4. Расчет подины

Внутренняя поверхность рабочего слоя подины копильника контактирует с основным расплавом. При высоте расплава 1,078м и падении его температуры по глубине 105 град./м находим температуру расплава на поверхности рабочего слоя подины:

По табл. 8.3[2] и табл. 3.7. [1] выбираем в качестве рабочего форстеритовый огнеупор со следующими свойствами:

Толщину рабочего слоя принимаем равной 0,23 м.

Поскольку =110 ºС, по таблице 3.13.[1] определяем плотность теплового потока от наружной поверхности подины к слою огнеупорного бетона фундамента:

Вт/м²

Определяем температуру наружной поверхности рабочего слоя

800ºС

Вт/(м·К)

Определяем уточненное значение :

= =886,7 ºС

Сопоставляем расчетное значение с принятым значением :

Так как относительная погрешность расчета больше допустимой (5%), то проводим новую итерацию, положив :

Сопоставляем последующее приближение с предыдущим :

Окончательно принимаем:

Для обеспечения механической прочности и герметичности подины в качестве материала второго слоя по приложению 13 [1] выбираем шамотный огнеупор ШВ со следующими рабочими свойствами:

=1250…1400 ºС

Принимаем толщину слоя шамота =0,26 м (4 кирпича на плашку) и определяем температуру наружной поверхности слоя шамота Т₂. Для этого задаем и определяем значение :

Вт/(м·К)

Уточняем значение Т₂:

= 599,2 ºС

Сопоставляем расчетное значение с принятым значением :

Так как относительная погрешность расчета больше допустимой (5%), то проводим новую итерацию, положив :

Сопоставляем последующее приближение с предыдущим :

Окончательно принимаем:

Для обеспечения заданной температуры наружной поверхности подины t_под=110ºС между наружной поверхностью второго слоя подины и поверхностью огнеупорного бетона фундамента необходимо положить дополнительный теплоизоляционный слой. Для этого по приложению 15[1] принимаем диатомитовую обожженную крошку в засыпке со следующими рабочими свойствами:

= 900 ºС

Определяем толщину слоя теплоизоляции:

=0,074 Вт/(м·К)

Проверяем правильность расчета, определяя значение плотности теплового потока, переносимого через сконструированную многослойную подину:

;

Проверяем степень расхождения с принятым в расчетах значением q:

Суммарная толщина подины:

5. Расчет процесса сжигания топлива при заданных температурных условиях печи.

5.1 Расчет горения топлива.

Определяем режим сжигания мазута, если необходимо получить продукты сгорания при температуре 1617 ⁰ С. Состав мазута (в массовых процентах): W^p = 8; A^p = 23; C^p = 55,2; H^p = 3,8; S^p = 3,2; N=1; O^p = 5,8

Теоретически необходимый расход воздуха для полного сжигания 1 кг. мазута равен:

Теперь определяем действительный расход воздуха:

Определяем теоретический выход продуктов сгорания:

Определяем действительный выход продуктов сгорания:

Определяем состав продуктов сгорания:

Определяем низшую теплоту сгорания рабочего топлива:

Определяем удельную энтальпию продуктов сгорания при заданных условиях сжигания топлива и отсутствие предварительного подогрева топлива и воздуха (при i_t =i_в=0)

Определяем калориметрическую температуру горения, соответствующую заданной по условию действительной температуре горения:

По приложению 8 (см. список литературы 1) определяем удельную энтальпию компонентов продуктов сгорания при калориметрической температуре:

а затем удельную энтальпию продуктов сгорания расчетного состава при калориметрической температуре:

Расчетом установлено, что Это значит, что обеспечить заданную температуру продуктов сгорания можно только при условии ввода в зону горения дополнительного подогрева тепла.

. Необходимая температура подогрева воздуха:

Q= V · ( - )= кДж/м³

i_в = кДж/м³

По приложению 8 (см. список литературы 1) находим температуру воздуха соответствуещее этому значению:

T_B=385.6 ⁰C

Для достижения заданной температуры продуктов сгорания сжигание мазута, необходимо проводить в воздухе подогретом до Т_В=318.7 ⁰С.

5.2. Расчет теплового баланса.

Потери тепла в окружающую среду через ограждения копильника

Площадь стен над уровнем расплава

м²;

Площадь стен под уровнем расплава

м²;

Площадь пода

м²

Площадь свода

м²;

Потери тепла в окружающую среду:

кВт;

По приложению 8 (см. список литературы 1)

= +

кДж/м³;

кДж/м³;

кДж/м³;

кДж/м³;

=1,055 м³/ кг;

=5,765 м³/ кг;

=0,638 м³/ кг;

0,706 м³/ кг;

кг/с

B=540 кг/ч;

Тепловой баланс

Расчет статей баланса.

кВт;

кВт;

кВт;

Q_В=0,15*512,5*7,28=559,65 кВт