонты козырьки (рис.9.4) устанавливают над входными отверстиями печей, сушил и другого подобного им оборудования для удаления выбивающихся газов в момент загрузки и выгрузки технологического оборудования. При расчете количества воздуха, удаляемого зонтом козырьком, необходимо учитывать вид и режим работы технологического оборудования. Для пламенных печей и сушил, работающих на твердом, жидком или газообразном топливе, основной предпосылкой является то, что печь или сушило работают с избыточным давлением, под влиянием которого газ вбивается из печи по всей высоте загрузочного отверстия. При расчете зонта козырька определяют размеры приемного отверстия зонта и массовый расход удаляемой смеси продуктов сгорания и воздуха помещения.
Рис.9.4. Зонт – козырек у щелевого отверстия при выпуске из него продуктов сгорания.
Расчет выполняют в следующей последовательности:
1.
Определяют среднее давление
,
Па, в печи перед отверстием
,
(9.8)
т.е. 2/3 высоты печного отверстия работает на вытяжку.
2.
Определяют среднюю скорость
,
м/с выхода газов из печи при избыточном
давлении
,
(9.9)
где,
— коэффициент расхода загрузочного
отверстия, принимаемый равным 0,65.
3. По скорости выхода газов из печи, размерам печного отверстия и температуре газов в печи определяют критерий Архимеда:
,
(9.10)
где,
(здесь F
и S
— соответственно площадь и периметр
печного отверстия) ;
Тп
и Тв
— абсолютная температура соответственно
газов в печи и воздуха в помещении, К.
4. Определяют расстояние х, м на котором искривленная ось струи пересечется с плоскостью приемного отверстия зонта — козырька.
,
откуда
,
(9.11)
где, т коэффициент изменения скорость, который для данного случая истечения струи может быть принят равным 4; у расстояние до оси струи от плоскости всасывающего отверстия, м.
5. Определяют ширину вытекающего из печи газового потока на расстоянии х
,
(9.12)
где во ширина печного отверстия.
6. Ширина зонта принимается на 200 мм больше ширины печного отверстия, а вынос зонта должен быть не меньше l вх
l = х + 0,5вх (9.13);
7.
определяют массовый расход газов Gг,
кг/ч, выбивающихся из печи
;
(9.14)
8. Определяют массовый расход воздуха Gв , кг/ч, удаляемого через зонт из помещения
,
(9.15)
где, tсм температура смеси продуктов сгорания и воздуха, принимаемая в зависимости от способа удаления смеси за пределы цеха: при естественной вытяжке tсм = 200 0С, а при механической tсм = 160 0С.
9.3. Комбинированные зонты
Такие зонты применяют у печей, работающих на органическом топливе, т.е. когда требуется удаление из печей продуктов сгорания.
Конструктивно у печей предусмотрено отверстие для постоянного отвода продуктов сгорания, и дверца, открывающаяся на период загрузки и выгрузки деталей из печи (рис.II.6).
Количество продуктов сгорания и их температура принимается по технологическим данным, либо определяется расчетом (по формулам горения или приближенным эмпирическим).
Так, используя эмпирическую (приближенную) формулу, получим
Рис.9.5. Комбинированный зонт
,
(нм3/м3),
(9.16)
где
>
4000 ккал/м3
— низшая теплота сгорания.
Тогда объем продуктов сгорания
Lп = L/пBГ, м3/ч, (9.17)
где BГ — расход газа в печи, м3/ч.
Температуру продуктов сгорания, оС, можно приближенно рассчитать по формуле
,
(9.18)
где,
Сп
удельная объемная теплоемкость сгорания;
К
пирометрический коэффициент печи, К
0,8.
При наличии в конструкции нагревательной печи рекуператора температура продуктов сгорания, поступающих в комбинированный зонт, должна приниматься по технологическим данным, обычно на 300–400 оС ниже начальной температуры продуктов сгорания.
Удаляемая через зонт смесь газов и воздуха может выбрасываться в атмосферу системами естественной и механической вентиляции. Предпочтение обычно отдается естественной вентиляции как наиболее экономичной.
При удалении смеси газов и воздуха системами с естественным побуждением температура ее не должна превышать 300 оС, а при удалении с помощью вентиляторов, без водяного охлаждения принимается из условия их надежной работы не более 80 оС.
Достижение требуемой температуры обеспечивается увеличением объема воздуха, подсасываемого зонтом из рабочей зоны.
Массовый расход смеси можно определить по формуле:
,
(9.19)
где,
Вт
расход топлива, кг/ч;
коэффициент, учитывающий неполноту
сгорания топлива (
);
Qм
,Qокр
потери тепла с нагретым металлом и в
окружающую среду.
Вт
,
Вт
.
Количество газов, выделяющихся при сжигании топлива определяют по формуле
,
(9.20)
где
удельный расход воздуха, м3/кг;
коэффициент избытка воздуха в топке;
плотность воздуха, кг/м3.
Количество подсасываемого из помещения воздуха
Gв = Gсм – GF . (9.21)
Расчет габаритных размеров комбинированных зонтов аналогичен расчету зонтов–козырьков.