- питома теплоємність металу при температурі термообробки, /.

2. Годинна витрата теплоти, яка виноситься з камери згоряння

з газами, що відходять

Ці витрати теплоти є найбільшою втратою тепла в будь-якому промисловому тепловому агрегаті. Підвищення температури відхідних газів на кожні 100 знижує ККД теплоагрегати приблизно на 5%. Отже, якщо, приміром, на викид в атмосферу йдуть продукти згоряння з температурою 1200, то ККД теплоагрегата буде не вище 10-15%, що говорить про необхідність знижувати температуру відхідних газів за промисловими печами. Зниження температури зазвичай здійснюється установкою рекуперативних, регенеративних, контактних, конденсаційних теплообмінних апаратів. Ці апарати дозволяють передавати теплову енергію газів, що відходять або шляхом її повернення назад в топку за допомогою підігріву повітря, що використовується для гарячого дуття або палива (звичайно застосовується для твердого палива, для газового використовується значно рідше),що істотно знижує його витрату і підвищує ККД установки в цілому, або вторинного використання (тобто для інших технологічних і нетехнологічних цілей), що в цілому підвищує ККД всієї технологічної схеми (енергетичний ККД) і ефективність використання палива.

Витрата теплоти з продуктами згорання визначається як добуток витрати газу на кінцеву ентальпію такої кількості продуктів згоряння, яка виділиться при повному спалюванні 1газу з урахуванням надлишкової кількості повітря і всіх баластних включень:

(4.14)

де - годинна витрата газу, м / год;

- ентальпія продуктів згоряння, що залишають топкову камеру установки, /.

Ентальпія продуктів згоряння, /, знаходиться з рівняння

(4.15)

де - об'ємна частка i-го компонента, що входить до складу продуктів згоряння, /. Визначається по формулах матеріального балансу горіння палива;

- теплоємність i-го компонента, що входить до складу продуктів згоряння, /. Залежить від виду компонента і його температури, що дорівнює температурі газової суміші, визначається за таблицями довідкової літератури або за табл. 1 дод. II;

- температура продуктів згоряння, які покидають топкову камеру теплової установки,. Температура газів, що відходять чисельно дорівнює дійсній температурі в котельній камері: = .

3. Годинна витрата теплоти, що витрачається на компенсацію

тепловтрат через зовнішні огородження

теплової установки

Годинна витрата теплоти, що витрачається на компенсацію тепловтрат через зовнішні огородження теплової установки, /, визначається за рівнянням теплопередачі. Це витрата теплоти, яка втрачається через зовнішні огородження за рахунок різниці температур в цеховому приміщенні і в топковому просторі печі:

, (4.16)

де k - коефіцієнт теплопередачі огородження камери згоряння, /.Приймається згідно теплотехнічного розрахунку топкової камери;

---

F - площа камери згоряння по внутрішньому обміру, ;

- дійсна температура в котельній камері печі, ;

- температура зовнішнього повітря в приміщенні цеху, .

4.Годинні втрати теплоти внаслідок хімічної

неповноти згоряння газового палива

Годинні втрати теплоти внаслідок хімічної неповноти згоряння газового палива утворюються в результаті хімічного недопалювання палива. У продуктах згорання присутні горючі компоненти (оксид вуглецю, водень, метан та ін). Ці втрати можуть виникнути в результаті неправильних налагоджувальних робіт пальникового пристрою або взагалі їх відсутність. При правильній наладці газопальникових пристроїв втрати теплоти від хімічного недопалювання відсутні.

, (4.17)

де ,, ... - процентний вміст незгорілих газів у продуктах згоряння;

– повна витрата продуктів згоряння,/. Визначається за формулою (3.16).

5. Годинні втрати теплоти через відкриті вікна у вигляді теплової променевої енергії,яка вибивається в момент завантаження і розвантаження деталей

Ці втрати, /, визнчаються за формулою

(4.18)

де – абсолютная дійсна температура в печі, K.Розраховується як + 273;

F – площа поверхні відкритих вікон и щілин промислової печі, ;

ψ –час, на протязі якого вікно залишається відкритим (тобто відношення тривалості часу відкритого вікна до повного часу перебування матеріалу в тепловій установці ):

(4.19)

Ф – коефіцієнт діафрагмування. Залежить від розмірів і конфігурації завантажуваних вікон, визначається за формулою

(4.20)

де – коеффіцієнт прямого випромінювання: для великих вікон вікон = 0,65÷0,85, для малих вікон = 0,35÷0,60.

6. Годинні витрати теплоти,яка необхідна для компенсації

неврахованих тапловтрат

Цю витрату приймають рівною 10÷15 % від суми статтей витрат, виключивши втрати теплоти з відхідними газами . Ця витрата має місце практично у всіх теплових агрегатах. В основному в неї входить витрата теплоти на підігрів присмоктую чого повітря через нещільності із-за різного роду дефектів виготовлення обладнання і ін.

Після визначення всіх надходжень і витрат теплоти їх прирівнюють і и виражають з рівняння (4.1) , тобто витрати газового топлива, яке подається в теплову установку. Звичайно отримане значення рекомендується збільшувати на 10÷15 %.

4.4.Визначення ККД промислової печі

Повний (термічний) ККД печі , %, показує, яка доля тепла, введеного в робочу камеру, корисно використовується на нагрівання металу і визначається за формулою

(4.21)

де – годинна витрата теплоти з вивантажуваними з печі нагрітими деталями, /. Обчислюється за формулою (4.12);

Q^’_М – годинний прихід теплоти із заавнтажуваними в піч деталями, /. Визначається за формулою (4.3).

Значення повного термічного ККД деяких газових промислових печей наведені в табл. 1.

---

Коефіцієнт використання хімічної енергії палива показує, яку частину тепла, отриманого від спалювання одиниці палива, гази віддають до виходу з робочого простору печі.

(4.22)

(4.23)

де – годинна витрата теплоти.яка віддається продуктами згоряння до виходу з робочого простору печі, /, визначається за формулою

(4.24)

Таблиця 1

Технічні характеристики і значення термічного ККД деяких газових промислових печей

Наименование и конструкция печи	Рабочея температура,	Средняя удельная призводи- тельность /	Удельный расход тепла /	КПД Печи %
Нагревательные печи
Кузнечная камерная: с рекуператором без рекуператора	1250y1350	100y300	3350y7540 4190y8380	15y20
С выдвижным подом: первый нагрев каждый подогрев	1250y1350	120y250	3350y6700 1470y2930	10y18
Толкательная	1250y1350	150y300	2510y6700	20y30
С вращающимся Подом			3350y6700
Щелевая		100y300	4190y10475	10y20
Термические печи
С выдвижным подом: отжиг и закалка отпуск	850y950 600y650	80y120 60y90	2300y3560 1260y2510	15y20
Камерные: отжиг и закалка отпуск	850y950 600y750	80y120 60y90	2300y3560 1260y2510
Проходные: отжиг и закалка отпуск	850y950 600y650	100y150 80y100	1680y2930 1050y2100	18y22

де - годинна витрата теплоти, що виноситься з продуктами згоряння з робочого простору печі, . Знаходиться за формулою (4.14);

-хімічне тепло (недопал) в димових газах на одиницю палива, /.Визначається за формулою (4.17).

Загальний годинний прихід теплоти в топку промислової печі, /, обчислюється за формулами

, (4.25)

, (4.26)

де - годинна витрата фізичної теплоти, що подається в топковий простір з повітрям і газом, / . Визначається за формулою

(4.27)

де - фізична теплота, що подається в топковий простір з повітрям і газом, /. Визначається за формулою (3.21).

Коефіцієнт використання палива кількісно враховує внутрішні властивості топлива і конкретні умови використання в даній печі. Граничне значення = 1,0. Однак ця величина відповідає температурі газів, що відходять = 0, що неможливо. У реальних печах = 0,5 ÷ 0,7. Деякі значення коефіцієнта використання палива для природного газу в залежності від температури продуктів згоряння, коефіцієнта надлишку повітря і температури гарячого дуття наведені в табл.2.

Величину коефіцієнта визначають такі основні фактори:

1) теплота згоряння (природа) палива. Як показує аналіз формул (4.24) і (4.25), вище у газів, що мають велику теплоту згоряння;

2) підігрів повітря і палива. Як видно з формули (3.21) і табл. 2, підігрів є найефективнішим засобом для підвищення. Підігрів повітря на 200 забезпечує збільшення в 1,1 ... 1,2, а на 400 в 1,2 ... 1,4 рази;

---

3) збагачення повітря киснем. Збагачення приблизно до 50% дає такий же ефект, як нагрівання повітря до 1000. Зазвичай використовується в мартенівських печах, де застосовується збагачення киснем,який подається в зону горіння повітря;

4) недопал палива. За своєю силою цей чинник навіть перевершує два попередніх, чинить негативний вплив на, погіршуючи його (див. табл. 2);

5) надлишок повітря. Нагріте до температури газів, що відходять, повітря збільшує кількість тепла, що виноситься з газами. Надлишкове повітря потрапляє в піч або через пальники (так як коефіцієнт витрати повітря майже завжди більше 1,0), або через різні нещільності (робочі вікна, баньки, пісочні затвори та ін). Для збільшення необхідно прагнути до спалювання газу з мінімальними надлишками повітря та зменшення присосів холодного повітря в піч;

6) збільшення температури газів, що відходять. Це призводить до зменшення коефіцієнта і.т. Але необхідно враховувати, що збільшення температури в тепловій установці (а отже, і ) сприяє інтенсифікації процесу нагріву, тобто підвищення продуктивності установки, хоча при цьому дещо знижується. Одночасно зростає можливість одержання більш високих температур підігріву повітря, що збільшує і.т. У зв'язку з цим температуру в теплових установках слід визначати виходячи з потреб технологічного процесу.

Таблиця 2

Значення коефіцієнта використання палива в залежності

від коефіцієнта надлишку повітря і температури його підігріву

для природного газу при

Температура продуктов сгорания	Коэффициент избытка воздуха	Температура подогрева воздуха ,
		0	200	400
800	0,8 1,0 1,2	0,52 0,67 0,62	0,58 0,74 0,70	0,63 0,81 0,78
1000	0,8 1,0 1,2	0,42 0,56 0,5	0,49 0,63 0,58	0,58 0,70 0,66
1200	0,8 1,0 1,2	0,32 0,47 0,37	0,38 0,54 0,45	0,43 0,61 0,53

---

ПРИКЛАД РОЗРАХУНКУ КАМЕРНОЇ ТЕРМІЧНОЇ ПЕЧІ

Необхідно виконати тепловий розрахунок камерної термічної печі, що призначена для нагріву деталей із Ст.45. Термічна обробка сталі здійснюється при температурі = 1200. Початкова температура завантажуваних в піч виробів = 16 ° C. Середня питома теплоємність сталі в області даних температур = 0,51 /. Продуктивність печі по виробах = 90/ . Піч працює на природному газі наступного складу: - 84,5%; - 3,8%; - 1,9%; - 0,9%; - 0,3%; - 7,8%; - 0,8%. Температура газу, що подається t'_г=16. Вологовміст газу, що подається = 12 /. У печі встановлена ​​дутєвий пальник, що працює на гарячому дутті. Температура подаваного вторинного повітря = 340. Підігрів повітря здійснюється рекуперативним теплообмінником. Вологовміст повітря, що подається = 14/.Температура в цеху = 18. Коефіцієнт теплопередачі огороджень печі k = 7,0/. Площа зовнішніх огороджень F = 12,4. Піч має малі вікна загальною площею = 0,188.Відношення часу відкриття вікон до часу повного перебування матеріалу в печі = 0,1.

Необхідно скласти тепловий баланс печі та визначити годинну витрату теплоти з продуктами згоряння на виході з топки;годинну витрату газового палива, яку необхідно забезпечити для підтримки робочої температури в робочому просторі печі; термічний коефіцієнт корисної дії і коефіцієнт використання палива печі за умови, що підігрів повітря здійснюється стороннім повітропідігрівачем.

РОЗВ'ЯЗАННЯ

Розрахункова схема камерної термічної печі зображена на рис. 1.

Нижча теплота згоряння природного газового палива заданого складу визначається за формулою (3.4):

Вища теплота згоряння природного газового палива заданого складу визначається за формулою (3.5):

Теоретичний об'єм повітря, необхідного для спалювання 1 газової суміші заданого складу, визначається за формулою (3.8):

Теоретичний об'єм вологого повітря розраховується за формулою (3.10):

.

Дійсний об'єм вологого повітря визначається за формулою (3.11):

Рис. 1. Розрахункова схема камерної термічної печі

Об'єм діоксиду вуглецю, який міститься в продуктах згорання, розраховується за формулою (3.12):

Об'єм водяних парів, які містяться в продуктах згорання, обчислюється за формулою (3.13):

Об'єм азоту,що міститься в продуктах згорання, визначається за формулою (3.14):

.

Об'єм непрореагованого кисню,що міститься в продуктах згорання,знаходиться за формулою (3.15):

.

Об'єм продуктів згоряння, які утворюються в результаті повного згоряння 1 газової суміші з коефіцієнтом надлишку повітря =1,1, визначається за формулою (3.16):

.

Фізична теплота, що вноситься в топковий обсяг з газовим паливом, обчислюється за формулою (3.22):

Фізична теплота, що вноситься в топковий обсяг з підігрітим повітрям, визначається за формулою (3.23):

.

Фізична теплота, що подається в топковий обсяг з газом і повітрям, розраховується за формулою (3.21):

---

Смотрите также файлы

• ВИМОГИkursova.doc

• 5-ЛИНЕЙНЫЕ размеры.doc

• Kursova (частина 1).docx

• Kursova (частина 2).docx

• Лаб 3.doc