Печь с шагающим подом

Определим теплоту  идущую на нагрев металла Q_м , кДж/ч по формуле:

 

,                           (34)

 
где С_м- средняя удельная теплоемкость металла, кДж/кг;

    - конечная температура нагрева металла, ⁰С;

    - начальная температура металла, ⁰С;

    П  - производительность печи, кг/сек;

 

 

Определим теплоту  идущую на нагрев транспортных средств  или тары Q_тар , кДж/ч

 

,                         (35)

 

где С_тар - удельная теплоемкость тары, кДж/кг;

    - конечная температура тары, ⁰С;

    - начальная температура тары, ⁰С;

    G_тар- масса тары нагреваемая в течении 1 часа;

 

 

Определим теплоту затрачиваемую на нагрев продуктов горения Q_П.Г. , кДж/ч по формуле:

 

,                           (36)

 

где С_П.Г.- средняя удельная теплоемкость продуктов горения, кДж/м³· ⁰С определяется по формуле: 

 

,                    (37)

 

    
- температура уходящих продуктов горения, ⁰С;

V_п- количество продуктов горения, м³/м³;

 

 

Определим потерю теплоты через кладку печей Q_кл , кДж/ч по формуле:

 

,                         (38)

 

где К - суммарный  коэффициент теплоотдачи от кладки к воздуху, 0,27;

    - температура печного пространства, ⁰С;

    - температура окружающего воздуха, ⁰С;

    F_ср. - средняя площадь поверхности печи, 128,8м²;

 

 

Определим потерю теплоты излучением через рабочие окна и отверстия Q_изл , кДж/ч по формуле:

 

,                          (39)

 

где С₀- коэффициент излучения абсолютно черного тела, 5,7 Вт/(м²·К⁴);

    Т_печи- средняя температура печи, ⁰К;

    F - площадь открытого окна, 2,75 м²;

    Ф  - коэффициент диафрагмирования, 0,4;

    τ - время в течении которого открыто окно. Окно открыто постоянно τ=1;

 

 

Определим тепло  от механической неполноты сгорания топлива Q_мех , Дж/ч по формуле:

 
 ,                          (40)

 

где - низшая теплота сгорания топлива, кДж/м³;

    В - расход топлива (искомая величина), м³/ч.

 

 

Неучтенные потери, которые составляют 15-20% от всех статей расхода (кроме полезной) Q_неуч , кДж/ч определяется по формуле:

 

,                  (41)

 

 

Сумма расходной части теплового баланса ∑_расх , определяется по формуле:

 

,              (42)

 

 

Приравняем  обе части и получим, таким  образом, одно уравнение с одним неизвестным, которым является расход топлива В.

 

             (43)

 

 

 

 кг/ч

 

Таблица 2 - Полученные данные теплового баланса.

Приход			Расход
Статьи прихода	кВт	%	Статьи расхода	кВт	%
Qхим. Qф.в. Qф.т. Qэкз.	8313,48637 379,22648 16,19792 0,40427	95,455 4,354 0,185 0,004	Qм. Qтар. Qп.г. Qкл. Qизл. Qмех. Qнеуч.	5750,000 191,250 1985,943 35,471 194,382 166,269 385,997	66,021 2,195 22,802 0,407 2,231 1,909 4,432
ВСЕГО             8709,315     100			ВСЕГО             8709,315      100

 

Определим погрешность расчета δ, % по формуле:

 

,                        (44)

 

%

 

2.6 Расчет высоты дымовой трубы

Дымовые газы из печей обычно удаляются по боровам  в дымовые трубы или поступает  в общецеховую вентиляцию. При наличии большого количества небольших печей в кузнечно-прессовых цехах не удается организовать полное удаление дыма через подземные борова в дымовую трубу и обеспечить достаточную герметичность всей системы, т.к. всегда имеются печи с разрушенной кладкой или с прогоревшими шиберами. В этом случае в боровах имеются значительный подсос воздуха. В результате этого понижается температура, уменьшается разряжение и ухудшается удаление дымовых газов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 - фундамент;

2 - заземление;

3 - отмостка;

4 - футеровка;

5 - ствол;

6 - стяжные  кольца;

7 - токоотводящий  кабель;

8 - светофорная  площадка;

9 - молние приемник.

Рисунок 4 - Кирпичная  дымовая труба.

 

Кирпичные дымовые трубы для группы больших печей или для всего цеха в целом можно применять лишь при условии достаточной герметичности всей системы, при регулярных чистках и ремонтов боровов. Значительно дешевле, проще и легче устанавливать небольшие железные трубы для одной или  нескольких печей. Для усиления тяги, когда высота или диаметр трубы недостаточны, устанавливается  свой дымосос с непосредственным удалением дымовых газов за пределы цеха.

Применение  индивидуальных труб значительно упрощает установку рекуператоров, которые устанавливаются над сводом печи. Такое расположение рекуператоров облегчает наблюдение за ними и позволяет повысить температуру подогрева воздуха в результате более высокой температуры дыма, т.к. подсос воздуха в систему  в этом случае невелик. Недостатком индивидуальных труб является  повышенный расход металла на их изготовление и довольно быстрый износ от коррозии.

Конструкция дымовой трубы представлена на рисунке 4. Исходные данные по определению размеров дымовой трубы являются: сопротивление движению газов, в системе боровов (потребный напор) количество и температура печных газов.

 Площадь сечения устья трубы f_у , м³ определяется по формуле:

 

,                              (45)

 

где V₀ - объем продуктов горения при сжигании 1м³ газа, 12,73 м³/м³;

     ω₂-скорость газа, 3 м/с.

 

м³

 

Диаметр устья трубы d_у , м определяется по формуле:

 

,                              (46)

где f_y - площадь сечения устья трубы, м³.

 

м

 

Принимаем d_y=2м.

Ориентировочная высота трубы Н, м определяется по формуле:

 

Н=25·d_y ,                              (47)

 

где d_у - диаметр усьтья трубы, м.

 

Н=25·2=50

 

Диаметр основания d_осн ,м определяется по формуле:

 

d_осн=1,5·d_y ,                             (48)

 

d_осн=1,5·2=3

 

Площадь основания f_осн , м² определяется по формуле:

 

,

 

где d_осн. - диаметр основания трубы, м.

 

м

 

Скорость дымовых газов у основания трубы ω, м/с определяется по формуле:

 

,                               (49)

 

м/с

 

Средняя скорость дымовых газов в трубе ω_ср , м/с определяется по формуле:

 

,                           (50)

 

где ω₁ - скорость дымовых газов у основания трубы, м/с;

    ω₂  - скорость газа, 3 м/с.   

 

м/с

 

Средний диаметр трубы d_ср , м определяется по формуле:

 

,                           (51)

 

где d_осн - диаметр основания, м;

    d_y - диаметр устья трубы , м. 

м

 

Температура дымовых газов ,⁰С на выходе из трубы определяется по формуле:

 

,                               (52)

 

⁰С

 

Средняя температура t_ср ,⁰С дымовых газов в трубе определяется по формуле:

,                             (53)

где - 379,1615⁰C;

    - температура дымовых газов, ⁰С.

 

⁰С

 

Потеря давления на сужение дымовых газов в трубе Р_суж , Н/м² определяется по формуле:

,                       (54)                     

 

где -плотность дымовых газов, 1,24 кг/м³;

     α - 1/273⁰К.

 

       

Н/м²

 

Потеря давления на выходе газов из трубы Р_вых , Н/м², определяется по формуле:

 

,                        (55)

 

        

Н/м²

 

Среднее динамическое давление дымовых газов в трубе Р_ср.дин. , Н/м² определяется по формуле:

 

,                         (56)

где ω_ср - средняя скорость дымовых газов в трубе , м/с;

    t_ср -средняя температура, ⁰С.

 

Н/м²

 

Средняя плотность дымовых газов в трубе , кг/м³ определяется по формуле:

 

,                            (57)                         

 

     

кг/м³

 

Высота трубы определяется по формуле:

 

,            (58)

где Н - ориентировочная высота трубы, м;

    - плотность воздуха, 1,29 кг/м³;

   g - ускорение свободного падения, 9,8 Н/кг;

    λ - коэффициент, учитывающий трение газа о стенки трубы, 0,05;

Р_суж - потеря давления на сужение дымовых газов в трубе, Н/м²;

Р_вых - потеря давления на выходе газов из трубы, Н/м²;

d_ср - средний диаметр трубы, м;

Р_ср.дин. - среднее динамическое давление дымовых газов в трубе, Н/м².

 

 

 

    

    

 

 

 

 

Принимаем высоту трубы 39м.

 

2.7 Подбор и расчет топливосжигающего устройства

 

Для обогрева современных нагревательных и термических  печей используют газовое топливо, мазут и электрический ток. Устройства, с помощью которых химическую энергию топлива и электрическую энергию превращают в тепловую, можно разделить на две группы: сожигательные устройства и нагреватели.

Сожигательные устройства (горелки и форсунки) применяют для сжигания газообразного или жидкого топлива. Характерная черта этих устройств - перенос тепла в рабочее пространство главным образом продуктами сгорания или с их помощью. при необходимости исключить соприкосновение продуктов сгорания с нагреваемыми изделиями применяют нагреватели, в которых либо сжигается топливо (радиационные трубы), либо используют электроэнергию.

Процесс сжигания топлива можно разделить на три основные стадии: смешение топлива с воздухом для горения, подогрев топливовоздушной смеси до температуры воспламенения и особенно процесс сжигания.

Сожигательные устройства в зависимости от степени  развития процесса смешения топлива с воздухом для горения можно разделить на три типа: устройства без предварительного смешения, с улучшенным смешением и с предварительным смешением.

 
       В пределах сожигательного устройства без предварительного смешения топлива с воздухом для горения только создаются условия для последующего смешения топлива с воздухом: газовым и воздушным потоком придают необходимые скорости и направления или еще предварительно организуют распыление мазута.

Топливо смешивается  с воздухом для горения вне  пределов сожигательного устройства, в рабочем пространстве печи или в специальной топке.

Сожигательные устройства с улучшенным смешением  позволяют почти полностью провести смешение в пределах устройства. В результате этого горение начинает развиваться уже в горелочном туннеле, а в рабочем пространстве или топке оно лишь завершается (например, в турбулентных горелках).