7.2.3 Втрати теплоти через кладку печі

Якщо відома зовнішня температура кладки, то втрати теплоти шляхом теплопровідності через зведення і стіни для періодично діючих печей визначається за формулою:

(43)

де - зовнішня поверхня кладки,

- коефіцієнт теплопередачі від зовнішньої поверхні стінок в навколишнє середовище, Вт/( ), (см. табл. 7.1);

- температура зовнішньої поверхні стінки, ;

- температура навколишнього повітря, (приймаємо = 20 );

– час періоду роботи печі.

Таблиця 7.1

Сумарний коефіцієнт теплопередачі Вт/( )

Елемент кладки	Температура кладки,
	30	40	60	80	100	120	140	130	180	200
Свод	11,2	12,6	14,1	15,2	16,8	18,1	19,3	20,5	21,6	22,9
Стінка	9,1	10,3	11,9	13,1	14,3	15,4	16,5	17,7	18,8	20,0
Пол	7,7	8,4	9,7	10,9	11,8	12,9	14,0	15,1	16,1	17,3

Для печей безперервної дії втрати теплоти через кладку визначають за

формулою:

(43)

де – сума теплових опорів вогнетривких і теплоізоляційних частин кладки (визначення );

- температура внутрішньої поверхні кладки, ;

- температура навколишнього повітря (20 );

0,05 – тепловий опір при передачі тепла від зовнішньої стінки печі до навколишньому повітрю ;

.

Втрати теплоти через вікна, закриті заслінками, визначають окремо, тому що товщина футеровки заслінок відмінна від товщини стінки печі.

Якщо розміри вікна (axb), то розрахункова площа вікна в :

(44)

Тоді втрати тепла через вікна, закриті заслінками:

(45)

де – час на протязі якого вікно закрите.

При визначенні втрат тепла через під поступають таким чином: якщо піч встановлена ​​безпосередньо на фундамент, то втрати тепла через під складають 10 ... 20

втрат через інші елементи кладом.

Таблиця 7.2

Втрати тепла

Материал і товщина футеровки	Температура внутрішньої поверхні футеровки,
	400	500	600	700	800	900	1000	1100	1200
Шамот 116мм	2340	3060	3910	4860	5940	-	-	-	-
Шамот, диатоміт, 230 мм	1440	1870	2340	2880	3490	4180	5010	5960	6960

(46)

Якщо піч спирається не на фундамент, а на стійки, то розрахунок втрат через під аналогічний розрахунку теплових втрат стінки.

7.2.4 Втрати тепла випромінюванням через відкриті вікна і отвори

(47)

де – площа відкритого вікна або отвори, ;

Ф – коефіцієнт діафрагмування, який визначається формою і розмірами отвору і товщини кладки печі (рис.7.1);

- час на протязі якого вікна відкриті, Ч;

- температура печі,

Рисунок 7.1 Коефіцієнти діафрагмування Ф при випромінювання через отвори:

1 – довгі смуги; а: b = 0

2 - прямокутники; а: b = 0,2

3 - прямокутники; а: b = 0,5

4 - квадрати; а: b = 1

5 - круги.

7.2.5 Витрати тепла на акумуляцію тепла кладкою

Ця стаття витрати враховується для печей періодичної дії.

Величина її залежить від обсягу, щільності, теплоємності кладки і різниці температур на початку і наприкінці її нагрівання. Втрати тепла на акумуляторну

кладку:

, кДж/період (48)

Где V – об’ем кладки, ;

- питомі теплоємності кладки, кДж/кг ;

– середні температури кладки на початку і наприкінці розігріву;

– щільність кладки, кг/ .

При обчисленні статті витрати Q_акк скрутно визначити середню температуру кладки в кінці нагрівання. При розрахунках можна прийняти, що внутрішня поверхня невеликих камерних печей за період видачі виробів остигає на 100 ... 150 ° С. У цьому випадку середня температура шамотної стінки знижується на 50 ... 70 ° С.

Тому на нагрів 1 кг шамотної кладки ля доведення її до робочого стану витрачається 40 ... 65 кДж теплоти.

У розрахунках теплових балансів великих термічних печей з тривалими циклами операцій для визначення втрат теплоти (в кДж) на акумуляцію рекомендуються втрати розігрітій печі помножити на поправочний коефіцієнт К, який залежить від товщини кладки і тривалості циклу і враховує акумуляцію теплоти кладкою (табл. 7.3).

, кДж/період (49)

Таблиця 7.3

Поправочний коефіцієнт втрат теплоти для печей періодично дії

Толвина кладки		Коефіцієнт К при циклі операції, мин.
Шамот	Ізоляція		10	20	60
115	-		1,0	1,0	1,0
	250		4,3	4,0	2,6
230	-		1,1	1,1	1,1
	125		3,3	3,0	2,0
	250		5,1	4,8	3,8
345	-		1,6	1,5	1,1
	125		4,4	4,0	2,9
	250		5,7	5,4	4,2

7.2.6 Тепло, що відходить через продукти горіння

, кДж/час (період) (50)

де - сумарна кількість пічних газів, що вибиваються через відкриті вікна (щілини) печі;

- кількість продуктів горіння, яке утворюється при спалюванні одиниці палива при даному коефіцієнті витрати

- температура продуктів горіння, що йдуть з печі;

- середня теплоємність продуктів горіння.

7.2.7 Втрати через механічних втрат палива

кДж/час (період) (51)

- механічна втрата палива у відсотках;

- для рідкого палива 1%;

- для газоутворення палива 2 ... 3%; 

- для твердого палива 3 ... 5%.

7.2.8 Втрати теплоти з охолоджувальною водою

де - витрати воды, кг/год (період);

- початкова та кінцева температура води в охолоджуваній конструкції (відповідно 12 ... 25 і 40 ... 45 ° С).

7.2.9 Невраховані втрати

Зазвичай невраховані втрати приймають рівними 15 ... 20% від усіх статей витрати, за винятком втрат тепла з зникаючими продуктами горіння і витрати тепла на нагрівання металу. Прирівнюючи сумму прихідных статей балансу до суми статей витрат, знаходимо витрати палива В:

(53)

Для печей безперервної дії з балансу визначається часовий витрата палива Вт кг / година або для печей періодичної дії - витрата палива за період, звідки визначається часовий витрата палива:

, (кг/год) (54)

де - тривалість нагріву, год.

Для форсування роботи печі паливоспалювальним пристрої вибирають, а повітряні і паливні магістралі, кабана, вентилятори, димарі, теплообмінні апарати та інше обладнання розраховують виходячи з максимальної годинної витрати палива в кг / год або

(55)

де к – коефіцієнт нерівномірності витрати палива (1,1 ... 1,2 для печей неперривного дії, 1,2 ... 2,0 - для печей періодичної дії).

Дані теплового балансу зводяться в табл.7.4.

Таблиця 7.4

Тепловий баланс

Прихід			Витрати
Статті приходу	кДЖ/час (період)	%		Статті витрат	кДж/час (період)	%
Всього		100		Всього

Після цього визначається питома витрата тепла, що дорівнює:

, кДж/кг (56)

Або в одиницях маси умовного палива

, кг ум. палива (57)

Визначивши часові витрати палива необхідно підібрати пальник (форсунки, топки) відповідної продуктивності і в необхідній кількості.

Визначення кількості пальників (форсунок, топок) і місць їх розташування проводиться відповідно з типом нагрівальної печі. Продуктивність окремих пальників визначається вже виходячи з кількості їх і загальної витрати палива. Основні розміри пальників (форсунок, топок) певної продуктивності наведені в атласі «Металургійні печі» та у відповідних Нормаль або можуть бути розраховані, виходячи з відомої продуктивності та обраної швидкості виходу газу й повітря (або газоповітряної суміші) з носика пальника.