2.5.9 Расчет расхода топлива и воздуха.

Расход топлива определяется по формуле:

(2.32)

где Q₁ - расход тепла на нагрев проволоки в зоне от t^Н = 250^С до t^К = 730°C, кДж/час;

Q₅ - расход тепла в окружающую среду теплопроводностью через кладку, кДж/час;

q₁ - физическое тепло, выделяемое при неполном сгорании единицы топлива, кДж/м³

q_В - физическое тепло воздуха, поступающего на горение едини­цы топлива, кДж/м³

q₂ - физическое тепло продуктов сгорания на выходе из зоны, кДж/м'³

q_B =L^'*С_В*t_В (2.32)

q_B = 4,76*1,3*400 = 2475,2 кДж/м³

Рассчитаем производительность печи [ ]:

G = V * q * а * 60 * k (2.33)

где V - скорость движения проволоки, 60 м/мин;

q - масса одного погонного метра проволоки;

а - количество нитей, 24;

k - коэффициент использования оборудования, 0,95

G = 60*0,024*24*60*0,95=1969,92 кДж/ч;

i^Н=127,7кДж/ч; i^K =467,9 кДж/ч

Q₁= 1969,92* (467,9-127,7) = 670166,8 кДж/ч

q₂ = V'_ОБЩ*С_В*t_В (2.34)

q₂ = 6,74*1,52*900 = 9261,36 кДж/м³

2.5.10 Определение потерь тепла кладкой печи

Определение потерь тепла кладкой печи выполняем по следующим расчетам:

Длина печи 1 =31,4м

Ширина печи в = 2м

Высота печи h = 0,5м

Количество слоев 2

Температура печи 900°С

Температура наружной поверхности 20°С

Толщина первого слоя кладки S_ПЕР= S_ЗАД = S_БОК= S_СВОД = S_ПОД=115 мм

Материал - легковес шамотный ШЛ-1,0, теплопроводность при t=0°С а = 0,35; коэффициент прироста теплопроводности за t°C b = 0,00035

Толщина второго слоя кладки S_ПЕР= S_ЗАД = S_БОК= S_СВОД = S_ПОД=115 мм

Материал - шамот ультралегковес ШЛ-0,4, теплопроводность при t=0°C а = 0,1; коэффициент прироста теплопроводности за t°C b = 0,00021

Потери тепла через боковые стенки:

Внутренняя площадь стен F_BH1=l*h=31*0,5=15.5 м²

Внешняя площадь:

F_Н1=(l+S_ПЕР+S_ЗАД)*(h+S_СВОД+S_ПОД) (2.35)

F_Н1= (31,4+0,115+0,115) * (0,5+0,115-0,115) =23,09 м²

Среднее геометрическое значение:

F=F_Н1*F_ВН1 (2.36)

F = м²

Принимаем температуру наружной стенки печи 60°С.

₁= а + b*t (2.37)

₁= 0,35 + 0,00035*20 =0,357 Вт/м*К

R₁=0,115/(0,357*18,8)=0,02

Для второго слоя: F_BH2 = F_Н1 = 23,09м²

F_Н2= 23,09м²

₂= 0,1 +0,00021*20 = 0,104 Вт/м*К

R₂=0,115/(0,104*22,8)=0,04

Суммарное значение теплового сопротивления:

R=R₁ + R₂ = 0,02+ 0,04 = 0,06

Так как печь двухслойная, то наружная поверхность боковой стены имеет площадь F_Н2= 23,09 м²

Мощность тепловых потерь определяется по формуле:

Вт

Находим температуры:

t_H1= 900-13858,3*0,02=623°С

t_СР1=(900+623)/2=762°С

t_H2 = 623-13858,3*0,04=69°С

t_СР2=(762+69)/2=416°С

Температура наружной стенки печи получилась 69°С, так как температура была принята 60°С, то / t/ = /60-69/ = 9°С < 10°С, что удовлетворяет условиям.

Потери тепла через под печи считаются аналогично:

F_ВН1=В * а (2.38)

F_ВН1 = 2*31,4=62,8 м²

F_Н = 70,5м²

₁= 0,357 Вт/м*К;

R₁=0,014

Для второго слоя кладки: F_BH2= F_Н1 = 70,5м²

₂= 0,104 Вт/м*К;

R₂ = 0,017; R = 0,031;

N = 27500 Вт

t_H1= 900-27500*0,01=625°С

t_СР1=(900+625)/2=763°С

t_H2= 625-27500*0,017=158°С

t_СР2=(625+158)/2=392°С

Считаем второй цикл:

₁= 0,62 Вт/м*К; R₁ = 0,003; ₂= 0,18 Вт/м*К; R₂ = 0,009;

R = 0,012; N = 67692,3 Вт

t_H1= 697°С

tcp₁ = 799°С

t_H2=189°C

tcp₂ = 443°С

Считаем третий цикл:

₁= 0,63 Вт/м*К; R, = 0,002; ₂= 0,19 Вт/м*К; R₂ = 0,009;

R = 0,011; N = 80000 Вт

t_Hl =740°С

tcp₁= 820°С

t_H2=100C

tcp₂ = 420°С

/t/ = /10-100/<10°С, что удовлетворяет условиям, расчет потерь через под печи закоп­чен.

Расчет потерь тепла через переднюю стенку:

F_BH = В * h = 2 * 0.5 = 1 м²

F_Hl = 1,63 м²

F₁ = 1,28м²

₁=0,357 Вт/м*К; R, = 0,25

Для второго слоя:

F_ВН2= F_H2 = 1,63 м²

₂= 0,104 Вт/м*К; R₂ = 0.68; R = 0,93; N = 928 Вт

t_Hl = 698°С

tcp₁= 814°С

t_H2=66C

tcp₂ = 440°С

Второй цикл расчета:

₁= 0,63 Вт/м*К; R₁ =0,14; ₂= 0,19 Вт/м*К; R₂ = 0.37;

R = 0,51; N=1625 Вт

t_Hl = 702°С

tcp₁= 816°С

t_H2=100C

tcp₂ = 458°С

Третий цикл:

₁= 0,64 Вт/м*К; R₁ = 0,14; ₂= 0,2 Вт/м*К; R₂ = 0,35;

R = 0,49; N= 1685 Вт

t_Hl = 694°С

tcp₁= 812°С

t_H2=104C

tcp₂ = 458°С 

/t/= /100-104/ < 10°C, расчет закончен

Q₅ = N_ПОД + N_CBO;i+ 2N_БОK + 2N_CTЕН (2.39)

Q₅=67692,3+67692,3+2*13858,3+2*928=164957,2Вт = 592196,3 кДж

Расход топлива рассчитывается по формуле 2.32:

B'=B*L' (2.40)

B'= 57*4,76=271,32 м³/ч

В'п.г. = В * V'дым (2.41)

В'п.г. = 57*6,77=385,89 м³/ч

B^"_B = B*L^" (2.42)

B^"_B =271,32 *1,16 = 314,73 м³/ч

B^"_ГГ. = B^'_ГГ * V"дым (2.43)

B^"_ГГ = 271,32 *1,65=447,68 м³/ч = 0,12 м³/с

Расход воздуха: В_В = B^"_B =314,73 м³/ч