Методична розробка на КП 2012
.pdf
R cp |
R m in |
|
0.0317 |
0.0079 |
Ом |
|
n' |
4 |
|||||
|
|
|
||||
де n=4 - кількість електродів встановлених а одному ряду.
Визначаємо робочу напругу між електродами
U |
|
Рm in Rcp 103 |
|
4699 .7 0.0079 10 |
3 |
|
104 В |
|
роб. |
|
|
|
|
|
|
||
3 |
3 |
|
||||||
|
|
|
|
|
||||
Визначаємо струм, який проходить через скломасу.
I |
|
U РОБ |
|
104 |
3280 |
А. |
СМ |
RСР |
0,0079 |
||||
|
|
|
|
|||
Визначаємо силу струму, який проходить через крайні електроди ряду:
IK ICM 
3 3280 
3 5675 А.
Визначаемо струм, що проходить через середні електроди:
IC 2 
IСМ 
3 2 
IK 2 
5675 11350 А
Визначаємо щільність струму приелектродного шару скломаси для крайніх електродів:
|
IK |
5675 |
2 |
|
||
Y |
|
|
|
|
12900 А/м |
. |
|
|
|
|
|||
k |
2 r |
2 3.14 0.05 |
1.4 |
|
|
|
|
|
|
||||
Визначаємо щільність струму приелектродного шару для середніх електродів:
|
I |
С |
11350 |
2 |
|
||
Y |
|
|
|
|
|
125795 А/м |
. |
|
|
|
|
|
|||
С |
2 |
r |
2 3.14 0.05 |
1.4 |
|
|
|
|
|
|
|||||
Проведений електричний розрахунок підтверджує, що обрана схема
розтащування електродів вірна, тому, що контролюємі параметри робочої напруги та щільності струму лежать у припустимих межах.
3.4Тепловий розрахунок регенератора
Метою цього розрахунку э визначення площі поверхні нагріву повітряного регенератору. Маючи обчислену площу поверхні нагріву визначають конструктивні розміри насадки регенератору (довжину, ширину і висоту).
Вихідні дані для розрахунку: об'єми теплоносіїв:
а) секундний об'єм повітря:
31
0 |
L/ |
; |
м3/с |
(3.72) |
П |
0 |
|
|
|
б)секундний об'єм димових газів: |
|
|||
0 |
|
д.г. |
;м3/с |
(3.73) |
д.г |
|
|
|
|
Значення теплоносіїв беруть з розрахунку горіння палива, |
- секундні |
|||
витрати палива, м3/с.
Для насадки регенератора застосовують вогнетриви:
-для низу насадки - шамот,
-для верха насадки - динас.
Розмір цегли: 300х150х65мм, 350Х150/75мм, розмір чарунок насадки регенераторів 150х150мм.
Розподіл температур у регенераторах приймаємо згідно схеми
TП / / |
|
|
|
|
Т / |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
д.г. |
TП/ 
Tд./г./
Рисунок 3.16 Розподіл температур у регенераторі.
TП/ - початкова температура повітря 50-1000С
TП// - кінцева температура повітря 900-12500С
TД/ ,Г. - початкова температура продуктів горіння, що входять у регенератор:
1350-15500С
TД//,Г, .-кінцева температура продуктів горіння, що виходять з регенератору. Визначаємо потік тепла, сприйманого повітрям у насадці регенератора
|
|
Ф |
0 |
T // |
C// |
T / |
С/ |
; кВт |
(3.74) |
|
|
|
П |
П |
П |
П |
|
П |
П |
|
|
де C/ |
,С// |
- питома теплоємність повітря при T / |
,T // . |
|||||||
П |
П |
|
|
|
|
|
|
|
П |
П |
Визначаємо тепловий потік, внесений у насадку продуктами горіння: |
||||||||||
|
Ф/ П,Г. |
0 |
T/ |
C/ |
|
;кВт |
|
(3.75) |
||
|
|
|
д.г. |
Д.Г. |
П.Г. |
|
|
|
|
|
Сп.г. – теплоємність газів; кДж/м3 0С Визначаємо тепловий потік, що виноситься з регенератора продуктами
горіння: |
|
|
|
Ф// П,Г. |
0,9 Ф/ |
Ф ; кВт |
(3.76) |
|
П.Г. |
П |
|
32
Визначаємо температуру продуктів горіння, що виходять із регенератора:
|
T |
// |
|
|
|
ФД// .Г. |
; |
0 |
С |
|
|
|
|
(3.77) |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
Д.Г. |
0 |
С// |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
Д.Г. |
П.Г. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
де CП// .Г. - розраховуємо в кДж/м3 0С, |
задаючись температурою 300-4000С |
|||||||||||||||
|
Складається таблиця теплового балансу регенератору та робиться перевірка |
||||||||||||||||
розрахунку. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблиця 3.6 Тепловий баланс регенератора |
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Кількість тепла |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Кількість тепла |
|
|
|
|
||
|
Прихід тепла |
|
|
кВт |
% |
|
|
|
Витрата тепла |
|
кВт |
|
% |
||||
|
З продуктами горіння |
|
|
Ф |
П.Г. |
100 |
|
|
|
На нагрівання повітря,ФП |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Віднесення із продуктами |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
горіння, Ф// П,Г. |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Втрати в навколишнє середовище, |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ф |
Ф/ |
Ф |
Ф// |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
о.с. |
П.Г. |
П |
П.Г. |
|
|
|
|
Разом: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Разом: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
00 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
00 |
Визначаємо площу поверхні нагріву насадки
Практикою проектування і експлуатації ванних скловарних печей встановленощо на кожен 1 м2 дзеркала скломаси у варильній частині печі повинно доводитися 20-25м2 площі поверхні нагріву насадки регенератора при використанні висококалорійного природного газу або рідкого палива, і 25-32м2 при використанні генераторного газу. При роботі ванних печей з підвищеним температурним режимом вказані нормативи декілька збільшують. Питома площа нагріву насадки залежить від типу насадки може складати:
- для насадки сполошними колодцями ( Каупера):
fпит |
|
4 |
|
; м2/м3, |
(3.78) |
( |
|
|
|||
|
|
S) |
|
||
-для насадки Сименса:
fпит |
|
2 |
1.5 |
S |
; м2/м3, |
(3.79) |
|
( |
S) |
|
h |
S |
|||
|
|
|
|
||||
де , м – товщина цегли для насадки,
S, м – розмір між цеглинами насадки, h, м – ширина цеглини насадки.
FНАС (20 30) FВ.Ч. |
(3.80) |
33
V |
Fнас |
; м |
3 |
(3.81) |
|
|
|
насадки |
fпит |
|
де F- площа насадки регенератора, м2
f – питома площа нагріву насадки, м2/м3. Визначаємо розміри регенераторів:
Ширина регенераторів повинна бути кратною розміру цеглини насадки, але не менше 0,5м і не більше 4 м.
Довжина визначається протяжністю фронту розташування пальників в продовжних стінах печі і досягає 30м.
Висота вертикальної насадки в сучасних, ванних печах - 5-8 м.
Для горщикових печей з нижнім полум'ям висота насадки регенератора складає 1,6-2,8 м, а на печах з верхнім полум'ям - 2-3м; довжина - відповідно
1,6-4 і 4-6 м і ширину - 0,6-1,5 і 1,5-3м.
3.5Розрахунок перерізу каналів і пальників
Мета цього розрахунку – визначити площу перерізу, а потім розміри площі делянок, по яких рухається повітря.
Повітря, що необхідне для горіння палива, подається через каналлюк. Потім він потряпляє до каналів,що повязані з регенератором, а з регенераторів подається до пальників, де зміщується з паливомця горюча суміш потрапляє до печі (рисунок 3.16)
Площа перерізу ділянок визначається по формулі:
|
|
VПt |
2 |
|
|
|
|
|
F |
|
|
; м |
|
|
(3.82) |
|
W |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
||
де V t |
- збільшення об'єму повітря при його нагріванні на шляху руху |
||||||
П |
|
|
|
|
|
|
|
для кожної ділянки: |
|
|
|
||||
|
V t |
V 0 |
(1 |
t |
) ;м3/с |
(3.83) |
|
|
|
||||||
|
П |
П |
|
273 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
де W- швидкість руху повітря в м/с
34
9 |
|
8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
1450 |
Е |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
/ / |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
T+100 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
в |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
/ / |
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
T+50 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
в |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
/ / |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
T+25 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
в |
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
/ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
T |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
д.г. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
/ / |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
T |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
д.г. |
|
воздух 20Ес |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Е |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
80 - 100Е |
|
|
|
|
|
|
40Е |
|
|
/ |
|
|
|
|
|
|
|
|
T |
|
|
|
|
|
|
|
|
60Е |
в |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
3 |
|
4 |
|
|
/ / |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
T- 25 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
д.г. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
/ / |
|
Е |
|
|
|
|
|
|
|
T- 100 |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
д.г. |
|
|
|
|
|
|
Рисунок 3.17 Схема руху повітря, потрапляючого у піч та руху продуктів палива, виходячих зпечі.
Послідовно розраховуються:
1.Площа перерізу повітряного люка клапана.
T-20 0C, W=2.5-3.5 м/с
2.Площа перерізу канала між клапаном і регенератором.
T= 40-60 0C, W=0, 5-2 м/с
Ширина каналу приймається рівній ширині насадки, висота каналу буде:
h |
F |
b |
; м |
|
(3.84) |
|
|
|
|
|
|
де b- ширина каналу. |
|
|
|
|
|
3.Площа перерізу та розміри підрегенеративного каналу. |
|
||||
T= 80-100 0C, W=0, 5-3,5 м/с |
|
||||
Загальна площа: |
рисунок 3.14 |
|
|||
F |
F |
F |
; м2 |
(3.85) |
|
|
|
1 |
2 |
|
|
h1=1/8·b; |
м2 |
(3.86) |
|||
F1=2/3·b· h; м2 |
(3.87) |
||||
F |
1 |
1 |
h |
b |
2 |
|
h |
|
F2 |
Рисунок 3.18 Площа перерізу та розміри підрегенеративного каналу
35
F2= F-F1; м2 |
(3.88) |
|||
h2=F2/b; м2 |
(3.89) |
|||
4.Площа та розміри шахт пальників. |
||||
T= Тп+25 0С W=2, 5-4 |
м/с |
|||
L |
|
F |
;м |
(3.89) |
ш |
|
|||
|
а |
|
||
|
|
|
||
a
Lш
Рисунок 3.19. Розрахунок розмірів шахти пальників.
5. Площа перерізу горизонтальних каналів пальників. T= Тп+500С W= 6-10 м/с
6. Площа перерізу та розміри вльотних вікон. T= Тп+1000С
Для печей з поперечним напрямком полум'я: W=Ввч.м/с, Для печей з подковоподібним напрямком полум'я :
W=Lв.ч. м/с
|
Fвл. |
2 |
F |
|
;м |
|
||
вл. |
п |
|
|
|
де п- кількість пальників, Висота вльотного вікна:
hвл. Fвл. м
В
де В - ширина вльоту.
(3.90)
(3.91)
7. Площа перерізу каналу, що відводить продукти горіння на димову трубу
T= Т//д.г.-1000С W= 1-5м/с
Об'ємний вихід димових газів при нормальних умовах приймається з вихідних
данних до розрахунку регенераторів: 0
д.г
36
3.6 Аеродинамічна перевірка розрахунку печі
Порядок розрахунку :
-визначаємо втрати тиску на здолання місцевих опорів. Втрати тиску на тертя не враховуємо, бо на невеликих ділянках вони незначні;
-Розраховуємо величину геометричного тиску в регенераторі – пальнику;
-Визначаємо запас тиску.
Вихідні данні для розрахунку:
-секундні об’ємні витрати повітря ( при н. у.) (див. вихідні данні до розрахунку регенераторів);
-температура повітря на окремих ділянках (рисунок 3.16)
1.Визначаємо втрату напору на кожній ділянці:
W |
2 |
t |
;Па |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
||||||
2 |
|
П |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
де ξ- коефіцієнт місцевого опору : |
|
|
||||||||
ξ -клапан- |
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
ξ -поворот у клапані- |
|
|
|
|
|
|
|
|
1.2-1.5 |
|
ξ -поворот каналу до регенератора - |
1.5-1 |
|||||||||
ξ -вхід у піднасадочний канал - |
|
0.3-0.5 |
||||||||
ξ -поворот та вхід у насадку |
|
|
|
|
|
1.5-2 |
||||
ξ -насадка розраховується за формулою: |
|
|||||||||
|
|
|
|
1.57 |
h |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
4 |
|
d |
нас |
|
||||
|
|
|
|
|
||||||
де d – гідравлічний діаметр чарунки насадки, дорівнює висоті насадочного елементу;
hнас – висота насадки регенератору, м
ξ -вихід з насадки- |
|
1.5-2 |
|
ξ -вхід у шахту- |
|
|
0.35-0.5 |
ξ -поворот у горизонтальний канал- |
0.3 |
||
ξ -звуження потоку- |
|
0.2-0.3 |
|
ξ -вліт у піч- |
|
|
0.5-1 |
Швидкість руху повітря на цій ділянці: |
|
||
W |
VПt |
;м/с |
|
F |
|
||
|
|
|
|
де VВt – секундний об'єм повітря при відповідній температурі:
VПt VП0 1 |
1 |
t |
; м3/с |
|
|
||||
273 |
||||
|
|
|
де t - температура повітря в 0С,
(3.92)
(3.93)
(3.94)
(3.95)
37
F - площа перетину даної ділянки в м2,
пt - щільність повітря при відповідній температурі
t |
0 |
|
273 |
;кг/м3 |
(3.96) |
|
п |
п t |
273 |
||||
|
|
|||||
де |
п0 = 1.293 кг/м3 |
Розрахунки заносимо в таблицю 6. Площа насадки вільного перерізу:
F L |
н |
B |
f |
с.с. |
; м2 |
(3.97) |
|
н |
|
|
|
де Lн -довжина насадки, м; Bн - ширина насадки, м;
fс.с. - площа вільного перерізу, м2/м2 fс.с. =0,421м2/м2
Таблиця 3.7 Місцеві опіри на шляху руху повітря.
Місцеві опори |
Vп0 ; |
T,0С |
Vпt ; |
F ; |
W ; |
пt ; |
|
W 2 |
|
м ; |
||
|
3 |
|
3 |
м2 |
м/с |
кг/м |
3 |
|
|
|
|
Па |
|
|
2 |
|
|
||||||||
|
м /с |
|
м /с |
|
|
|
|
|
||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|||
Вхід у клапан |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Поворот у клапані |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Поворот до |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
регенератора |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вхід у насадку |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Насадка |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вихід з насадки |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Поділ потоку |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вхід у шахту |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Поворот у |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
горизонтальний |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
канал |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Звуження потоку |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вліт у піч |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Разом: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1.Геометричний тиск :
|
|
г |
20 |
Tср 9,8Па |
(3.98) |
|
|
П |
П |
|
|
де |
Tср - щільність повітря при середній температурі на даній ділянці; кг/м3 |
||||
|
п |
|
|
|
|
|
20 |
-щільність повітря при 200С, рівна 1,2 кг/м3 |
|
||
|
п |
|
|
|
|
38
|
2 |
|
H |
|
H |
насад |
1 |
Н |
H |
поднас. |
|
H |
|
Рисунок 3.20 Розміри висоти підйому повітря де Н- висота підйому повітря, м
|
|
1 |
|
;м |
(3.99) |
|
1 |
насад. |
|
поднас |
|||
2 |
||||||
|
|
|
|
|
|
2 |
1,5 |
3,5м |
|
|
|
|
|
|
|
|
P |
|
РГ |
РГ |
Па |
(3.100) |
г |
|
1 |
2 |
|
|
Визначаємо запас тиску: |
|
||||
|
|
зап |
г |
м ;Па |
(3.101) |
Цей запас тиску у %: |
|
|
|||
|
|
|
|
100 % |
(3.102) |
г
зап
г
3.6 Розрахунок висоти та перерізу димовой труби
Мета розрахунку – визначити потрібні розміри димової труби для забеспечення виведення з печі димових газів за рахунок власної тяги.
Висота труби встановлюється по формулі:
|
|
заг |
|
; м |
|
(3.103) |
|
|
|
|
|
|
|
тр |
35 |
tср |
9.8 |
|
|
|
|
п |
д.г. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
де |
|
|
|
|
|
|
заг |
м |
з |
тр |
з ;Па |
(3.104) |
|
мвтрати тиску на місцеві опори руху димових газів, 40-280 Па,
ггеометричний тиск, затрачуваний на опускання димових газів, 70-75 Па,
39
тр |
втрата тиску на тертя, 20-30 Па, |
|
з1, 2-1,4
35 |
щільність димових газів при 350С |
|
|
|
||||||||||
П |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
tсс |
щільність димових газів при середній температурі в трубі. |
|||||||||||||
д.г. |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
t |
0 |
273 |
|
;кг/м3 |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
д.г. |
д.г. |
273 |
T |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
ср |
|
|
|
|
|
||
|
0 |
0 |
r |
0 |
|
r |
|
0 |
r |
0 |
r ; кг/м3 |
|||
|
д.г. |
CO2 |
CO2 |
|
H2O H2O |
N2 |
N2 |
O2 |
O2 |
|||||
|
|
|
0 |
|
|
|
кг/м2 |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
22.4 |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
де -молекулярна маса відповідного газу, а саме:
0 |
44 |
1,9642 кг/м2 |
0 |
|
18 |
0,8035 |
кг/м2 |
|
|
|
|
||||||
CO2 |
22,2 |
Н2 |
О |
22,4 |
||||
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
(3.105)
(3.106)
(3.107)
0 |
28 |
1,25 кг/м2 |
0 |
|
N2 |
22,4 |
О 2 |
||
|
||||
|
|
|
32 |
1,429 |
кг/м2 |
|
|
|||
22,4 |
|||
|
|
Для визначення середньої температури димових газів по трубі приймаємо висоту її 40-50м спад температури 0, 5-2,50С/м.
Tу ст. |
Tосн |
Tп |
Н , |
(3.108) |
тоді середня температура: |
|
|
||
T |
Tср |
Tу ст |
;0С |
(3.109) |
|
|
|||
ср |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Обчислити послідовно усі параметри (Рзаг, tср, |
д.г. ), знаходимо висоту димової |
|||
труби.
Площа перерізу та діаметр устя визначається по припустимій швидкості димових газів, вона дорівнює при власній тязі 3-5 м/с.
F |
Vд.г. |
м |
2 |
(3.110) |
|
|
|||
у ст |
W |
|
|
|
|
|
|
|
Діаметр труби:
Dу ст |
|
4 Fу ст |
|
;м |
(3.111) |
|
40