3.2 Тепловой баланс туннельной печи за 1 ч работы

Часовой приход тепла

1. От сгорания топлива

q₁ = Q_н^рВ_ч , (17)

где В_ч – расход природного газа за час.

q₁= В_ч · 35500 кДж/ч,

2. С воздухом, поступающим на горение,

q₂ = B_чV_вc_вt_в (18)

где с_в - теплоемкость воздуха, при t_в = 200 °С, с_в = 1,297 кДж/м³·°С;

V_B -объем воздуха для горения 1 м³ топлива, из расчета горения V_В = 11,28 м³.

q₂= В_ч 11,28 · 1,297 · 200 = В_ч · 2926 кДж/ч

Теплосодержанием топлива в расчете пренебрегаем.

Часовой расход тепла.

А. Полезный расход тепла на обжиг:

1. На химические реакции в материале

q₁' = q_ч′′ · %Al₂O₃ · 0,01q_хим, (19)

где q_ч^′′ – производительность печи по абсолютно сухому весу, кг/ч;

q_хим — расход тепла на химические реакции дегидратации глины,

q_хим = 2900 кДж на 1 кг А1₂0₃.

Производительность печи по абсолютно сухому весу

(20)

где п.п.п. — потери при прокаливании, которые составляют 8%,

w – влажность сырца (w = 10%),

кг/ч.

q₁'= 6413 · 30 · 0,01 · 0,7 · 2900 = 2814666 кДж/ч

Химические реакции протекают только в глинистом веществе керамиче­ской массы, что учтено коэффициентом 0,7, так как масса состоит из 70% глины.

2. На нагрев материала до конечной температуры обжига:

q₂^′ = q_чc_м(t_k – t_н), (21)

где q_ч – производительность печи, 5900кг/ч;

с_м - теплоемкость обожженного материала, с_м = 1,137 кДж/кг· °С.

q₂^′= 5900 · 1,137·(1100- 20) = 7244964 кДж/ч

Б. Потери тепла.

3. Потери тепла с уходящими газами

q₃^′ = B_чV_газc_газt_yx.гaз , (22)

где V_газ – объем газа, м³;

c_газ – теплоемкость уходящих газов, кДж/кг· °С.

q₃^′ = В_Ч ·16,3 · 1,37 · 300 = В_Ч·6699 кДж/ч

4. Потери тепла поверхностью печи во внешнюю среду

q₄^’ = α_сум (t_cp·см – t_в)F · 3,6 кДж/ч, (23)

Определяем поверхность боковых стен и перекрытия печи.

Длина печи 104,5м, высота печи 3,27м, ширина по наружным размерам 3 м.

F = 2 · 3,27 · 104,5 + 3 · 104,5 = 996,93 м ²

Суммарный коэффициент теплоотдачи при средней температуре поверхно­сти печи 40 °С равен α_сум = 11,16 вт/м ²·°С;

q₄^’ = 11,6 · (40- 15) · 996,93 · 3,6 = 1001316 кДж/ч

5. Расход тепла на нагрев футеровки вагонеток

q₅^′ = G_фn_чс_ф(t_к.ф. – t_н.ф), (24)

где G_ф - масса футеровки на одной вагонетке, G_ф = 1700 кг;

n_ч - число вагонеток, поступающих за час в печь;

с_ф - теплоемкость футеровки вагоне­ток, с_ф = 0,9 кДж/кг·°С;

t_н.ф - температуру футеровки вагонеток при входе в печь, °С;

t_к.ф. - конечная максимальная температура футеровки, °С.

q₅^′ = 1700 · 1,15 · 0,9 · (700 - 40) = 1161270 кДж/ч

6. Потери тепла на испарение влаги из материала и перегрев водяных паров

q₆^’= q_ч"·ω/100·(2487 + 1,96 t_ух.газ.), (25)

где q_ч" – производительность печи по абсолютно сухому весу, кг/ч;

w – влажность сырца (w = 10%);

t_ух.газ – температура уходящих газов, °С.

q₆^’= 6413 · 10/100 · (2487 + 1,96 · 300) = 1971998 кДж/ч

7. Потери тепла с химическим недожогом топлива принимаем 2% от теп­ла, выделенного при горении топлива,

q₇^’ = B_ч · Q_H^p · q₃ · 0,01 = B_ч · 35500 · 2 · 0,01 = B_ч · 710 кДж/ч

Уравнение баланса тепла

35500В_ч +2926В_ч = 2814666 + 7244964 + 6699В_ч + 1001316 + 1161270 + +1971998 + 710В_ч.

Отсюда расход природного газа за час:

В_ч =14194214/31017= 458 м ³/ч.

Удельный расход условного топлива:

кг/кг, или 9,4 % (26)

Таблица 2 – Сводная таблица баланса тепла туннельной печи

Наименование статей	Расход тепла
	кДж	%
Часовой приход тепла 1. От сгорания топлива 2. С воздухом, идущим на горение Всего:	162,6·105 13,4 · 105 176 · 105	92,38 7,62 100
Часовой расход тепла 1. На химические реакции 2. На нагрев материала 3. На испарение влаги и перегрев паров 4. Потери тепла с уходящими газами 5. Потери во внешнюю среду 6. На нагрев футеровки вагонеток 7. С химическим недожогом Всего	28,1 · 105 72,4 · 105 19,7· 105 30,7· 105 10· 105 11,6 · 105' 3,25· 105 175,75· 105	16 41 11,1 17,8 5,7 6,6 1,8 100

Термический к.п.д. печи

16 + 41 = 57%