Часть 3. 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

=97,55 м²;

Площадь свода

м²;

Потери тепла в окружающую среду:

=885872,21 Вт;

885,87 кВт;

Расход топлива

,

где B – расход топлива, м³/с или м³/ч

По приложению 8 [1]:

= +

=2867,94 кДж/м³;

=1772,43 кДж/м³;

=2215,03 кДж/м³;

=1877,87 кДж/м³;

=1,013 м³/ м³;

=8,713 м³/ м³;

=2,177 м³/ м³;

0,302 м³/ м³;

= =

=1944,91 кДж/м³;

=0,072 м³/с=259,2 м³/ч;

Тепловой баланс

Расчет статей баланса.

кВт;

кВт;

кВт;

Q_ФВ=0

Таблица 1. Тепловой баланс печи.

Приход тепла				Расход тепла
№ статьи	Статья	Q, кВт	%	№ статьи	Статья	Q, кВт	%
1	Химическое тепло топлива		100	1	Тепло в окружающую среду		34,12
				2	Тепло отходящих газов		65,82
				3	Невязка баланса	1,47	0,06
Всего			100	Всего			100

Часть 4. Расчет сожигательного устройства.

ДАНО:

Расход топлива: В=259,2 м³/ч = 0,072 м³/с

Теплота сгорания топлива: Q^р_н=36061,78 кДж/м³

Действительное количество воздуха необходимое для сжигания 1м³ газа: V^д_в=11,014 м³/м³

Плотность воздуха при н.у.: ρ⁰_в=1,293 кг/м³

Избыточное давление газа перед горелкой: P’_г=5300 Па

Избыточное давление воздуха перед горелкой: P’_в=500 Па

Температура газа на входе в горелку Т_г=293 К

Температура воздуха на входе в горелку Т_в=293 К

Коэффициент расхода воздуха n=1,15

Коэффициент гидравлического сопротивления газового канала горелки (для горелок типа «труба в трубе») ξ_г=1,5

Коэффициент гидравлического сопротивления воздушного канала горелки (для горелок типа «труба в трубе») ξ_в=1

Плотность газа при н.у. находим по формуле (стр.11 [1]):

ρ_Г=0,0196*СО₂+0,0125*N₂+0,0072*CH₄+0,0322*C₅H₁₂=0,0196*0,1+0,0125*1,2+0,0072*98,2+0,0322*0,6=0,738 кг/м³;

РЕШЕНИЕ:

Т.к. ширина печи составляет 5,896 м, а целесообразно устанавливать одну горелку на 3 м, принимаю решение установить 2 диффузионные горелки средней тепловой мощности типа «труба в трубе».

Расход топлива на 1 горелку кг/с или 129,6 кг/ч

Расход воздуха при н.у.: V_в=V^д_в*V_г=11,014*0,036=0,397 м³/с

2. Скорость истечения газа в выходном сечении

4. Диаметр газового сопла

Площадь выходного сечения:

Диаметр выходного сечения:

Принимая скорость газа w’_г=25 м/с (см. табл. 2.2 [1]), внутренний диаметр равен:

Наружный диаметр

5.Диаметр воздушного канала

Площадь выходного сечения воздушного канала

Диаметр воздушного канала:

6. Принимая приведённую к н.у. скорость газо-воздушной смеси в носике горелки w⁰_см=25 м/с (см. табл. 2.2 [1]), определяем площадь сечения носика горелки:

Определяем диаметр носика горелки

7.Определяем температуру смеси на выходе из носка горелки:

― объёмная доля воздуха в смеси при н.у.:

― удельная энтальпия природного газа при Тг=20 ⁰С

i_г≈ 36 кДж/м³

― удельная энтальпия воздуха при Тв= 20 ⁰С по прил.8 [1]:

i_в= 26,102 кДж/м³

― удельная энтальпия смеси:

i_см=α* i_в + (1-α)* i_г=0,919*26,102+0,081*36=26,904

― температура смеси: Тсм = 20 ⁰С = 293 К

Определяю действительную скорость смеси на выходе из носика горелки:

W_см= w⁰_cм * Т_см / Т₀ = 25 * 293 / 273 = 26,8 м/с

Определяю длину факела (при К=1,5 для природного газа):

L_ф = 20 * К * d_н.г. * (w²_см / g * d_н.г.)^0,17 = 20 * 1,5 * 0,148 * (26,8² / 9,81 * 0,148)^0,17=12,7 м

Факел перекрывает: 12,7 / 16,545 * 100% = 77% длины печи

Определяю максимальный диаметр факела:

D_ф=N * L_ф= 0,13 * 12,7 = 1,65 м

Полнота перекрытия печи: 2 * 1,65 / 5,896 * 100% = 56%

С учётом заданной по условию теплоты сгорания газа и рассчитанных диаметров носика горелки =148 мм и газового сопла d_г=22 мм по прил. 9 [1] выбираю горелку

ДВС 150/22