ID: 934

Название работы: Тепловой баланс

Категория: Контрольная

Предметная область: Производство и промышленные технологии

Описание: Температура внутренней поверхности кладки. Потери теплоты через футеровку. Потери теплоты через окна. Теплота экзотермических реакций. Температура уходящих из томильной зоны газов. Потери теплоты с охлаждающей жидкостью. Температуру внутренней поверхности стен.

Язык: Русский

Дата добавления: 2013-01-06

Размер файла: 558.5 KB

Работу скачали: 27 чел.

Тепловой баланс

Томильная зона

Приходные статьи

1. Теплота горения топлива

2.Теплота, вносимая подогретым воздухом

3.Теплота экзотермических реакций

Тогда теплота экзотермических реакций составит

Поскольку это количество тепла выделилось при окислении металла за все время нагрева и выдержки, принимаем, что в период выдержки выделяется половина тепла, т.е.

Расходные статьи

1. Теплота технологического продукта

Начальная средняя по массе температура ; энтальпия хромоникелевой стали при такой температуре . Конечная средняя по массе температура , энтальпия стали при такой температуре  [].

Тогда

.

2. Теплота, уносимая уходящими газами

Температура уходящих из томильной зоны газов равна 1339, тогда при этой температуре теплоемкость газов составит:

.

.

3. Потери теплоты через футеровку

СВОД

Температура внутренней поверхности кладки равна . Примем температуру окружающее среды равной , температуру наружной поверхности . Площадь свода (с учетом толщины стен) , толщина .

Средняя температура шамотного слоя равна

При этой температуре теплоемкость шамота равна []

Тогда потери тепла через свод составят

.

СТЕНЫ

Температуру внутренней поверхности стен принимаем равной , температуру наружной поверхности . Стены состоят из слоя шамота толщиной  и слоя шамота-легковеса толщиной .

С учетом толщины футеровки площадь поверхности стен равна:

торцевой (6,5 + 2∙0,46)∙(1,2 + 0,3) = 11,13 м2

боковых 2∙(1,56 + 0,46)∙(1,2 + 0,3) = 6,06 м2

общая .

Средняя температура слоя шамота равна

,

а слоя шамота – легковеса

.

где  - температура на границе раздела.

Коэффициенты теплопроводности материалов:

При стационарном режиме

.

Подставляя значения коэффициентов теплопроводности, получим

.

Решая это уравнение, получим , тогда

,

,

,

,

.

Потери тепла через стены составят

.

ПОД

Температуру внутренне поверхности пода принимаем равной , наружной поверхности . Под состоит из слоя высокоглиноземистого кирпича толщиной и слоя шамота-легковеса толщиной . Площадь пода равна площади свода .

Аналогично вышеприведенному расчету для стен находим .

,

,

,

,

.

Потери тепла через под печи равны

.

Общие потери тепла теплопроводностью через футеровку печи равны

.

4.Потери теплоты через окна

Потери теплоты через открытое окно определяется следующим уравнением

, кВт

Принимаем среднюю температуру печи равной , а температуру цеха .

Размеры окна

  

Площадь окна  м2 

,    

коэффициент Ф = 0,65

Принимаем, что окна открыты все время работы печи,

Количество окон в томильной зоне равно 2 смотровых + 4 рабочих = 6 шт.

Тогда потери теплоты через окна составят

Суммарные потери в окружающую среду

5. Потери теплоты с охлаждающей жидкостью

.

В данной печи водоохлаждаемыми являются только шагающие балки. Примем длину балки 1600 мм, ширину 1500, высоту труб – 1000 мм, диаметр водоохлаждающих труб 80 мм. Число балок в томильной зоне – 4.

Площадь водоохлаждаемой поверхности равна , а плотность теплового потока при 1180 .

Тогда потери теплоты с охлаждением составят

.

Расход топлива в томильной зоне

.

Сварочная зона

Приходные статьи

1. Теплота горения топлива

2.Теплота, вносимая подогретым воздухом

3.Теплота экзотермических реакций

4. Теплота, вносимая продуктами сгорания из томильной зоны

.

Расходные статьи

1. Теплота технологического продукта

Начальная средняя по массе температура ; энтальпия хромоникелевой стали при такой температуре . Конечная средняя по массе температура , энтальпия стали при такой температуре  [].

Тогда

.

2. Теплота, уносимая уходящими газами

Температура уходящих из томильной зоны газов равна 1055, тогда при этой температуре теплоемкость газов составит:

.

.

3. Потери теплоты через футеровку

СВОД

Температура внутренней поверхности кладки равна . Примем температуру окружающее среды равной , температуру наружной поверхности . Площадь свода (с учетом толщины стен) , толщина .

Средняя температура шамотного слоя равна

При этой температуре теплоемкость шамота равна []

Тогда потери тепла через свод составят

.

СТЕНЫ

Температуру внутренней поверхности стен принимаем равной , температуру наружной поверхности . Стены состоят из слоя шамота толщиной  и слоя шамота-легковеса толщиной .

С учетом толщины футеровки площадь поверхности стен равна:

.

Средняя температура слоя шамота равна

,

а слоя шамота – легковеса

.

где  - температура на границе раздела.

Коэффициенты теплопроводности материалов:

При стационарном режиме

.

Подставляя значения коэффициентов теплопроводности, получим

.

Решая это уравнение, получим , тогда

,

,

,

,

.

Потери тепла через стены составят

.

ПОД

Температуру внутренне поверхности пода принимаем равной , наружной поверхности . Под состоит из слоя высокоглиноземистого кирпича толщиной  и слоя диатомита толщиной . Площадь пода равна площади свода .

Аналогично вышеприведенному расчету для стен находим .

,

,

,

.

Потери тепла через под печи равны

.

Общие потери тепла теплопроводностью через футеровку печи равны

.

4.Потери теплоты через окна

Принимаем среднюю температуру печи равной , а температуру цеха .

Количество окон в сварочной зоне равно (3 смотровых + 6 рабочих)∙2 = 18 шт.

Тогда потери теплоты через окна составят

Суммарные потери в окружающую среду

5. Потери теплоты с охлаждающей жидкостью

Количество балок в сварочной зоне – 8, тогда площадь составляет , а плотность теплового потока при 896 .

Тогда потери теплоты с охлаждением составят

.

Расход топлива в сварочной зоне

.

Методическая зона

Приходные статьи

1. Теплота горения топлива

2.Теплота, вносимая подогретым воздухом

3. Теплота, вносимая продуктами сгорания из сварочной зоны

.

Расходные статьи

1. Теплота технологического продукта

Начальная средняя по массе температура ; энтальпия хромоникелевой стали при такой температуре . Конечная средняя по массе температура , энтальпия стали при такой температуре  [].

Тогда

.

2. Теплота, уносимая уходящими газами

Температура уходящих из томильной зоны газов равна 759, тогда при этой температуре теплоемкость газов составит:

.

.

3. Потери теплоты через футеровку

СВОД

Температура внутренней поверхности кладки равна . Примем температуру окружающее среды равной , температуру наружной поверхности . Площадь свода (с учетом толщины стен) , толщина .

Средняя температура шамотного слоя равна

При этой температуре теплоемкость шамота равна []

Тогда потери тепла через свод составят

.

СТЕНЫ

Температуру внутренней поверхности стен принимаем равной , температуру наружной поверхности . Стены состоят из слоя шамота толщиной  и слоя диатомита толщиной .

С учетом толщины футеровки площадь поверхности стен равна:

торцевой (6,5 + 2∙0,46)∙(1,2 + 0,3) = 11,13 м2

боковых 2∙1,99∙(1,2 + 0,3) = 5,97 м2

общая .

Средняя температура слоя шамота равна

,

а слоя диатомита

.

где  - температура на границе раздела.

Коэффициенты теплопроводности материалов:

При стационарном режиме

.

Подставляя значения коэффициентов теплопроводности, получим

.

Решая это уравнение, получим , тогда

,

,

,

,

.

Потери тепла через стены составят

.

ПОД

Температуру внутренне поверхности пода принимаем равной , наружной поверхности . Под состоит из слоя высокоглиноземистого кирпича толщиной  и слоя диатомита толщиной . Площадь пода равна площади свода .

Аналогично вышеприведенному расчету для стен находим .

,

,

,

.

Потери тепла через под печи равны

.

Общие потери тепла теплопроводностью через футеровку печи равны

.

4.Потери теплоты через окна

Принимаем среднюю температуру печи равной , а температуру цеха .

Количество окон в методической зоне равно (1 смотровое + 2 рабочих)∙2 = 6 шт.

Тогда потери теплоты через окна составят

Суммарные потери в окружающую среду

5. Потери теплоты с охлаждающей жидкостью

Число балок в методической зоне – 4.

Площадь водоохлаждаемой поверхности равна , а плотность теплового потока при 316 .

Тогда потери теплоты с охлаждением составят

.

Расход топлива в методической зоне

.

Печь

Приходные статьи

Теплота, вносимая подогретыми материалами

, при этой температуре .

.

Расходные статьи

1. Потери теплоты с технологическими отходами

.

Температура окалины равна температуре поверхности стали в конце томильной зоны, т.е. , теплоемкость .

.

2. Потери теплоты от механической неполноты сгорания

.

3. Неучтенные потери

.

Сведем полученные данные в табл.1

Таблица 1

Зональный тепловой баланс нагревательной печи со сводовым отоплением

Статьи теплового баланса	Для зоны			Для печи
		томиль- ной	свароч-ной	методи-ческой	кВт	%
Химическая теплота горения топлива	2702	8021	1510	12233	81,90
Теплота, вносимая подогретым воздухом	434	1288	243	1965	13,16
Теплота, вносимая продуктами горения	-	1875	5673	-	-
Теплота, вносимая нагретыми материалами	-	-	-	111	0,74
Теплота экзотермических реакций	314	314	-	628	4,20
ПРИХОД ТЕПЛОТЫ	3450	11498	7426	14937	100
Теплота технологического продукта	660	4290	2586	7536	49,81
Теплота, уносимая уходящими газами	1875	5673	4514	4514	29,8
Потери теплоты в окр. среду через футеровку	94	156	79	329	2,2
Потери теплоты в окр. среду через окна	320	580	47	947	6,26
Потери теплоты с охлаждающей жидкостью	500	800	200	1500	9,91
Потери теплоты с технологи- ческими отходами	-	-	-	145	0,96
Потери теплоты от механиче- ской неполноты сгорания	-	-	-	30	0,20
Неучтенные потери	-	-	-	128	1
РАСХОД ТЕПЛОТЫ	3449	11499	7426	15129	100
Процент ошибки, %	1,27