3. Тепловой баланс печей

Тепловой баланс представляет собой частное приложение закона сохранения энергии к процессам, происходящим в печи. С этой целью составляется равенство прихода тепла от различ­ных источников и расхода его на технологический процесс (на­пример, нагрев) и различные потери:

.

Приходная часть баланса складывается из следующих частей:

где — тепло, получаемое от сжигания топлива или преоб­разования электроэнергии в теплоту (приход тепла от затраченной технологической энергии);

— физическое тепло воздуха;

— физическое тепло топлива;

— тепло экзотермических реакций, не связанных с го­рением топлива.

Расходная часть баланса:

Где — полезно использованное тепло (на нагрев металла, плавку и т. п.);

— потери тепла с уходя­щими газами; от химической неполноты горения; от ме­ханической неполноты горения; в окружающее прост­ранство; на разогрев печи; на эндотермические реакции.

Таким образом, в развернутом виде уравнение имеет вид:

Расчет статей приходной части теплового баланса

I. Тепло, полученное от источника генерации:при сжигании топлива гдеВ-расход топлива,кг/с; -теплотворная способность топлива, кДж/кг;

при использовании электроэнергии где W — расход электроэнергии, ; — время, ч

2. Тепло, внесенное с подогретым воздухом:

,

где -теоретический расход воздуха на 1 Нм³/кг топлива, Нм³/Нм³; -коэффициент расхода воздуха;

,— теплоемкость и температура подогрева воздуха, соответственно и С.

3. Тепло, внесенное с подогретым топливом:

:где -теплоемкость и температура подогрева топлива.

4. Тепло, полученное от экзотермических реакций, рассчи­тывается в зависимости от того, какие реакции протекают в печи. Например, при нагреве металла под термообработку расчет производится по формуле:

,

где 5652 — суммарный тепловой эффект, получаемый при окис­лении 1 кг металла, кДж/кг;

6. Потери тепла на разогрев печи:

где - объем кладки, ; - ее плотность, ; - ее теплоемкость, ;

-температура кладки до и после нагрева, °С; - время разогрева, с.

7. Потери тепла на эндотермические реакции рассчитывают­ся так же, как и на экзотермические реакции:

.

Оценка эффективности работы печей

Различают несколько видов коэффициентов полезного дейст­вия печей:

Термический КПД, представляющий собой отношение по­лезно использованного тепла ко всему приходу тепла:

Эффективный КПД, представляющий собой отношение полезно использованного тепла к теплу, выделившемуся от сжи­гания топлива (или от превращения электроэнергии в теплоту): .

Эффективность работы печей оценивают также при помощи коэффициентов использования тепла и топлива: и

При эксплуатации топливоиспользующих устройств учиты­вается также удельный расход условного топлива: ^:где В-расход топлива,кг/с или Нм³/с; -теплотворная способность топлива,кДж/кг;G -производительность печи, кг/с.