Методические рекомендации к выполнению практических занятий по ПМ. 02 Эксплуатации технологического оборудования (спец. 18. 02. 05)

Департамент образования, науки и молодежной политики

Воронежской области

Государственное образовательное бюджетное учреждение среднего профессионального образования Воронежской области

«Семилукский государственный технико-экономический колледж»

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ

ПМ 02 Эксплуатация технологического оборудования

МДК 02.01 Основы эксплуатации технологического оборудования производства тугоплавких неметаллических и силикатных материалов и изделий.

Раздел 1. Основы эксплуатации теплотехнического оборудования производства тугоплавких неметаллических и силикатных материалов и изделий

240111 Производство тугоплавких неметаллических и силикатных материалов и изделий

Семилуки

2013

Методические рекомендации печатаются по решению Методического Совета ГОБУ СПО ВО «СГТЭК» № 00 от г.

Составитель: Калухина Н.И.., преподаватель ГОБУ СПО ВО «СГТЭК»

Рецензент: Панькина Е.Н., главный технолог ЗАО «ВКСМ».

Методические рекомендации по выполнению практических занятий являются частью учебно-методического комплекса (УМК) по ПМ 02 Эксплуатация технологического оборудования.

Методические рекомендации определяют цели, порядок выполнения, практических занятий, примеры выполнение расчетов, задания для самостоятельного решения, а также содержат необходимый справочный материал в виде таблиц, графиков, диаграмм и номограмм.

В электронном виде методические рекомендации размещены на файловом сервере колледжа по адресу: sgtek.ru в разделах ПРЕПОДАВАТЕЛЯМ и ОБУЧАЮЩИМСЯ.

Введение

Практические занятия по профессиональному модулю ПМ 02 эксплуатация технологического оборудования МДК 02.01 Основы эксплуатации технологического оборудования производства тугоплавких неметаллических и силикатных материалов и изделий, Раздел 1. Основы эксплуатации теплотехнического оборудования производства тугоплавких неметаллических и силикатных материалов и изделий, являются одними из основных видов учебных занятий.

Выполнение практических занятий по профессиональному модулю ПМ 02 Эксплуатация технологического оборудования направлено на приобретение практических умений, формирование профессиональных (ПК) и общих компетенций (ОК).

Настоящие методические рекомендации (МР) определяют цели, порядок выполнения практического занятия, примеры выполнения расчетов, а также задания для самостоятельного решения.

Методические рекомендации способствуют выработке навыка выполнения теплотехнических расчетов, построения процессов сушки на I-d диаграмме, подбора вентиляторов по номограммам, грамотного подхода и использования технической и справочной литературы.

Использование рекомендаций и следование им позволит избежать ошибок, сократит время и поможет своевременно и качественно выполнить задания практических занятий.

.

Тема 1.1. Топливо и его горение

Практическое занятие №1

Пересчет состава топлива из заданной массы в рабочую . Расчет теплоты сгорания по заданному составу топлива.

Цель занятия: научиться определять теплотворность топлива по заданному составу топлива.

Краткие теоретические сведения

1. Массы топлива

При исследовании углей производят полный элементарный анализ с определением всех элементов С, Н, О, N, S. При этом состав условно горючей массы

С^r + H^r + O^r + N^r +S^r= 100%.

При элементарном анализе топлива различают также органическую массу топлива, в состав которой входят следующие элементы:

С° + Н° + О°+ N^o = 100%.

Состав сухой массы топлива

С^с + Н^с + О^с + N^c + S^c + А^с = 100%

Рабочее топливо содержит все элементы и полный балласт

С^р+ Н^р + О^р+ N^p + S^p + А^p+ W^p = 100%

Состав твердых видов топлива весьма наглядно представлен на рисунке 1.

Рисунок 1 Состав топлива.

Состав твердых и жидких топлив принято выражать в процентах по весу. Состав газообразных топлив в процентах по объему. Для пересчета одного состава топлива в другой пользуются соответствующими коэффициентами (таблица 1).

Пользуясь приведенными в таблице 1 коэффициентами, можно сделать любой пересчет топлива одного состава в топливо дру­гого состава твердого и жидкого. Так, по составу горючей массы топлива можно найти состав рабочего топлива с помощью следующего коэффициента:

%

Теплотой сгорания топлива называется количество теплоты в кДж, выделяемой при полном сгорании 1 кг твердого (жидкого) или 1 нм³ газообразного топлива.

Различают высшую и низшую теплотворности. В расчетах всегда используют низшую рабочую теплотворность.

Теплотворность определяется в приборе калориметре или по расчетным формулам.

Таблица 1 - Коэффициенты для пересчета состава топлива

Заданная масса топлива

Масса топлива, на которую производится перерасчет

органическая

горючая

сухая

рабочая

Органическая

1

Горючая

1

Сухая

1

Рабочая

1

Формулы для расчетов теплоты сгорания топлива

Для твердого и жидкого топлива:

Q_H,^p = 339 С^р + 1030 H^p-108,9(O^p-S^p)-25W^p

Для природного газа:

Q_H^P= 358,2 СН₄ + 637,5 С₂Н₆ + 912,5 С₃Н₈ + 1186,5 С₄Н₁₀ + 1460,8 С₅Н,₂

Для генераторного и коксодоменного газа:

Q_H^p= 126,5 СО + 107,6 Н₂ + 358,2 СН₄ +587 С₂Н₆+231 H₂S

Самая высокая теплотворность у мазута, затем у природного газа и у угля на последнем месте.

В расчетах применяют низшую теплотворность.

Порядок расчета

Произвести расчет теплотворности природного газа, если состав газа
СН₄^С = 95,5% С₄Н_|0^с =0,4% N₂^c=0,5%

С₂Н₆^С = 1,9% С₅Н₁₂^С = 0,8%

С₃Н₈^С = 0,7% СО₂^С = 0,2%

W^p= 1%

Найдем коэффициент необходимый для пересчета сухой массы в рабочую по таблице1:

%

СН₄^С*К = СН₄^Р = 95,5*0,99 = 94,5%

С₂Н₆^С*К = С₂Н₆^Р = 1,9*0,99 = 1,9%

С₃Н₈^С*К = С₃Н₈^Р = 0,7*0,99 = 0,7%

С₄Н,о^с*К = С₄Н,₀^р = 0,4*0,99 = 0,4%

С₅Н₁₂^С*К = С₅Н₁₂^Р = 0,8*0,99 = 0,8%

СО₂^С*К = СО₂ = 0,2*0,99 = 0,2%

N₂^C*K = N₂^P = 0,5*0,99 = 0,5% Сумма- 100%

О_н^р= 358,2 CH₄ + 637,5 C₂H₆ + 912,5 C₃H₈ + 1186,5 C₄H₁₀ + 1460,8 C₅H₁₂ кДж/нм³

Q_н ^p = 358,2 * 94,5 + 637,5 * 1,9 + 912,5 * 0,7 + 1186,5 * 0,4 + 1460,8 * 0,8 =37342 кДж/нм³

Задачи для решения:

1.Определить низшую рабочую теплоту сгорания рабочей массы челябинского угля марки Б3 состава: С^р=37,3%, Н^р=2,8%, S^р=1,0%, N^р=0,9%, О^р=10,5%, А^р=29,5%, W^р=18,0%.

2. Определить низшую рабочую теплоту сгорания рабочей массы кузнецкого угля марки Д, если его состав горючей массы: С^г=78,5%, Н^г=5,6%, S^г=0,4%, N^г=2,5%, О^г=13,0%. Зольность сухой массы А^с=15,0%, а влажность рабочая W^р=12,0%.

3Определить низшую теплоту сгорания сухого природного газа Саратовского месторождения состава: СО₂=0,8%; СН₄=84,5%; С₂ Н₆=3,8%; С₃Н₈=1,9%; С₄Н₁₀=0,9%; С₅Н₁₂=0,3%; N₂=7,8%.

Задание: В соответствии с указанным преподавателем месторождением газа (таблица 2), произвести вышеизложенный расчет

Таблица 2 - Состав, плотность природного газа различных месторождений

Республика

(край), область, месторождение

Состав сухого газа, % (объёмные)

Плотность

₀^с, кг/м³

СН₄

С₂Н₆

С₃Н₈

С₄Н₁₀

С₅Н₁₂и выше

СО₂

N₂

H₂S

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Астраханская:

Промысловское

95,3

-

-

-

-

0,3

4,4

-

0,747

Волгоградская:

Верховское

Коробковское

Стрелковское

Медвежье

98,5

94,7

98,0

99,0

0,6

0,9

0,1

0,1

0,1

0,04

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

0,1

0,6

0,4

0,1

0,7

3,76

1,5

0,8

-

-

-

-

0,730

0,753

0,734

0,726

Самарское и Оренбургское:

Дерюжевское

Арктическое

Лебежанское

57,4

98,0

85,0

1,8

0,1

4,0

1,16

-

1,5

0,14

-

2,0

0,1

-

0,5

0,9

0,1

-

38,5

1,8

7,0

-

-

-

0,973

0,729

0,851

Калмыкия:

Ики-Бурульс

кое

91,0

0,6

0,1

-

-

0,3

8,0

-

0,771

Республика Дагестан:

Ачи-Су

86,0

2,0

1,0

0,5

0,5

8,5

1,5

-

0,880

Саратовская:

Генеральское

Степковское

83,5

95,5

4,3

1,9

1,9

0,7

1,0

0,4

0,5

0,8

0,2

0,2

8,6

0,5

-

-

0,850

0,796

Продолжение таблицы 2.

Республика

(край), область, месторождение

Состав сухого газа, % (объёмные)

Плотность

₀^с, кг/м³

СН₄

С₂Н₆

С₃Н₈

С₄Н₁₀

С₅Н₁₂и выше

СО₂

N₂

H₂S

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Краснодарский край:

Березанское

Майкопское

Фрунзенское

Ставропольский

87,2

84,6

99,0

3,6

2,8

0,3

0,7

0,3

0,1

0,1

-

0,4

1,0

0,5

-

3,4

4,2

0,2

4,0

7,6

-

-

-

-

0,841

0,846

0,733

край:

Журавское

78,0

11,0

4,0

-

-

3,0

4,0

-

0,897

Таблица 3 - Состав твердого топлива

Вид топлива

Марка

Горючая масса,%

Сухая масса

Рабочая масса

S_к ^г

S_ор ^г

C^г

Н^г

N^г

О^г

V^г

А^с

W^р

Q_н ^р, кДж/кг

Донецкий бассейн

Д

2,2

2,1

75,5

5,5

1,6

13,2

43,0

19,5

13,0

21060

Г

2,7

2,1

81,0

5,4

1,5

7,7

40,0

20,0

7,5

23820

Ж

2,7

1,1

84

5,2

1,5

5,5

32,0

20,5

6,0

24600

Т

2,1

1,1

89,0

4,2

1,5

2,1

12,0

18,0

4,5

26750

ПА

1,8

0,9

91,0

3,5

1,3

1,5

7,5

17,0

5,0

26920

А

1,6

0,8

93,5

1,8

0,9

1,4

4,0

16,5

5,0

25500

Кузнецкий бассейн

Г

0,6

83,0

5,8

2,9

7,7

39,0

13,0

7,5

26600

ОС

0,6

90,7

4,3

1,8

2,6

15,0

15,0

6,0

27750

Т

0,6

89,5

4,1

2,0

3,8

13,0

16,0

7,0

26500

Карагандинский бассейн

К

1,4

82,5

5,2

1,3

9,6

28,0

38,0

10,0

17650

Печорский бассейн

Ж

1,0

84,2

5,3

1,8

7,7

33,0

21,0

5,5

24910

Подмосковный бассейн

Б

3,3

2,8

67,0

5,2

1,3

20,4

47,0

37,0

32,0

10430

Экибастузский бассейн

СС

0,7

0,7

79,0

5,3

1,5

12,8

24,0

41,0

7,0

16750

Канско-Ачинский бассейн

Б

0,8

70,0

4,8

0,8

23,6

48,0

12,0

39,0

13020

Сланцы Эстонии

3,9

1,0

74,0

9,5

0,3

11,3

90,0

48,0

13,0

10340

Торф фрезерный

0,3

56,5

6,0

2,5

34,7

70,0

12,5

48,5

8460

Контрольные вопросы:

1. Перечислите известные Вам массы топлива. Перечислите их составы.

2. По какой массе указывается в справочнике жидкое топливо, газообразное?

3. Что такое балласт топлива?

4. Что такое теплота сгорания топлива? Единицы измерения.

5. Дайте определение высшей, низшей теплоте сгорания топлива.

Сделайте вывод по работе.

Практическое занятие №2

Расчет количества воздуха на горение различных видов топлива Расчет количества продуктов горения различных видов топлива.

Цель занятия: научиться рассчитывать теоретические необходимое количество воздуха для горения по химической реакции топлива

Краткие теоретические сведения

1. Определение количества воздуха на горение.

Количество воздуха, необходимое для горения любого топлива, можно определить по количеству кислорода, вступающего в реакции окисления горючих составляющих топлива. При горении газообразного топлива протекают химические процессы соединения горючих газов с кислородом воздуха в определённых объемах и весовых отношениях.

Негорючие газы, входящие в состав топлива, остаются в продуктах горения. Количество необходимого кислорода и количество образующихся продуктов горения газообразного топлива находят по следующим соотношениям.

СО+1/2 О₂=СО₂

Н₂ + 1/2О₂=Н₂О;

СН₄+2О₂= СО₂+2 Н₂О

С₂Н₄ +3О₂=2 СО₂+2 Н₂О

С₂Н₆+3 1/2 О₂₌2 СО₂+3Н₂О

С₃Н₈ +5 О₂=3 СО₂+4Н₂О

С₄Н₁₀ +6 1/2 О₂=4СО₂+5Н₂О

С₅Н₁₂ +8 О₂=5 СО₂+6Н₂О

Н₂S+1 1/2 О₂= SО₂+Н₂О

Из соотношений видно, что для полного горения 1 нм³СО требуется 0,5 нм³ кислорода, для полного горения 1 нм³ пентана, требуется 8 нм³ кислорода. Следовательно, зная количество отдельных горючих газов в 1 нм³ газообразного топлива можно подсчитать количество кислорода, а затем и воздуха.

В расчетах принимают следующий состав воздуха: 79,0 % азота и 21,0 % кислорода по объему. Если известно количество потребляемого кислорода, то количество азота, вводимого вместе с воздухом

N₂=79/21О₂=3,762 О₂ нм³

Количество воздуха, идущего для горения, если известно потребное количество кислорода.

L=N₂+O₂=3.762 O₂+O₂=4,762О₂

Или L=1.0/0,21О₂=4,762 О₂

Формулы для расчетов теоретически необходимого количества воздуха для горения.

Для природного газа

L₀=0.04762(2CH₄^р+3.5C₂H₆^р+5C₃H₈^р +6.5C₄H₁₀^р+8C₅H₁₂^р) нм³/ нм³

Для твердого и жидкого топлива

L₀=0.0889C^р+0,265Н^р-0,0333(О^р-S^р) нм³/ кг

Для генераторного газа

L₀=0.04762(0,5СО^р+0,5Н₂^р+2CH₄^р+3C₂H₄^р+ 1,5Н₂S^р-О₂^р) нм³/ нм³

Действительное количество воздуха для горения определяется по следующей формуле:

L_α=α* L_0,

где α - коэффициент избытка воздуха, который равен

α = L_0/L_α,- отношению действительного количества воздуха, пошедшего на горение к теоретически рассчитанному. Зависит от вида топлива, способа сжигания и конструкции топливо сжигающего устройства.

Физический смысл α- коэффициент показывает во сколько раз в действительности нужно взять воздуха на горение чем теоретически рассчитанного.

α - коэффициент избытка воздуха - величина, не имеющая размерности.

Значение коэффициента избытка воздуха берут из таблицы 4.

Таблица 4 - Коэффициент избытка воздуха

Вид топлива

Коэффициент избытка воздуха

Природный газ

мазут

1,05-1,2

Пылевидное топливо

1,2-1,25

Твердое топливо

1,3-1,4

Для определения действительного количества воздуха, необходимо предусмотреть , что в зависимости от вида топлива будет по-разному происходить и процесс его окисления, способ сжигания

Пример расчета:

Определить количество воздуха, необходимого для горения для природного газа Саратовского месторождения

Природный газ Саратовского месторождения. Состав сухого газа приведен в таблице5.

Таблица 5 - Состав сухого газа, %

СН^с₄

С₂Н^с₆

С₃Н^с₈

С₄Н^с₁₀

С₅Н^с₁₂

СО^с₂

N^c₂

Сумма

94,0

1,2

0,7

0,4

0,2

0,2

3,3

100

Газ сжигается с коэффициентом расхода воздуха α=1,2. Воздух, идущий для горения, нагревается до температуры 800⁰С.

Принимаем содержание влаги в газе 1,0 %. Пересчитываем состав сухого газа на рабочий газ:

%.

Состав рабочего газа приведен в таблице 6.

Таблица 6 - Состав рабочего газа

СН^Р₄

С₂Н^Р₆

С₃Н^Р₈

С₄Н^Р₁₀

С₅Н^Р₁₂

СО^Р₂

N^Р₂

Н₂О^Р

Сумма

93,0

1,2

0,7

0,4

0,2

0,2

3,3

1,0

100

Определяем теплоту сгорания газа по формуле:

Q_Н=358,2·СН₄+637,5·С₂Н₆+912,5·С₃Н₈+1186,5·С₄Н₁₀ +1460,8·С₅Н₁₂ , кДж/нм³

Q_Н = 358,2·93,0+637,5·1,2+912,5·0,7+1186,5·0,4+460,8·0,2 = 35 485 кДж/нм³

Находим теоретически необходимое количество сухого воздуха:

L₀=0,0476(2· СН₄+3,5· С₂Н₆+5· С₃Н₈+6,5·С₄Н₁₀+8·С₅Н₁₂), нм³/нм³

L₀ = 0,0476(2·93+3,5·1,2+5·0,7+6,5·0,4+8·0,2) = 0,0476·197,9 = 9,42 нм³/нм³

Принимаем влагосодержание атмосферного воздуха d=10 г/кг·сух.воз. и находим теоретически необходимо количество сухого воздуха с учетом его влажности:

=1,016·L₀=1,016·9,42 = 9,57 нм³/нм³

Действительное количество воздуха при коэффициенте расхода α=1,2 находим по формуле:

сухого воздуха L_α = α· L₀ = 1,2 · 9,42 = 11,3 нм³/нм³

атмосферного воздуха = 1,2 · 9,57 = 11,48 нм³/нм³

2. Определение объема продуктов горения.

При сжигании всех видов топлива образуются газообразные продукты полного горения - СО_2, Н₂О, N₂, О₂, и SО₂ при наличии в топливе серы. Так как продукты горения удаляются из печи обычно с температурой выше 100⁰С, то влага находится в парообразном состоянии.

Общий объем продуктов горения при сжигании топлива с принятым в расчетах коэффициентом избытка воздуха α равен сумме объемов отдельных составляющих

V_α=V_CO2+V_SO2+V_H2O+V_N2+V_O2

Для природного газа

V_О2=0,21(α-1)L_о нм³/ нм³

V_N2=0,79L_α+0.01N₂ нм³/ нм³

= 0,01(СО₂+ СН₄+2·С₂Н₆+3· С₃Н₈+4·С₄Н₁₀+5·С₅Н₁₂), нм³/нм³

= 0,01(2·СН₄+3·С₂Н₆+4·С₃Н₈+5·С₄Н₁₀+6·С₅Н₁₂+Н₂О+0,16·d·L_α), нм³/нм³

Для твердого и жидкого топлива:

V_CO2=0,01855С^р, нм³/кг

V_SO2= 0,007 S^p, нм³/кг

V_H2O=0.112Н^р+0,0124 (W^р+100w_пар)+0,0016dL_α, нм³/кг

V_N2=0.79L_α+0.008N^р, нм³/кг

V_O2=0,21(α-1) L₀, нм³/кг

Пример расчета

Природный газ Саратовского месторождения. Состав сухого газа приведен в таблице 7.

Таблица 7 - Состав сухого газа, %

СН^с₄

С₂Н^с₆

С₃Н^с₈

С₄Н^с₁₀

С₅Н^с₁₂

СО^с₂

N^c₂

Сумма

94,0

1,2

0,7

0,4

0,2

0,2

3,3

100

Газ сжигается с коэффициентом расхода воздуха α=1,2. Воздух, идущий для горения, нагревается до температуры 800⁰С.

Принимаем содержание влаги в газе 1,0 %. Пересчитываем состав сухого газа на рабочий газ:

%.

Состав рабочего газа приведен в таблице 2.

Таблица 8 - Состав рабочего газа

СН^Р₄

С₂Н^Р₆

С₃Н^Р₈

С₄Н^Р₁₀

С₅Н^Р₁₂

СО^Р₂

N^Р₂

Н₂О^Р

Сумма

93,0

1,2

0,7

0,4

0,2

0,2

3,3

1,0

100

Определяем теплоту сгорания газа по формуле:

Q_Н=358,2·СН₄+637,5·С₂Н₆+912,5·С₃Н₈+1186,5·С₄Н₁₀ +1460,8·С₅Н₁₂ , кДж/нм³

Q_Н = 358,2·93,0+637,5·1,2+912,5·0,7+1186,5·0,4+460,8·0,2 = 35 485 кДж/нм³

Находим теоретически необходимое количество сухого воздуха:

L₀=0,0476(2· СН₄+3,5· С₂Н₆+5· С₃Н₈+6,5·С₄Н₁₀+8·С₅Н₁₂), нм³/нм³

L₀ = 0,0476(2·93+3,5·1,2+5·0,7+6,5·0,4+8·0,2) = 0,0476·197,9 = 9,42 нм³/нм³

Принимаем влагосодержание атмосферного воздуха d=10 г/кг·сух.воз. и находим теоретически необходимо количество сухого воздуха с учетом его влажности:

=1,016·L₀=1,016·9,42 = 9,57 нм³/нм³

Действительное количество воздуха при коэффициенте расхода α=1,2 находим по формуле: сухого воздуха L_α = α· L₀ = 1,2 · 9,42 = 11,3 нм³/нм³

атмосферного воздуха = 1,2 · 9,57 = 11,48 нм³/нм³

Определяем количество и состав продуктов горения при α=1,2 по формулам:

= 0,01(СО₂+ СН₄+2·С₂Н₆+3· С₃Н₈+4·С₄Н₁₀+5·С₅Н₁₂), нм³/нм³

= 0,01(0,2+93+2·1,2+3·0,7+4·0,4+5·0,2)=1,003 нм³/нм³

= 0,01(2·СН₄+3·С₂Н₆+4·С₃Н₈+5·С₄Н₁₀+6·С₅Н₁₂+Н₂О+0,16·d·L_α), нм³/нм³

=0,01(2·93+3·1,2+4·0,7+5·0,4+6·0,2+1+0,16·10·11,3) = 2,146 нм³/нм³

= 0,79 · L_α+0,01·N₂ , нм³/нм³

= 0,79·3,3+0,79·11,3 = 8,953 нм³/нм³

= 0,21(α-1) L₀ , нм³/нм³

= 0,21·(1,2-1)·9,42 = 0,396 нм³/нм³

Общее количество продуктов горения составляет:

V_α = +++, нм³/нм³

V_α = 1,003+2,146+8,953+0,396 = 12,498 ≈ 12,5 нм³/нм³

Определяем процентный состав продуктов горения:

СО₂ = = %

Н₂О = %

N₂ = %

O₂ = %

Всего: 100 %.

Задачи для самостоятельного решения

1. Определить действительное количество воздуха и объем продуктов горения для карагандинского угля марки К следующего состава:

С^р=54,7%, Н^р=3,3%, S^р=0.8%, N^р= 0,8%, О^р=4,8%, А^р=27,6%,W^р=8.0%, α =1,3

2. Определить действительный объем воздуха и объем продуктов горения для кузнецкого угля марки Д, если известен горючий состав:

С^г=78,5%, Н^г=5,6%, S^г=0,4%, N^р= 2,5%, О^р=13,0%, А^с=15,0%,W^р=12.0%, α =1,3

3. Определить действительное количество воздуха для горения и объем продуктов горения малосернистого мазута следующего состава С^р=84,65%, Н^р=11,7%, S^р=0,3%, О^р=0,3%, А^с=0,05%,W^р=3,0%, α =1,3

Задание

1. В соответствии с выданным месторождением природного газа (таблица 9) определить действительное количество воздуха, пошедшего на горение и объем продуктов горения:

Таблица 9 - Составы природного различных месторождений

Республика, область месторождения

Состав сухого газа, %

СН₄

С₂Н₆

С₃Н₈

С₄Н₁₀

С₅Н₁₂ и выше

СО₂

N₂

Н₂S

1. Линевское

81,0

2,5

0,15

-

-

1,6

14,75

-

2. Кудиновское

86,0

6,0

2,5

0,5

1,0

-

4,0

-

3. Джебольское

81,8

3,8

7,7

3,7

0,1

0,1

2,9

-

4. Берёзовское

88,8

0,1

0,05

-

-

0,6

10,45

-

5. Зыринское

91,3

3,15

1,1

0,8

0,25

0,15

3,25

-

6. Южное

95,0

2,0

1,0

1,0

0,5

0,5

-

-

7. Дашавское

98,3

0,3

0,12

0,15

0,03

0,1

2,0

-

8. Солоховское

87,0

0,1

-

-

-

-

12,9

-

9. Спиваковское

92,1

3,8

0,8

0,3

-

0,1

2,9

-

10. Шебелинское

91,1

4,3

0,9

0,3

-

0,1

3,3

-

11.Джанкойское

96,0

0,5

0,1

-

-

-

3,4

-

12. Стрелковское

98,0

0,1

-

-

-

0,4

1,5

-

13.Глебовское

90,0

5,0

2,0

1,0

0,6

0,4

1,0

-

14.Узельское

94,0

1,5

0,7

0,2

0,5

0,1

3,0

-

15. Газлинское

95,0

3,0

0,3

0,2

0,1

0,4

1,0

-

Сделайте вывод по работе

Контрольные вопросы:

1Что такое топливо?

2.Горение - это…

3. Дайте характеристику гомогенному и гетерогенному горению.

4. Что такое коэффициент избытка воздуха?

5. От чего он зависит и каков его физический смысл.

6. Почему у твердого топлива коэффициент избытка воздуха больше чем у газообразного?

7. Как можно снизить коэффициент избытка воздуха у угля?

Практическое занятие №3

Составление материального баланса процесса горения топлива.

Цель занятия: научится составлять материальный баланс топлива, на основе данных, рассчитанных в предыдущих работах

Материальный баланс горения топлива состоит из двух частей приходной и расходной. В приходной части баланса записывается рабочий состав топлива, который участвует в горении. Чтобы, значения рабочего состава топлива в таблице были выражены в килограммах, необходимо, каждый компонент умножить на его соответствующую плотность. Также в приходной части таблицы указывается и окислитель топлива - воздух. Воздух состоит из кислорода, азота и водяных паров. Заносятся данные по составляющим воздуха.

В расходную часть баланса, заносятся данные продуктов горения, с учетом их плотности.

Кроме этого, рассчитывается процентное содержание каждой статьи в приходной и расходной частях.

Погрешность сведения баланса должна составлять не более 0,1%

Таблица 10 - Материальный баланс горения природного газа

Приход

кг

%

Расход

кг

%

СН₄ = СН₄ * ρСН₄

CO₂ =V_co*100*ρCO₂

С₂ Н₆= С₂Н₆ * ρС₂Н₆

H₂O =V_HO*100*ρH₂O

СзН₈⁼ СзН₈ * ρСзН₈

N₂ = V_N * 100 * ρN₂

С₄Н₁₀ = C₄H₁₀ * ρC₄H₁₀

O₂ = V_o*100*ρO₂

С₅Н₁₂=C₅H₁₂*ρC₅H₁₂

СО₂ = СО₂ * ρСО₂

N₂ = N₂ * ρN₂

Н₂О = Н₂О * ρН₂О

Воздух:

N₂ = L_α* 100* 0,79 ρN₂

O₂ = L_α*100*0,21ρO2

H₂O = 0,16*d*L_α*

ρH₂O

Итого:

100

Итого:

100

*100% , где Н≤0,1%

Таблица 11 - Значения плотности газов

Чистые газы

ρ_o , кг/нм³

1) Водород Н₂

2) Окись углерода СО

3) Сероводород H₂S

0,0898 1,250

1,539

4) Метан СН₄

0,717

5) Этилен С₂Н₄

1,261

6) Этан С₂Н₆

1,356

7) Пропан С₃Н₈

2,020

8) Бутан С₄Н₁₀

2,840

9) Пентан C₅H₁₂

3,218

10)Гексан С₆Н₁₄

3,840

11) Кислород О₂

1,429

12) Азот N₂

1,251

13) двуокись углерода СО₂

1,977

14) Водяной пар Н₂О

0,804

15) Сернистый газ SC₂

2,852

Пример расчета

Свести таблицу материального баланса для горения природного газа Саратовского месторождения.

Таблица 12 - . Материальный баланс горения топлива

Приход

кг

%

Расход

кг

%

СН₄ =93,06*0,717

67,72

4,30

СО₂ = 1,004*100*1,977

198,49

13,0

С₂Н₆ = 1,2 * 1,356

1,68

0,10

С₃Н₈ = 0,7 * 2,020

1,41

0,09

Н₂О =2,15*100*0,804

172,86

11,2

С₄Н₁₀ = 0,4 * 2,840

1,14

0,07

N₂ = 8,97*100*l,251

1122,15

72,8

С₅Н₁₂ =0,2*3,218

0,64

0,04

О₂ = 0,4 * 100 * 1,429

55,76

2,9

СО₂ = 0,2 * 1,977

0,40

0,02

N₂= 3,3*1,251

4,12

0,27

Н₂О = 1 * 0,804

0,804

0,05

Воздух:

N₂ = 11,32* 100*0,79*

1,251

1118,74

72,18

О₂= 11,32* 100*0,21 *

1,429

339,70

21,9

Н₂О = 0,16* 10* 11,32*

0,804

14,56

0,94

Итого:

1549,874

100

Итого:

1540,270

100

%=0,04%

Задание: В соответствии с предложенным преподавателем месторождением

природного газа, рассчитать материальный баланс горения природного газа.

Сделайте вывод

Практическое занятие №4

Расчет температуры горения топлива с помощью I-t диаграммы.

Цель занятия: Научиться с помощью I-t диаграммы определять теоретическую, калориметрическую температуры, а также вычислять действительную, используя пирометрический коэффициент.

Краткие теоретические сведения

При расчётах процесса горения топлива определяют теоретическую температуру, учитывающую тепловыделение без потерь и действительную температуру газов, усреднённую по массе и приближённую к практическим условиям.

Теоретическая температура может быть определена с достаточно высокой точностью, однако действительная температура печных или топочных газов находится приближенно вследствие того, что расчетом трудно учесть конструктивные особенности топливосжигающих устройств и конкретные условия эксплуатации печей. Теоретическая температура обычно рассчитывается для продуктов полного горения топлива с учетом диссоциации СО₂ и Н₂О, значительно влияющих на температуру горения при значениях последней выше 1600^о.

Определение теоретической температуры пользуются i-t диаграммой построенной, для продуктов горения топлива с учетом их диссоциации.

Для того чтобы определить теоретическую температуру горения топлива по i-t диаграмме, надо найти общее тепло продуктов полного сгорания по формуле:

I_общ= кДж/нм³ .

По величине i_общ можно определить температуру продуктов горения без учета диссоциации ( по пунктирным линиям)- калориметрическая температура; по сплошным- теоретическую. Действительную температуру определяют используя пирометрический коэффициент.

Для определения действительной температуры горения топлива по i-t диаграмме необходимо найти тепло продуктов сгорания за вычетом потерь в окружающую среду (теоретическую температуру).

t_{ДЕЙСТВ.}=t_ТЕОР,

где - пирометрический коэффициент процесса горения, учитывающий потери тепла при горении топлива в процессе теплообмена от газов и факела на окружающие их поверхности.

Ƞ= t_{ДЕЙСТВ/}t_ТЕОР

Ƞ- пирометрический коэффициент равен отношению действительной температуры к действительной температуре. .

Физический смысл - пирометрический коэффициент показывает во сколько действительная температура ниже чем теоретическая.

Значения коэффициента зависят от вида сжигаемого топлива, способа сжигания и конструкций печей и их топливосжигающих устройств.

Значения коэффициента находятся в таблице13.

Таблица 13 - Приближённые значения пирометрического коэффициента процесса горения

Тип печи

Вид топлива

Камерные

Периодические

Туннельные

Шахтные

Вращающиеся

Газообразное

Твёрдое

Газ, мазут

Газообразное

Твёрдое

Газообразное

Пылевидное

Мазут

0,73-0,78

0,66-0,70

0,78-0,83

0,67-0,73

0,52-0,62

0,70-0,75

Рисунок 2. I-t диаграмм для низких температур

Рисунок 3. I-t диаграмм для высоких температур

Таблица 14 - Энтальпия воздуха, горючих газов и продуктов горения, кДж/м³

(при 101 кН/м²)

Пример расчета:

На основании данных предыдущего расчёта определим все виды температур.

Определяем теоретическую температуру горения. Для этого находим теплосодержание продуктов горения с учетом подогрева воздуха до t_ВОЗ=800⁰С при α=1,2.

По таблице 14 находим теплоту нагрева атмосферного воздуха : I'_ВОЗ=1110 кдж/нм³.

Тогда, i_ОБЩ = кДж/нм³.

По i-t диаграмме находим теоретическую температуру горения при =1,2 - теоретическая температура 2190^оС. Калориметрическая температура горения по этой же диаграмме (пунктирные линии) при =1,2- 2310^о.

Действительная температура определяется: t_{действ.}=t_теорп; t_{действ.}=21900,78=1708,2⁰С.

1.Задания для самостоятельной работы:

В соответствии с ранее рассчитанным месторождением природного газа, определить все виды температур, которые может развить природный газ, при окислении его холодным и подогретым воздухом.

1. В шахтной печи, при подогреве 400 ^оС.

2. В туннельной печи при подогреве 600 ^оС.

3. Во вращающейся печи при подогреве 800 ^оС.

4. В камерной печи при подогреве 500 ^оС.

Сделайте вывод по работе

Контрольные вопросы:

1. Перечислите признаки полного и неполного горения топлива.

2. Дайте характеристику теоретической температуре горения.

3. Дайте характеристику действительной температуре горения.

4. Дайте характеристику калориметрической температуре горения.

5. Что называется пирометрическим коэффициентом.

6. Каков его физический смысл.

7. От чего зависит пирометрический коэффициент.

Тема 1.3. Процессы сушки и сушильные установки.

Практическое занятие №5

Построение действительного процесса сушки воздухом и определение расхода теплоносителя на сушку.

Цель занятия: научиться выполнять часть теплотехнического расчета сушила, научиться регулировать параметры работы теплотехнического оборудования.

ПК 2.2.Контролировать работу основного и вспомогательного оборудования.

Для построения на I-D диаграмме процесса сушки необходимо знать начальные параметры атмосферного воздуха до подогрева. Ими являются температура tв и относительная влажность φ_В. Величина t_В и φ_В зависят от времени года, их находят по таблице 15.

По данным t_В и φ_В атмосферного воздуха находят на диаграмме точку А, для которой определяют влагосодержание d_В, и теплосодержание I_В. Для сушки материала, атмосферный воздух нагревают до начальной температуры t_Н для подачи в сушило. Подогрев воздуха не изменит величину d, поэтому на I-D диаграмме повышение температуры воздуха от t_В до tн изображается линией АВ. Это объясняется тем, что влагосодержание выражено в весовых единицах, и с повышением температуры только объём воздуха увеличивается, а влагосодержание не изменяется. Точкой В определяются начальные параметры воздуха перед сушкой: tн, dн, φ_В, Iн(dн=d_В).

Таким образом, с помощью I-D диаграммы при простом изображении процесса нагрева воздуха определяют величины теплосодержания I_В и I_Н.

В процессе сушки начальные параметры воздуха изменяются. В результате теплообмена и влагообмена уменьшается температура воздуха и увеличивается влагосодержание. Если считать, что в процессе сушки тепло расходуется только на испарение влаги, то будет идеальный процесс сушки (без потерь тепла в окружающую среду и без затрат тепла на нагрев сушимого материала и транспортирующих устройств).

Постоянство теплосодержания влажного воздуха для теоретического процесса сушки, когда тепло расходуется только на испарение влаги, объясняется тем, что испарившаяся влага переходит в воздух, повышая его влагосодержание и вместе с влагой вносит затраченное на испарение тепло в виде скрытой теплоты парообразования.

Точка С получена при пересечении линии I_Н с линией конечной температуры сушки t_К при выходе воздуха из сушила или линией конечной относительной влажности φ_В, которые определяются режимом сушки. Находим влагосодержание в точке С, которое будет являться конечным для теоретического процесса сушки.

Для построения действительного процесса сушки. Необходимо построить вспомогательную точку D. Для этого отложим от точки С вниз по предварительно рассчитанные потери теплосодержания. От точки С вниз по линии постоянного влагосодержания откладываем I_Пот, находим точку D. Отрезок ВD показывает направление изменения теплосодержания воздуха при действительном процессе сушки с учётом потерь тепла. Точка Е конечная точка действительного процесса сушки лежит на пересечении отрезка ВD с конечной t или относительной влажностью φ_В В точке Е находят конечное влагосодержание для действительного процесса сушки. Рассчитаем количество воздуха необходимого для сушки:

G = ( 1000·n) / (d_к-dн)

ПРИМЕР:

Построить теоретический и действительный процесс сушки воздухом и определить расход теплоносителя на сушку, если сушка происходит в г. Воронеже летом, начальная температура теплоносителя 120^оС, конечная 50^оС, потери теплосодержания составляют 15 кДж/кг с.в. и количество удаляемой влаги в час 120 кг.

Таблица 15 - Среднемесячные значения t_BOЗ и φ для различных городов

Наименование города

Январь

Июль

t_ВОЗ

φ

t_ВОЗ

φ

Акмолинск

Алма-Ата

Архангельск

Астрахань

Ашхабад

Баку

Батуми

Благовещенск

Брянск

Владивосток

Волгоград

Вологда

Воронеж

Ворошиловград

Горький

Днепропетровск

Иркутск

Казань

Керчь

Киев

Краснодар

Красноярск

Курск

Ленинград

Минск

Москва

Николаев

Новгород

Новосибирск

Новороссийск

Одесса

Омск

Орел

Пермь

Ростов-на-Дону .

Самарканд

Саратов

Свердловск

Смоленск

Ташкент

Тбилиси

Томск

Харьков

Челябинск

Чита

-17,0

-8,6

-13,3

-7,1

-0,4

-3,4

-6,4

-24,2

-8,8

-13,7

-9,9

-12,0

-9,8

-7,0

-12,2

-6,0

-20,9

-13,6

-1,3

-6,0

-2,1

-19,2

-9,3

-7,7

-6,8

-10,8

-4,0

-8,4

-19,3

-2,0

-3,1

-19,6

-9,5

-16,0

-6,1

-0,2

-11,3

-16,2

-8,4

-1,3

-0,1

-19,4

-7,7

-16,2

-27,4

85

87

88

91

86

82

78

78

88

74

85

85

90

84

89

88

85

86

88

89

90

81

88

87

88

88

88

88

83

75

88

85

92

84

89

92

84

84

88

81

80

82

88

84

82

20,3

22,1

15,3

25,2

29,6

25,3

23,1

21,2

18,2

20,6

24,7

17,5

20,6

22,2

19,4

22,3

17,2

19,9

23,4

19,3

23,7

19,3

19,4

17,5

17,5

18,0

23,1

17,6

18,7

23,6

22,6

19,1

19,6

18,0

23,7

24,8

23,1

17,2

17,6

26,8

24,6

17,8

20,6

18,6

18,7

59

56

79

58

41

65

84

72

74

77

50

70

62

59

68

60

72

63

68

69

67

72

67

69

78

70

63

78

59

68

61

70

77

72

59

47

53

70

78

46

51

76

65

72

65

Вариант №1

Построить теоретический и действительный процесс сушки воздухом и определить расход теплоносителя на сушку, если сушка происходит в г. Одессе летом, начальная температура теплоносителя 100^оС, конечная 40^оС, потери теплосодержания составляют 10 кДж/кг с.в. и количество удаляемой влаги в час 110 кг.

Вариант №2

Построить теоретический и действительный процесс сушки воздухом и определить расход теплоносителя на сушку, если сушка происходит в г. Орле летом, начальная температура теплоносителя 90^оС, конечная 50^оС, потери теплосодержания составляют 20 кДж/кг с.в. и количество удаляемой влаги в час 120 кг.

Вариант №3

Построить теоретический и действительный процесс сушки воздухом и определить расход теплоносителя на сушку, если сушка происходит в г. Керчи летом, начальная температура теплоносителя 90^оС, конечная 30^оС, потери теплосодержания составляют 9 кДж/кг с.в. и количество удаляемой влаги в час 80 кг.

Вариант №4

Построить теоретический и действительный процесс сушки воздухом и определить расход теплоносителя на сушку, если сушка происходит в г. Белгороде летом, начальная температура теплоносителя 110^оС, конечная 45^оС, потери теплосодержания составляют 15 кДж/кг с.в. и количество удаляемой влаги в час 110 кг.

Вариант №5

Построить теоретический и действительный процесс сушки воздухом и определить расход теплоносителя на сушку, если сушка происходит в г. Липецке летом, начальная температура теплоносителя 120^оС, конечная 40^оС, потери теплосодержания составляют 20 кДж/кг с.в. и количество удаляемой влаги в час 125 кг.

Вариант №6

Построить теоретический и действительный процесс сушки воздухом и определить расход теплоносителя на сушку, если сушка происходит в г. Волгограде летом, начальная температура теплоносителя 100^оС, конечная 50^оС, потери теплосодержания составляют 18 кДж/кг с.в. и количество удаляемой влаги в час 125 кг.

Вариант №7

Построить теоретический и действительный процесс сушки воздухом и определить расход теплоносителя на сушку, если сушка происходит в г. Свердловске летом, начальная температура теплоносителя 120^оС, конечная 40^оС, потери теплосодержания составляют 15 кДж/кг с.в. и количество удаляемой влаги в час 100 кг.

Вариант №8

Построить теоретический и действительный процесс сушки воздухом и определить расход теплоносителя на сушку, если сушка происходит в г. Курске летом, начальная температура теплоносителя 90^оС, конечная 40^оС, потери теплосодержания составляют 20 кДж/кг с.в. и количество удаляемой влаги в час 100 кг.

Контрольные вопросы:

1. Что называется теоретическим процессом сушки?

2. Что называется действительным процессом сушки?

3. Как выполняется построение точек А,В,С?

4. Как выполняется построение точек Д,Е?

5.Какие сушилки применяются для сушки сырья?

6. какие сушилки применяются для сушки сырца?

Сделайте вывод

Практическое занятие №6

Расчет расхода дымовых газов на сушку путем построения процесса на I-d диаграмме

Цель занятия: научиться определять расход дымовых газов на сушку путем построения на I-D диаграмме.

Краткие теоретические сведения.

Теоретический и действительный процессы сушки дымовыми газами изображаются на I-D диаграмме аналогично процессу сушки воздухом. Отличие состоит в том, что вместо процесса подогрева наружного воздуха здесь предусматривается смешение воздуха с дымовыми газами при разбавлении их до необходимой температуры t_H.

Однако, если известны параметры смеси дымовых газов с воздухом, например, d_H при выбранной температуре t_H, то изображение процесса сушки начинается с теоретического процесса, идущего от В.

Теоретический процесс сушки изображается линией ВС потери теплосодержания при сушке - линией СD и действительный процесс сушки - ВЕ.

Расход газов, поступающих в сушило, определяется по формуле:

G_CM = кг сух. Газ/час.

Объём влажной смеси продуктов горения с воздухом, поступающих в сушило, будет равен:

V_CM = нм³/ч,

Где - плотность смеси; определяется по составу влажных продуктов горения при общем коэффициенте расхода воздуха; приближенно можно принять

=1,3 кг/нм³.

Объём уходящих из сушила влажных газов будет равен

V_УХ = V_CM+V_В.П.= V_CM+ нм³/ч

Или

V_УХ= + нм³/ч.

Действительный объём уходящих газов при температуре t_К., определяется по формуле

V_t = V_УХ(1+β t_К.) нм³/ч.

Или в общем виде

V_t= ( + )( (1+β t_К.) м³/ч.

Обычно расход тепла определяется в тепловых расчетах по низшей его теплотворности, т.е.

Q= G_CM (I_H-I_ВОЗ) - 4.2 nt_M кДж/ч.

Расход топлива при его теплотворности Q c учетом кпд топки η составляет

В= нм³/ч.

Пример решения задачи:

Построить действительный процесс сушки дымовыми газами, если дымовые газы имеют состав: V(co₂)=1.573 нм³/кг, : V(н₂о)=1,743 нм³/кг, V(N₂)=24.404 нм³/кг, V(o₂)=4.33 нм³/кг, Q=39739 кдж/кг, начальная температура сушки t_H=800^оС, конечная температура t_K=110^оС, потери теплосодержания 180 кдж/кг сух.воз., n=1750 кг/ч. Определить расход тепла и топлива, если η топки 0,9.

Решение

Для расчета постоим (см. рис. 4) точку А и определим теплосодержание воздуха при начальных условиях и при температуре 800^оС. Теплосодержание в точке А-38 кдж/кг сух воз, а в точке В (при 800^оС) - 898 кДж/кг сух воз.

Рисунок 4. Графическое изображение процесса сушки к расчету сушильного барабана.

Для построения точки В, определим влагосодержание дымовых газов

D_H= г/кгсух.воз.

D_H= г/кг сух воз.

По температуре t_H=800^оС и d_H=35.1 г/кг сух.воз строим точку В. Теплосодержание дымовых газов в точке В I_НАЧ=1015 кДж/кг сух.воз. На пересечении известных параметров начального теплосодержания дымовых газов и конечной температуры процесса, построим точку С. Влагосодержание в точке С составит d_K=317 г/кг сух воз. Для построения точки D вниз то С откладываем величину I_ПОТ=180 кДж/кг сух воз. На пересечении отрезка ВD и температуры 110^оС будет находиться точка Е. Влагосодержание в точке Е равно 265 г/кг сух воз.

Определим расход смеси дымовых газов и воздуха

G_СМ= кг сух. Газ/ч

Q=7612(898-38)-4.2=6513200 кдж/ч

В= кг/ч.

Задание:

На основании данных состава дымовых газов, и теплотворности топлива, полученных при расчете природного газа, выполнить расчет по предложенному примеру, предварительно определить объём дымовых газов при и определить расход тепла на сушку и расход топлива.(недостающие данные взять из примера.

Сделайте вывод .

Практическое занятие №7

Расчет размеров сушильного барабана.

Цель занятия : научиться выполнять конструктивный расчет сушильного барабана.

Произведем тепловой расчет барабана для сушки глины производительностью Р_М=10 т/ч по высушенной глине. Глина высушивается от начальной относительной влажности ω_Н=20% до конечной ω_К=6%. Сушка производится топочными газами, разбавленными атмосферным воздухом в смесительной камере перед входом их в барабан. Сжигаемое топливо - мазут марки 40, содержащий А^Р=0,2%, W^Р=3,0%. Сжигание мазута производится с помощью форсунок низкого давления.

Количество влаги, удаляемой при сушке глины, определяем по формуле

Принимаем напряженность объема барабана по влаге (таблица 16) равной m₀=60 кг/м³ч, тогда необходимый внутренний объем барабана без учета заполнения его перегородками (8-10%) будет равен:

По данному объему подбираем барабан длиной L=12м и диаметром D=1,8м (таблица 17). Внутренний объем этого барабана составляет V_б=30,5 м³. По таблице 2 выбираем барабан размерами D=2м и L=10м. Внутренний объем V_б=31,4 м³.

Определим фактическую производительность барабана по высушенной глине по формуле: ,

В этой формуле заменяем величину n=m₀V_б=60*31,4=1884 кг/ч, тогда

.

При заданной производительности Р_М=10000 кг/ч напряженность барабана по влаге составит:

, кг/м³ч.

Производительность по абсолютной сухой глине составит:

Р_С=10000·0,94=9400 кг/ч.

Количество остаточной влаги равно ω=600 кг/ч.

Таблица 17 - Техническая характеристика ячейковых сушильных барабанов

Варианты

Вариант №1

Произвести тепловой расчет барабана для сушки глины производительностью Р_М=11 т/ч по высушенной глине. Глина высушивается от начальной относительной влажности ω_Н=21% до конечной ω_К=7%.

Вариант №2

Произведем тепловой расчет барабана для сушки глины производительностью Р_М=12 т/ч по высушенной глине. Глина высушивается от начальной относительной влажности ω_Н=22% до конечной ω_К=8%.

Вариант №3

Произведем тепловой расчет барабана для сушки глины производительностью Р_М=13 т/ч по высушенной глине. Глина высушивается от начальной относительной влажности ω_Н=23% до конечной ω_К=8%.

Вариант №4

Произведем тепловой расчет барабана для сушки глины производительностью Р_М=9 т/ч по высушенной глине. Глина высушивается от начальной относительной влажности ω_Н=18% до конечной ω_К=6%.

Контрольные вопросы:

1. Какова влажность глины перед сушкой?

2. Какова влажность глины после сушки?

3. Почему нельзя глину сушить до нулевой влажности?

4. Зачем нужны в барабане внутренние перегородки?

Сделайте вывод.

Практическое занятие №8

Тепловой баланс сушильного барабана.

Цель занятия: научиться выполнять тепловой расчет сушильного барабана.

1.Определим расход тепла на нагрев материала по формуле:

кДж/ч,

где с_М - теплоемкость высушенного материала при конечной влажности ω_К, кДж/кг·град

кДж/кг·град,

где с_с - теплоемкость абсолютно сухого материала, кДж/кг·град

Таблица 18 - Средняя теплоемкость материалов (интервал температур 0-100⁰С)

П

о таблице 18 принимаем с_с=0,921 кДж/кг·град.

кДж/кг·град

Определим расход тепла на нагрев сушимого материала по формуле:

кДж/ч,

где Р_М - производительность сушила по высушенному материалу, 10000кг/ч

Принимаем t_К=80⁰С и t_Н=5⁰С, тогда

q_M=10000·1,118(80-5)=837500 кДж/ч.

Определим полезный расход тепла на сушку по формуле:

вт,

где t'_M- начальная температура материала при входе в сушило, град;

n - количество испаряемой влаги, кг/ч;

q_M- расход тепла на нагрев материала, кДж/ч.

Вт.

Принимаем начальную температуру газов при входе в сушильный барабан t_Н=800⁰С.Чтобы получить такую температуру, необходимо дымовые газы, образующиеся при горении топлива, разбавить атмосферным воздухом.

Составим уравнение баланса тепла, принимая количество воздуха для смешивания равным х (м³/на 1 кг топлива) при температуре 20⁰С; к.п.д. топки η=0,9.

где кДж/нм³;

кДж/нм³(приложение 1);

кДж/нм³(приложение 1 или по I-t диаграмме, рис. 1)

i_ОБЩ=2980 кДж/нм³, определяется из расчета горения топлива.

Общее количество воздуха, идущее для горения и разбавления дымовых газов,

О бщий коэффициент расхода воздуха

Влагосодержание дымовых газов, разбавленных воздухом, находим по формуле

Для этого необходимо определить при новом значении α=2,98 объем V_H2О который увеличивается за счет дополнительного ввода водяных паров с атмосферным воздухом, V _N2 и V_О2 , зависящих от коэффициента расхода воздуха. Объем V_со2 не зависит от коэффициента избытка воздуха.

Построение теоретического процесса сушки на I - d-диаграмме. Нам известны два начальных параметра сушильного агента: t_н = 800° и d_H = 35,1 г/кг сух. газ., по которым находим точку В - начало процесса сушки (построение дано на рис. 4). Теоретический процесс сушки на I - d-диаграмме изображается линией ВС. Параметрами точки С являются: постоянное теплосодержа­ние I_Н=1015 кдж/кг сух. газ. и конечная тем­пература t_K газов, которую принимаем по прак­тическим данным, t_K = 110°.

По I - d-диаграмме находим для точки С влагосодержание d₂=3l7 г/кг сух. газ.

Расход сухих газов для теоретического процесса сушки

Потери теплосодержания газов в про­цессе сушки. При действительном процессе сушки будут потери тепла в окружающую сре­ду через стенки сучильного барабана и расход тепла на нагрев сушимого материала. Общие тепловые потери будут составлять:

Расход тепла на нагрев материала был определен ранее

Потери тепла через стенки в окружающую среду находим по формуле: принимая α₁ = 100 вт/м² • град,

где s₁=0,012 м; λ₁ = 58,2 вт/м град (стальной корпус); s₂=0,03 м (тепловая изоляция из диатомита ρ=750 кг/ж³); λ₂=0,20 вт/м град (приложение 2);

t_ВОЗ=15⁰.

Температуру газов внутри барабана определим по формуле

Поверхность барабана при L= 10 м и D_СР = 2,062 м составляет:

Следовательно, действительный процесс сушки на I - d-диаграмме. От точки С вниз по диаграмме (при d = const) откладываем величину I_ПОТ = 180 кДж/кг сух. газ.; пользуясь шкалой теплосодержаний на I - d-диаграмме, получим точку D.

Соединим точку D с точкой В - начала процесса сушки и получим линию, которая показывает, с каким средним изменением теплосодержания, влагосодержания и температур сушильного агента пойдет действительный процесс сушки (луч действительного процесса сушки).

Конечные параметры действительного процесса сушки нами установлены ранее принятой t_к = 110°. Линия пересечения луча действительного процесса сушки с линией t_к = 110° даст точку Е - конца процесса сушки, для которой d_к = 265 г/кг сух. газ.

Действительный расход газов на сушку будет равен:

Расход тепла на сушку находим по формуле

где I_H=898 кдж/кг (см. рис. 2) или по I - d-диаграмме рис.4 для точки B", как для воздуха при t_BO3 = 800^o; Q = 7620 (898-38) - 4,2 • 1750 • 5 = 6 513 200 кДж/ч. Расход тепла в топке

Расход мазута

При установке двух форсунок на топку производительность каждой фор­сунки следует брать в пределах до 100 кг/ч.

Удельный расход тепла на сушку, отнесенный к 1 кг испаренной влаги, будет равен:

Задание:

Внимательно изучить алгоритм теплового расчета сушильного барабана, произвести тепловой расчет для данных сушильного барабана, рассчитанного в предыдущих работах.

Контрольные вопросы:

1. С какими статьями вносится тепло в сушильный барабан?

2. На какие цели тепло расходуется?

3. Зачем нужна в расчете I-D диаграмма?

4. Что представляют собой потери теплосодержания?

Сделайте вывод

Практическое занятие №9

Составление теплового баланса сушильного барабана. Определение КПД сушильного барабана.

Цель занятия : научиться составлять таблицу теплового баланса, определять КПД сушильного барабана

.Таблица 19 - Таблица теплового баланса

Кпд= (Q_мат+Q_исп)/Q_прих *100%=(837 500+4700000)/7378000 *100%=75 %

Задание:

1. Изучить принцип составления теплового баланса сушильного барабана и определение кпд барабана.

2. На основании полученных данных составить таблицу теплового баланса и определить кпд сушильного барабана.

Контрольные вопросы:

1. Перечислите статьи, вносимые тепло в сушильный барабан?

2. Перечислите статьи, на которые тепло расходуется?

3. Какое тепло считается полезным?

4. Предложите мероприятия, которые позволят увеличить кпд сушильного барабана.

Сделайте вывод.

Практическое занятие №10

Аэродинамический расчет сушильного барабана. Подбор тягодутьевых устройств.

Цель занятия: научиться выполнять аэродинамический расчет сушильного барабана, подбирать вентилятор по рассчитанным характеристикам.

Количество воздуха, необходимое для горения,

К

оличество воздуха, необходимое для разбавления дымовых газов в камере смешения,

О

пределим объем отходящих газов при выходе из сушильного барабана

К

оличество газов, выходящих из сушильного барабана, равно:

П



лотность отходящих газов при t_yx=l10° определим по формуле

Парциальное давление водяного пара в отходящих газах определим по I - d-диаграмме. При конечных параметрах t_к = 110° и d_K = 265 г/кг сух. газ. ρ_П = 29 000 н/м² (шкала внизу справа). Тогда

Д



ействительный объем влажных газов, уходящих из сушильного барабана при t_K = 110° и d_K = 265 г/кг сух. газ., будет равен:

Скорость газов при выходе из барабана

Д

ля подбора вентилятора определяем величину напора

н/м²

По номограмме (рисунок 5) для вентиляторов высокого давления выбираем вентилятор №5.

Задание:

Для ранее рассчитываемых данных сушильного барабана, произвести аэродинамический расчет и подобрать вентилятор и определить его характеристики.

Контрольные вопросы:

1. Что такое вентилятор?

2. Перечислите основные технические характеристики вентиляторов?

Сделайте вывод.

Рисунок 5 - Номограмма для вентиляторов высокого давления

Практическое занятие № 11

Материальный баланс процесса сушки в туннельном сушиле. Конструктивный расчет

Цель занятия: изучить конструктивный расчет туннельного сушила, научиться выполнять расчет

Рассчитать туннельное сушило для сушки изделий санстройкерамики. Про­изводительность сушила в соответствии с заданной производительностью печи составляет 5600 т/год годных фаянсовых изделий, обжигаемых в туннельных печах. Начальная относительная влажность изделий ω_н = 16,0%. Конечная относительная влажность после сушки ω_к ==1,0 %.

Сушка производится горячим воздухом, отбираемым из зоны охлаждения туннельных печей. Начальную температуру воздуха при входе в сушило принимаем tн = 80°.

1. Для определения часовой производительности сушила принимаем: количество рабочих дней в году - 350, брак при сушке и обжиге - 5%. Тогда часовая производительность по обжигаемым изделиям будет равна:

Если потери при прокаливании в процессе обжига составляют 10%, то часовая производительность сушила по сухой массе составит:

Р_С = 702х1,10 = 772 кг/ч.

Поступает в сушило влажных изделий

Выходит из сушила высушенных изделий

2. Часовое количество испаряемой влаги находим по формуле (355)

Предварительно определим размеры су­шила. Срок сушки изделий сантехкерамики принимаем τ=36 ч. Габариты вагонетки применительно к монорельсовому транспор­ту принимаем следующие: длина 1700 мм, ширина 800 мм. По данным практики на каждую вагонетку вмещается в среднем 248 кг, считая по обожженным изделиям. Тогда количество вагонеток, находящихся в сушиле, определяем по формуле (304)

Принимаем количество вагонеток в тун­неле 17 шт., тогда количество туннелей бу­дет равно:

Определяем длину туннеля

Конструктивно длину туннеля прини­маем на 0,6 м больше, т. е. L = 29 500 мм. Находим ширину туннеля

Высоту туннеля при монорельсовом транспорте вагонеток принимаем H=2400 мм.

Стены сушила выполнены из красного строительного кирпича толщиной 380 мм. Сверху сушило покрыто железобетонными плитами толщиной 70 мм и слоем шлаковой теплоизоляционной засыпки толщиной 150 мм.

Общая ширина сушила, состоящего из шести туннелей, равна:

Задание:

Рассчитать туннельное сушило для сушки изделий санстройкерамики. Про­изводительность сушила в соответствии с заданной производительностью печи составляет 6000 т/год годных фаянсовых изделий, обжигаемых в туннельных печах. Начальная относительная влажность изделий ω_н = 18,0%. Конечная относительная влажность после сушки ω_к =1,0 %.

Сушка производится горячим воздухом, отбираемым из зоны охлаждения туннельных печей. Начальную температуру воздуха при входе в сушило принимаем t_н = 90°.

Контрольные вопросы:

1. Назначение туннельного сушила.

2. Достоинства туннельного сушила.

3. Недостатки туннельного сушила.

4. Способы устранения недостатков.

5. Что такое рециркуляция.

6. По какому принципу протекает сушка

7. Какой способ сушки используется в туннельном сушиле.

8. Какой вид теплоносителя может использоваться в туннельном сушиле.

9.Из какого материала выполняется стены сушила?

10.Как выполняется покрытие сушила?

11.Что такое садка изделий? Виды садки изделий?

12.Какими бывает вагонетки?

Сделайте вывод

Практическое занятие № 12

Тепловой расчет туннельного сушила.

Цель занятия: изучить тепловой расчет туннельного сушила

Расход сухого воздуха для теоретического процесса сушки. Начальные параметры воздуха, поступающего в сушило, t_н = 80°. Влагосодержание d_H находится по I - d-диаграмме. Для летних условий г. Свердловска (табл. 15) tвоз=17°, φ=70%. Получаем d_H=9,0 г/кг сух. воз. и теплосодержание I_Воз = 40 кдж/кг сух. воз. Схема расчета по I - d-диаграмме дана на рис. 6.

При повышении температуры воздуха в зоне охлаждения печи до t_H=80⁰ его влагосодержание не изменяется, а теплосодержание повышается до I_н= 104 кдж/кг сух. воз.

Теоретический процесс сушки, изображенный линией ВС (рис.6), закан­чивается при d₂=27 г/кг сух. воз. Точка С находится пересечением линии I_н = const с линией t_K = const, задаемся t_K = 35°.

Рисунок 6. Графическое изображение процесса сушки к расчету туннельного сушила.

Расход сухого воздуха при теоретическом процессе сушки находим по формуле (379)

Потери теплосодержания воздуха в процессе сушки. Для расчета действительного процесса сушки определяем расход тепла в сушиле на нагрев материала, транспортирующих устройств и потери тепла в окружающую среду.

Расход тепла на нагрев изделий в сушиле определяем по формуле

где Р_м = 780 кг/ч;

t_K=65⁰ (принимаем на 15° ниже начальной температуры сушильного аген­та при противоточном движении воздуха и вагонеток с изделиями), тогда

Расход тепла на нагрев транспортирующих устройств определяем по фор­муле

Масса металлической части вагонетки равна G_мет=202,4 кг. Масса деревян­ной части вагонетки равна G_дep=24,6 кг (эти данные берутся по чертежу вагонетки).

Теплоемкость стали с_мет=0,47 кдж/кг • град; теплоемкость дерева с_дер = 1,13 кдж/кг град. Начальная температура вагонетки t_н = 10°, конечная тем­пература металлической части вагонетки 80°, деревянной части 60°.

В час поступает вагонеток в сушило(проталкивание вагонетки в каждый туннель производится через 2 ч 7 мин), тогда

Потери тепла в окружающую среду через стены, потолок, пол и двери определяем по формуле

где К - коэффициент теплопередачи, который определяем по формуле

Средняя температура сушильного агента

(температура окружающей среды была принята равной 17°).

Коэффициент теплоотдачи внутри сушила от движущегося сушильного агента к стенкам камеры при скорости 2 м/сек определим по формуле (при­ложение 13)

Коэффициент теплопроводности кирпичной стенки равен: λ₁ = 0,48 вТ/м -град (по приложению 15).

Коэффициент теплоотдачи от стенки в окружающую среду определяем по номограмме (см. рис. 25) для ∆t=15°

Коэффициент теплопередачи составляет:

Теплоотдающая поверхность стенок (определяется обычно по чертежу или эскизу)

F = 2х29,5х2,4 =142 м².

Потери тепла через стены равны

Находим поверхность потолка, выполненного из железобетонных плит,

F_n = 29,5х8,06 = 238 м².

Коэффициент теплопроводности железобетона λ=1,55 вт/м-град; для теп­лоизоляционной засыпки λ=0,12 вт/м-град (приложение 14). По графику (см. рис. 25) находим α₂=11,3 вт/м²-град. Коэффициент теплопередачи

Потери тепла через потолок

Потери тепла через под сушила принимаем 10 вт/м², тогда

Определяем потери тепла через дверки со стороны подачи теплоносителя: поверхность шести дверок, выполненных из дерева толщиной 50 мм (λ= 0,16 вт/м-град),

коэффициент теплопередачи

тогда

Потери тепла через дверки со стороны выдачи вагонеток равны:

Суммарные потери тепла в окружающую среду составят:

Общие потери тепла в сушиле

Потери теплосодержания воздуха в сушиле находим по формуле

5. Действительный расход воздуха на сушку определяем с помощью I-d-диаграммы. Для этого по I-d-диаграмме от Точки С вниз отклады­ваем величину Iпот кдж/кг сух. воз. Действительный процесс сушки изображается линией BE. Конечные параметры сушильного агента t_k=32°; φ_к=80%; d_K=23 г/кг сух. воз. (парциальное давление водяных паров р_п=3470 н/м²). Построение процесса дано на рис. 1 и 59.

6. Расход тепла на сушку находим по формуле

Удельный расход тепла на сушку (для летних условий) равен:

Контрольные вопросы:

1. С какой целью используется I-D диаграмма в расчете?

2. Что такое теоретический процесс сушки?

3. Что такое действительный процесс сушки?

4. Что представляют собой потери теплосодержания?

Сделайте вывод.

Практическое занятие № 13

Составление теплового баланса туннельного сушила. Определение КПД туннельного сушила.

Цель занятия: научиться составлять тепловой баланс туннельного сушила и определять кпд сушила.

Составляем тепловой баланс сушила.

Приход тепла

Потребное количество тепла, которое необходимо внести с воздухом, отбираемым из зоны охлаждения печи, учитывая нагрев его от 17 до 80° (для летних условий), равен по расчету 634 120 кдж/ч, удельный расход ра­вен 4520 кдж/кг вл.

Для зимних условий работы расход тепла будет больше, но количество подаваемого воздуха меньше. Если принять для г. Свердловска среднее значение температуры воздуха -16° и φ = 84% (табл. 15), то расход воздуха будет равен:

Удельный расход воздуха составит 60,7 кг/кг вл.

Величины влагосодержания и теплосодержания сушильного агента взяты по I-d-диаграмме. При этом начальные параметры холодного воз­духа приближенно равны d_H=l,0 г/кг сух. воз., I_теп=-13 кдж/кг сух. воз. Теплосодержание воздуха при I_н = 80° и d_H=l,0 г/кг сух. воз. равно I_н =84 кдж/кг сух. воз. Для действительного процесса сушки влагосодержание d_газ = 17,5 г/кг сух. воз.

Расход тепла для зимних условий будет равен:

Удельный расход тепла q_ω =5850 кдж/кг вл.

Так как теплоноситель поступает в сушило из зоны охлаждения печи, то при расчете вентиляторов для подачи и отбора теплоносителя следует пользоваться данными для летних условий работы.

Задание: Самостоятельно произвести расчет теплового КПД, если к полезному теплу относят: q_м; q_тр; q_исп.

Контрольные вопросы:

1. Какие статьи в тепловом балансе относятся к полезному теплу?

2.Какие статьи в тепловом балансе относятся к неполезному теплу?

3. Как определяется тепловой КПД сушила?

4. Каким способом можно повысить КПД сушила?

Сделайте вывод.

Практическое занятие № 14

Аэродинамический расчет туннельного сушила. Подбор тягодутьевых устройств.

Цель занятия: изучить и выполнить аэродинамический расчет для туннельного сушила подобрать тягодутьевые устройства.

Задание: выполнить аэродинамический расчет туннельного сушила и подобрать тягодутьевые устройства, если: действительный расход воздуха составил 1400 м³/ч, t_окр=20 ^оС, t_нач=95 ^оС, n=140 кг/ч

Количество воздуха, подаваемого в сушило составит:

V'_воз =V*

где, V-удельный объём влажно воздуха, м³/кг

м³/ч

Определим действительный расход воздуха при температуре 95⁰С :

V_воз = V'_воз(1+) м³/ч

V_воз = 11 900х(1+)=15 169 м³/ч

Количество отработанного воздуха, удаляемого из сушила составит:

V_ух = м³/ч

где, G_см=1,009х = 1,009х14000=14 126 кг/ч

- плотность отработанного воздуха, кг/м³

= кг/м³,

где, р_п-парциальное давлении водяных паров по I-D диаграмме для точки Е н/м².

V_{ух ,} V_воз- являются производительностями для подбора двух вентиляторов.

Тогда количество отработанного воздуха составит:

V_ух = м³/ч

Определим давление вентилятора:

h_действ=h_g Н/м².

По номограмме (рисунок 14) подбирается номер вентилятора №5, КПД вентилятора равно η=0,618, условное число А=5480.

Мощность на валу двигателя можно рассчитать по следующей формуле:

N_дв= кВт,

где, V_t - производительность вентилятора при данной температуре , м³/ч;

h _t- полное давление, создаваемое вентилятором при данной температуре газа, н/м²;

η_в- к.п.д. вентилятора;

η_п- к.п.д. эластичной муфты (0,98).

Рисунок 7 - Номограмма для подбора центробежных вентиляторов среднего давления серии ВРС

Установочная мощность электродвигателя с учетом запаса определяется по формуле:

N_уст=k·N_дв ,кВт

где, k- коэффициент запаса мощности на пусковой момент, равный 1,1.

Определите самостоятельно установочную мощность на валу.

Задние: В соответствии с вариантом, выполните аэродинамический расчет туннельного сушила, подберите вентилятор и определите его характеристики.

Вариант 1 Выполнить аэродинамический расчет туннельного сушила и подобрать тягодутьевые устройства, если: действительный расход воздуха составил 1600 м³/ч, t_окр=18 ^оС, t_нач=105 ^оС, n=160 кг/ч

Вариант 2 Выполнить аэродинамический расчет туннельного сушила и подобрать тягодутьевые устройства, если: действительный расход воздуха составил 1200 м³/ч, t_окр=20 ^оС, t_нач=80 ^оС, n=120 кг/ч

Вариант 3 Выполнить аэродинамический расчет туннельного сушила и подобрать тягодутьевые устройства, если: действительный расход воздуха составил 1400 м³/ч, t_окр=20 ^оС, t_нач=95 ^оС, n=110 кг/ч

Вариант 4 Выполнить аэродинамический расчет туннельного сушила и подобрать тягодутьевые устройства, если: действительный расход воздуха составил 1500 м³/ч, t_окр=18 ^оС, t_нач=125 ^оС, n=170 кг/ч

Вариант 5 Выполнить аэродинамический расчет туннельного сушила и подобрать тягодутьевые устройства, если: действительный расход воздуха составил 1200 м³/ч, t_окр=18 ^оС, t_нач=90 ^оС, n=140 кг/ч

Контрольные вопросы:

1. С какой целью устанавливается вентилятор в сушило?

2. Сможет ли сушило работать без вентилятора?

3.Если будет установлен вентилятор белее высокой мощности, чем необходимо, повлияет ли это на режим сушки?

4. Перечислите все характеристики вентиляторов.

Сделайте вывод.

Тема 1.5.Печи для обжига сырьевых материалов

Практическое занятие №15

Конструктивный расчет шахтной печи

Цель занятия: изучить принципы конструктивного расчета шахтной печи и произвести расчет.

Краткие теоретические сведения

Целью конструктивного расчета печей является определение основных габаритных размеров теплового агрегата с учетом его заданной производительности и материала, который будет подвергаться тепловой обработке.

В зависимости от вида печи конструктивный расчет будет выполняться по разному.

Конструктивный расчет шахтной печи.

Высота печи зависит от вида обжигаемого материала, размеров кусков шихтовых материалов, температуры обжига, поперечного сечения шахты, профиля печи (таблица 20).

Высота печей:

• Для обжига цементного клинкера 10,0-12,0м;

• Для обжига шамота 8,0-12,0м;

• Для обжига магнезита и доломита 10,0-12,0м;

• Для обжига извести 8,0-20,0 м.

Диаметры шахтных печей:

• Для обжига цементного клинкера 2,5-2,55м;

• Для обжига шамота 1,7-3,5м;

• Для обжига магнезита и доломита 1,7-3,5м;

• Для обжига извести по пересыпному способу 5,0м;

Отношение высоты печи к диаметру составляет:

• Для обжига цементного клинкера 2,5-4;

• Для обжига шамота 4-6;

• Для обжига магнезита и доломита 4-6;

Для выполнения расчета принимается:

• Удельный съем р = кг/м³час;

• Скорость движения материалов по шахте печи υ=м³/час;

• Отношение высоты печи к диаметру Н/D;

• Насыпной вес материала γ=1,2 т/м³.

Ход расчета:

1. Объем шахтной печи определим по формуле:

,

где, Р - производительность шахтной печи, т/час;

р - удельный съем продукции, кг/м³час.

2. Время пребывания материала в печи определим по формуле:

,

где, Н-высота печи, м;

υ- скорость движения материалов по шахте печи, м³/час;

3. Внутренний диаметр шахтной печи определим по формуле:

,

где, D- диаметр печи, м;

Н- высота печи, м;

Рассмотрим пример расчета шахтной печи для обжига извести производительностью - 5т/ч

Принимается:

а) удельный съем р =23кг/м³ час

б) скорость движения материалов в шахте U =0,3 м³/час

в) отношение высоты печи к его диаметру Н/D = 4

г) насыпной вес материала γ- 1,3 т/м³

Рассчитываем:

а) объем шахты печи по формуле

V = Р/р, м³

б) время пребывания материала в печи по формуле:

час,

τ= 4D/0,3 = 13,3 D час

г) внутренний диаметр шахты печи из формулы:

где, Р=5т/час, γ = 1,3 т/м³, Н= 4D, τ=13,3∙D

5=(0,785*D²*4D*1,3^∙)/13,3D

5=0.307D²

D²=16.3 т/час,

D =

D =4,04

Н=4,04*4=16м

Вывод: В результате расчёта высота печи составила 16м объём шахтной печи по формулам 4м , что удовлетворяет требования.

Задание: В соответствии с указанным вариантом, выполните конструктивный расчет шахтной печи, недостающие данные возьмите в таблице..

Вариант 1. Выполнить конструктивный расчет печи для обжига глины на шамот Р= 3,6 т/ч.

Вариант 2 Выполнить конструктивный расчет шахтой печи для обжига известняка Р= 4т/ч

Вариант 3 Выполните конструктивный расчет шахтной печи для обжига магнезита 4 т/ч.

Таблица 20 - Показатели работы шахтных печей

Контрольные вопросы:

1. Как классифицируют шахтные печи?

2. Перечислите достоинства шахтных печей.

3. Перечислите недостатки шахтных печей.

4. Изложите работу шахтной печи.

Сделайте вывод.

Практическое занятие №16

Методика составления теплового баланса шахтной печи. Определение КПД

Цель занятия: изучить методику составления теплового баланса шахтной печи и определить кпд печи.

Тепловой расчет шахтной печи.

Ход расчета

Приход тепла:

1.Тепло от горения топлива

, кдж,

где, Q^P_H - тепло сгорания топлива, кДж/кг или кДж/нм³;

В - расход топлива, кг/сек или нм³/сек.

2. Тепло, вносимое подогретым воздухом

кВт,

где, L_α - действительное количеств воздуха, подаваемое для горения топлива, нм³/кг или нм³/нм³;

i_воз - теплосодержание (Энтальпия) воздуха, кДж/нм³, находится в зависимости от температуры (т.к. на горение подается атмосферный воздух, то его значение равно кДж/нм³)

Расход тепла:

1. Тепло, затраченное на нагрев материалов

кВт,

где, Р- производительность печи по сухому материалу, кг/сек;

с_кt_к - энтальпия (теплосодержание материала, в конце нагрева до конечной температуры обжига, кДж/кг;

с_к - средняя массовая теплоемкость материала в интервале температур от 0 до t_к, кДж/кг ∙ град (Приложение 1);

с_нt_н - энтальпия (теплосодержание) материала в начале нагрева при начальной температуре t_н, кДж/кг.

2.Расход тепла на испарение физической влаги из материала

кВт,

где, 2500 - скрытая теплота парообразования, кДж/кг влаги;

4,2 - теплоемкость воды, кДж/кг;

t_H - температура влажных материалов, поступающих в печь, гад.

Количество влаги, испаряемой из материала, определяется по абсолютной или относительной его влажности

кг/сек;

где, Р_с - количество сухого материала (шихты), поступающего в печь, кг/сек;

ω_а - абсолютная влажность материала, %

ω - относительная влажность материала, %.

3. Расход тепла на химические процессы:

Q_хим=g_хим∙G_хим , кДж/час

где, g_хим =400 кДж/кг. глины

G_хим =Р мат/час, кг/час

4. Потери тепла с уходящими газами:

Q_дым=V_дым∙I_дым , кДж/час

где, I_дым=200 кДж/кг.сух.газ (Приложение 15)

V_дым=V_a∙B∙α_общ ,нм³/ч

В - расход натурального топлива в час (рассчитывается в конце теплового расчета)

α_общ - коэффициент избытка воздуха (принимается 4÷5)

5. Потери тепла через кладку стен зоны подогрева:

, кДж/ч

где, S₁, S₂ - толщина слоев кладки, м

λ₁, λ₂- коэффициент теплопроводности;

t_{ст.внутр}, t_{окр.возд} - принимаются, м²

F- площадь зоны подогрева

F_ст=π•D•Н_под, для зоны подогрева Н_под=1/3 Н

Потери тепла через кладку стен зоны обжига

, кДж/ч

где, S₁, S₂ - толщина слоев кладки, м

λ₁, λ₂- коэффициент теплопроводности;

t_{ст.внутр}, t_{окр.возд} - принимаются, м²

F- площадь зоны подогрева

F_ст=π•D•Н_обж, для зоны обжига Н_обж=2/3 Н

Общие потери тепла через кладку определяют по формуле:

Q_{общ.кл.ст}=Q_кл.под+Q_кл.обж , кДж/ч

Общие потери тепла определяют по формуле:

Q_{общ.расх.=}Q_мат.+Q_шп.+Q_хим.+Q_дым.+Q_{общ.кл.ст} , кДж/час

Определим расход топлива:

Q_{общ.расход}=Q_{общ.приход}

Из этой формулы определяется расход натурального топлива

В=(нм³/час)/(кг/час)

Удельный расход условного топлива на 1 тн. шамота определяется:

, кг/тн.

Составляется таблица теплового баланса шахтной печи (таблица 21)

Таблица 21 - Тепловой баланс шахтной печи

Приход тепла

кДж/час

%

Расход тепла

кДж/ч

%

Q_{гор.топл}

Q_мат.

Q_{физ. возд.}

Q_исп.

Q_{хим.мат.}

Q_дыма

Q_{кл.стен}

Q_{неучтен}

Итого

100

100

Неучтенные потери составляют:

Q_неуч.=Q_прих.+Q_рас., кДж/час, допускается до 8 %

Определим К.П.Д. печи:

Ход расчёта

Приход тепла:

1.Тепло от горения топлива

Q=Q*B, кДж

Q=35485*B=35485B кДж

где,Q-тепло сгорания топлива, кДж/кг ;

В- расход топлива, кг/сек.

2.Тепло,вносимое подогретым воздухом

Q=L*I*В кДж

Q=11,3*26*В=293,8В кДж

где , L- действительное количество воздуха, подаваемое для горения топлива, нм/кг;

I-теплосодержание (Энтальпия) воздуха, кДж/ нм, находится в зависимости от температуры (т.к. на горение подаётся атмосферный воздух, то его значение равно I=c*t=1.3*20=26 кДж/ нм)

Расход тепла:

1.Тепло,затраченное на нагрев материалов

Q=P(c*t-c*t) кВт

Q=3000(1,248*1350-0,808*20) =5003610 кДж

где, Р - производительность печи по сухому материалу, кг/сек

ct-энтальпия (теплосодержание материала ,в конце нагрева до конечной температуры обжига , кВт/кг;

c- средняя массовая теплоёмкость материала в интервале температур от 0 до t, кВт/кг.

c*t- энтальпия (теплосодержание материала в начале нагрева при начальной температуре t кВт/кг.

2.Расход тепла на испарение физической влаги из материала

Q=(2500-4,2* t)w кДж

P*=3000*750 кг/сек

Q= (2500-4, 2*20)750=1812000 кДж

где,2500- скрытая теплота парообразования, кДж/кг;

4,2- теплоёмкость воды, кДж/кг;

t- Температура влажных материалов, поступающих в печь.

Количество влаги, испаряемой из материала, определяется по абсолютной или относительной его влажности.

где , P- количество сухого материала (шихты), поступающего в печь, кг/сек;

- Абсолютная влажность материала, %

- относительная влажность материала , %

3. Расход тепла на химические процессы:

Q=g*G, кДж/час

Q=400*3000=1200000 кДж/час

где, g=400 кДж/час. глины

G=Р мат/час, кг/час

4. Потери тепла с уходящими газами:

Q=V*I, кДж/час

V=V*B*, нм/ч

V=12, 5*В*4=50В нм/ч

Q=50В*200=10000В кДж/час

где, I=200 кДж/кг. сух/газ

В- расход натурального топлива в час (рассчитывается в конце теплового расчёта)

-коэффициент избытка воздуха.

5.Потери тепла через кладку стен зоны подогрева:

Q=, кДж/час

Q= кДж/час

где, S- толщина слоя кладки ,м (принимается по чертежу)

коэффициент теплопроводности.

t- Принимается,

Q=,

Q==135920,6 кДж/час

Общее потери тепла через кладку определяют по формуле:

Q= Q+ Q кДж/час

Q=6027988+135920,6=738719,4 кДж/час

Общее потери тепла определяют по формуле:

Q=Q+Q+Q+Q+ Q, кДж/час

Q=5003610+1812000+1200000+10000В+738719,4=8754329,4+10000В

35779=8754329,4+10000В

25778,8В=8754329,4

В=340 нм/час

Удельный расход условного топлива на 1 тн. шамота определяется:

В= кг/ тн. шамота

В= кг/ тн. шамота

Составляем таблицу теплового баланса шахтной печи (таблица 22)

Задание

1. Записать методику теплового расчета шахтной печи.

2. Самостоятельно заполнить таблицу теплового баланса в примере расчета.

3. Определить невязку баланса.

4. Определить тепловой кпд печи и сделать вывод о тепловой эффективности работы печи.

Контрольные вопросы:

1. Перечислите статьи, с которыми тепло поступает в тепловой агрегат.

2. Перечислите статьи, на что расходуется тепло в печи.

3. Какое тепло является полезным в печи?

4. Предложите способы увеличения теплового кпд печи.

5. Какие показатели являются контрольными в тепловом расчете?

Таблица 22 - Тепловой баланс шахтной печи

Приход тепла

кДж/час

%

Расход тепла

кДж/час

%

Q

Q

Q

Q

Q

Q_дым

Q

Q

итого

итого

Сделайте вывод.

Практическое занятие №17

Аэродинамический расчет шахтной печи. Подбор тягодутьевых устройств.

Цель занятия: научиться выполнять аэродинамический расчет шахтной печи, подбирать тягодутьевые устройства и определять их характеристики.

Методика расчета

Подбирается вентилятор-дымосос для отбора дымовых газов из печи.

t_дыма- принимается в тепловом расчете.

V_дыма=V, нм³/ч

В - расход натурального топлива, нм³/ч

=4 (справочные данные).

V_t=V_0, нм³/ч,

h_действ=h_gмм.вод.ст. для перевода в н/м² нужно мм.вод.ст 10.

По номограмме подбирается № вентилятора и определяются все его характеристики.

При соединении вентилятора с электродвигателем при помощи муфты =0,98, необходимая мощность электродвигателя равна:

N_дв=, кВт.

Установочная мощность будет равна:

N_уст=К*N_дв, кВт;

где, К=1,1.

Пример расчета.

Подбор вентилятора для отбора дымовых газов.

Определим действительный объём продукта горения.

V=V*α*В, н/ч

V=12,5*275*4=13750 н/ч

где V-объём продукта горения топлива из расчёта горения топлива.

Определим теоретический объём.

Vt=Vg*(1*β*t) н/ч

Vt=13750*(1*)=20146,5 н/ч

Где β- коэффициент объёмного расширения газа(1/273)

Vg - действительный объём

t- температура уходящих газов

Определим теоретический напор, создаваемый вентилятором.

Ht=100()н/м

Ht=100() 161 мм .вод .ст.*10=1610 н/м

Где 100 - напор вентилятора ,

t - Температура уходящих газов,

t- Температура окружающей среды.

Определим по номограмме, представленной на рисунке 5, номер вентилятора

N=10

Определим количество оборотов в минуту

n=A|N= об/мин

А - определяем по номограмме.

Определим мощность вентилятора.

N= кВт

Где Vt - теоретический объём,

Ht - теоретический напор,

Определим установочную мощность вентилятора.

N=К*W=1,1*10,1=11,1 кВт

Где К - постоянная,

N- Мощность вентилятора.

Задание:

В соответствии с указанным вариантом, выполните аэродинамический расчет шахтной печи, подберите вентилятор и определите его характеристики.

Вариант №1. Расход топлива в шахтной печи составляет В=403 нм³/кг, объем продуктов горения V_α=12.1 нм³/ нм³, температура отходящих дымовых газов 180 ^оС.

Вариант №2. Расход топлива в шахтной печи составляет В=389 нм³/кг, объем продуктов горения V_α=11.9 нм³/ нм³, температура отходящих дымовых газов 190 ^оС.

Вариант №3. Расход топлива в шахтной печи составляет В=450 нм³/кг, объем продуктов горения V_α=13.1 нм³/ нм³, температура отходящих дымовых газов 200 ^оС.

Вариант №4. Расход топлива в шахтной печи составляет В=420 нм³/кг, объем

Рисунок 8 - Номограмма для подбора центробежных вентиляторов среднего давления серии ВРС

продуктов горения V_α=12.8 нм³/ нм³, температура отходящих дымовых газов 180 ^оС.

Вариант №5. Расход топлива в шахтной печи составляет В=430 нм³/кг, объем продуктов горения V_α=11.5 нм³/ нм³, температура отходящих дымовых газов 190 ^оС.

Контрольные вопросы:

1. Что является критерием при загрузке материала в шахтной печи?

2. При каких условиях возможна разгерметизация печи?

3. Где устанавливаются тягодутьевые устройства в печи?

4.Возможна ли работа печи без тягодутьевых устройств. Ответ обоснуйте.

Сделайте вывод

Практическое занятие №18

Конструктивный расчет вращающейся печи

Цель занятия: научиться выполнять конструктивный расчет вращающейся печи.

Методика расчета.

Основными размерами вращающейся печи являются длина L и диаметр D.

Современные вращающиеся печи для обжига шамота, магнезита, доломита имеют соотношение между длиной печи L и диаметром по кожуху D обычно принимают для печей коротких (до 70 м) = 15 - 21; для длинных печей =21-38.

Магнезит и доломит обжигаются при температурах 1600- 1700° и значительно труднее спекаются, чем шамот, поэтому ре­комендуется применять длинные печи >30.

Для обжига шамота принимают =20, учитывая, что пылеунос в коротких печах меньше, чем в длинных.

В целях уменьшения пылеуноса из печи не допускают высо­ких скоростей газов. Обычно при обжиге шамота приведенная к нормальным условиям скорость газов составляет 0,6- 1,0 нм/сек, при обжиге магнезита 1,6-1,8 нм/сек.

Обжиг керамзита обычно производится в коротких печах длиной от 12 до 45 м и диаметром до 2,5 м.

Чем больше D печи, тем выше скорость движения материала и выше часовая производительность.

Задание: производительность Р - тн/час.

Принимается:

а) ρ - удельная производительность тн/м³ сутки

б) к - коэффициент использования печи по времени = 0,9;

в) ρ_n - съём продукции - кг/м²•час,

г) соотношение между L и D барабана печи:

L/D=15-21, при L до 70 м.

L/D=20-35, при L более 70 м.

Рассчитывается:

а) Объём обжигательного барабана печи:

V_б=Р/ρ•к, м³

где, Р=тн/сутки

б) Внутренняя поверхность барабана

F_вн=Р/ρ_n•к , м²

где, Р=кг/час

в) Диаметр печи

L=V_б/0,785•D², м или L=F_вн/3,14•D , м

(подбирается соотношение между L и D, м от 15 до 21 или от 20 до 35)

г) Длина печи

L=(15-21)• D , м или L=(20-35)• D, м

Затем общая длина печи разбирается по зонам (подсушки, подогрева и обжига).

Пример: Произвести конструктивный расчет для вращающейся печи для обжига магнезита Р=25 т/час.

Принимается:

а) ρ - удельная производительность тн/м³ сутки (- 1,1)

б) к - коэффициент использования печи по времени = 0,9;

в) ρ_n - съём продукции -11,75 кг/м²•час, (таблица 23)

г) соотношение между L и D барабана печи:

L/D=38

Рассчитывается:

а) Объём обжигательного барабана печи:

м³ (1)

где, Р=25*24=600 т/сутки

м³

б) Внутренняя поверхность барабана

м² (2)

где, Р= 25000 кг/час

в) Диаметр печи

, м (3)

119.3 х D²=2364

D²=19.8

D=4.5

г) Длина печи

L= 38х D , м или L=38х4.5=169, м

Зона подогрева составляет общей длины печи м

Зона обжига составляет общей длины печи м

Зона охлаждения находится за пределами вращающейся печи - в холодильнике.

Вывод: В результате конструктивного расчета вращающейся печи, определили, что длина составляет 169м, а диаметр 4,5м, что удовлетворяет требованиям реального производства.

Таблица 23 - Показатели работы вращающихся печей огнеупорной промышленности

О б ж и г а ем ы й

м а т е р и а л

Длина печи, м

Диаметр по

кожуху,

м

Произво-дительность, т\ч

Удельный расход

условного топлива,

%

Унос пыли,

%

Коэффи-

циент использования

Съем с 1 м^г внутренней поверхности, кг/м^гч

Примечание

Обжиг

глины . .

» »

» »

60,0

60,0

46,0

3,0

3.0/ 3,6

2,5

12 - 13

13,5-14,0

7,0

14,0

14,0

12,5

10,0

25,0

12,0

-

-

-

23,6-25,6

24,0-25,0

22,1

Обжиг

доломита

» »

65

60

3,5

4,0

8,4 - 9,8

18,6-19,6

38,0 - 40,0

27,0

-

-

0,86-0,9

0,825

13,5-15,8

27,5-29,0

Печь с подготовительной решеткой

Обжиг

магнезита

» »

» »

»

90

90

170

60

3,6

3,6

4,5

4,0

8,1-9,5

11,0 - 11,8

25,0-27,0

14,0 - 15,0

52,5

44,0 - 48,0

46,0 - 47,5

29,0-30,0

-

-

-

-

0,81-0,83

0,90-0,95

0,89-0,90

0,82-0,85

9,4-11,0

12,8-13,8

11,75

29,0- 30,0

Мокрый способ

» »

Сухой способ

Печь с подготовительной решеткой

Задание: в соответствии с предложенным вариантом, произвести конструктивный расчет вращающейся печи.

Вариант №1. Выполните конструктивный расчет вращающейся печи для обжига глины Р= 8т/ч.

Вариант №2. Выполните конструктивный расчет вращающейся печи для обжига магнезита Р= 8т/ч.

Вариант №3. Выполните конструктивный расчет вращающейся печи для обжига доломита Р= 9т/ч.

Вариант №4. Выполните конструктивный расчет вращающейся печи для обжига глины Р= 12 т/ч.

Вариант №5. Выполните конструктивный расчет вращающейся печи для обжига доломита Р= 19 т/ч.

Контрольные вопросы:

1. Как классифицируют вращающиеся печи?

2. Перечислите достоинства вращающихся печей?

3. Перечислите недостатки вращающихся печей?

Сделайте вывод.

Практическое занятие №19

Тепловой расчет вращающейся печи. Определение КПД

Цель занятия: изучить методику теплового расчета вращающейся печи и научиться определять кпд вращающейся печи.

Тепловой расчет печи

Тепловой баланс зон подсушки, подогрева и обжига.

Приход тепла

1. Химическая теплота топлива

Q_гор=Q_н^р•В кДж/час

где, Q_н^р - теплотворная способность топлива, кДж/час

В - искомый расход натурального топлива, нм³/час

2. Физическая теплота воздуха, поступающего на горение топлива

Q_{воздуха}=L_α•I_воз•В кДж/час

где, L_α - расход воздуха на горение топлива, нм³ /нм³

I_воз - при температуре 20⁰С.

Общий приход тепла

кДж/час

Расход тепла

1. Нагрев материала.

, кДж/час

где, t_{нач. мат} и t_{кон. мат.} - принимаются

С_кон., С_нач. - находятся по таблице «Теплоемкость материалов»

2. Расход тепла на испарение влаги из материала

, кДж/час

где, 2512 - расход теплоты на испарение 1 кг влаги

- теплоемкость водяных паров, кДж/час ⁰С

t_ух - температура уходящих газов, ⁰С

t_нач - начальная температура сырья, поступающего в печь, ⁰С

n=, кг/ч

2. Расход теплоты на химические процессы в обжигаемом материале, кДж/час

где, G_х - масса химического соединения в необожженном материале, кг/кг

q_x - расход теплоты на эндотермические реакции, диссоциации карбонатов, разложение глинистого вещества, кДж/час химического соединения.

1. Теплота, уносимая с дымовыми газами, кДж/час

где, - объём дымовых газов, нм³/нм³

с_ДГ - теплоемкость дымовых газов, кДж/нм³⁰С

Теплоемкость дымовых газов определяется по справочным данным, исходя из ранее найденного состава дымовых газов, кДж/нм³⁰С

где, Р_i - процентное содержание компонентов дымовых газов (СО₂ и др.)

С_i - теплоемкость компонентов дымовых газов, кДж/нм³⁰С

3.Потери теплоты в окружающую среду, кДж/час

Зоны подогрева

где, S₁, - толщина слоев кладки, м (принимаются по чертежам)

λ₁, - коэффициент теплопроводности (Приложение 10)

t_{ст.внутр} , t_{окр.возд} - температура кладки стены и окружающего воздуха, ⁰С

F_ст - площадь участка футеровки стены, м²

F_ст=π•D•L

Зона обжига:

Q_{кл.стен} - рассчитыватся по вышеуказанной формуле

Q_{общ.кл.стен}=Q_{кл.стен.з.под} + Q_{кл.стен.з.обжига} , кДж/час

Общие потери составят:

Q_{общ. расх}=Q_мат+Q_исп+Q_{хим.мат}+Q_дым+Q_{общ.кл.стен} , кДж/час

Расход топлива В определяется из равенства:

Q_{общ.прих}=Q_{общ.расх.}

Удельный расход условного топлива на 1 определяется:

, кг/тн

Составляется таблица теплового баланса (таблица 24).

Таблица 24 - Тепловой баланс вращающейся печи

Приход тепла

кДж/час

%

Расход тепла

кДж/час

%

Q_гор

Q_мат

Q_{воздуха}

Q_исп

Q_{хим.мат}

Q_дыма

Q_{общ.кл.стен}

ИТОГО

100

ИТОГО

100

Неучтённые потери составят:

Q_неучт=8%

Определяется КПД печи:

.

Примера расчета: выполнить тепловой расчет вращающейся печи для обжига магнезита Р=25 т/ч.

Тепловой баланс зон подсушки, подогрева и обжига.

Приход тепла

1. Химическая теплота топлива

= 34191*В кДж/час (11)

где, Q_н^р - теплотворная способность топлива, кДж/час

В - искомый расход натурального топлива, нм³/час

2. Физическая теплота воздуха, поступающего на горение топлива

Q_{воздуха}=L_αхI_возхВ = 10,08х1110хВ=11188,8хВ кДж/час (12)

где, L_α - расход воздуха на горение топлива, нм³ /нм³

Общий приход тепла

= 34191В+11188,8В= 45379,8В кДж/час

Расход тепла

1, кДж/час (13)

где, t_{нач. мат} и t_{кон. мат.} - принимаются

С_кон., С_нач. - находятся по таблице «Теплоемкость материалов»

кДж/час

2.Расход тепла на испарение влаги из материала

, кДж/час (14)

где, 2512 - расход теплоты на испарение 1 кг влаги

- теплоемкость водяных паров, кДж/час ⁰С

t_ух - температура уходящих газов, ⁰С

t_нач - начальная температура сырья, поступающего в печь, ⁰С

n=, кг/ч

кДж/час

n=2000 кг/ч

3. Расход теплоты на химические процессы в обжигаемом материале, кДж/час

=25000*2750=68750000 кДж/час

где, G_х - масса химического соединения в необожженном материале, кг/кг

q_x - расход теплоты на эндотермические реакции, диссоциации карбонатов, разложение глинистого вещества, кДж/час химического соединения.

4. Теплота, уносимая с дымовыми газами, кДж/час

=12,08х1,409х400хВ=6810В (15)

где, - объём дымовых газов, нм³/нм³

с_ДГ - теплоемкость дымовых газов, кДж/нм³⁰С

Теплоемкость дымовых газов определяется по справочным данным, исходя из ранее найденного состава дымовых газов, кДж/нм³⁰С

=

где, Р_i - процентное содержание компонентов дымовых газов (СО₂ и др.)

С_i - теплоемкость компонентов дымовых газов, кДж/нм³⁰С

5. Потери теплоты в окружающую среду, кДж/час

Зоны подогрева

(16)

где, S₁, S₂, S₃ - толщина слоев кладки, м (принимаются по чертежам)

λ₁, λ₂, λ₃ - коэффициент теплопроводности (Приложение 10)

t_{ст.внутр} , t_{окр.возд} - температура кладки стены и окружающего воздуха, ⁰С

F_ст - площадь участка футеровки стены, м²

F_ст=π•D•L

Зона подогрева:

λ₁₌1,04+0,00015*800*0,8=1,136 вт/мС

F= 3,14*4,5*113=1596,7м²

Зона обжига:

λ₁₌2,0 -0,00035 1700*0,8=1,524 вт/мС

F= 3,14*4,5*56=791,3м²

Q_{общ.кл.стен}=Q_{кл.стен.з.под} + Q_{кл.стен.з.обжига}=16455460+21663099,6=38118559,6 кДж/час

Общие потери составят:

Q_{общ. расх}=Q_мат+Q_исп+Q_{хим.мат}+Q_дым+Q_{общ.кл.стен} =

= 55069000+6213108+68750000+6810В +38118559,6=168150667+6810В кДж/час

Расход топлива В определяется из равенства:

Q_{общ.прих}=Q_{общ.расх.}

45379,8*В=168150667+6810*В

В=4359 нм³/ч

Удельный расход условного топлива на 1 тонну шамота определяется:

= 20%

Задание: Самостоятельно заполните таблицу теплового баланса, определите невязку баланса и определите тепловой кпд печи. Сделайте вывод о тепловой эффективности работы вращающейся печи.

Составляется таблица теплового баланса

Таблица 25 - Таблица теплового баланса

Приход тепла

кДж/час

%

Расход тепла

кДж/час

%

Q_гор=

Q_мат

Q_{воздуха=}

Q_исп

Q_{хим.мат}

Q_дыма

Q_{общ.кл.стен}

ИТОГО

ИТОГО

Контрольные вопросы:

1. Перечислите статьи, с которыми вноситься тепло в печь.

2. Перечислите статьи, на которые тепло расходуется.

3. Какое тепло, считается полезно затраченным?

4. Предложите способы повышения кпд печи.

Сделайте вывод.

Тема 1.6. Печи для обжига сырца керамических и огнеупорных изделий

Практическое занятие №20

Конструктивный расчет туннельной печи

Цель занятия: научиться выполнять конструктивный расчет туннельной печи.

Исходными данными для расчета служат:

• Кривая обжига изделий

• Практические параметры обжига изделий.

Кривые обжига (рис. 9, 10)выбирают на основании анализа существующих технологических процессов из литературных источников и практических данных.

Участок подъёма температуры на кривой обжига занимает всю длину зоны подогрева и часть зоны обжига. Участок выдержки при максимальной температуре на кривой обжига заканчивается на границе зоны обжига и охлаждения.

Кривая обжига изображает усреднённую температуру изделий на вагонетках по длине печи. Температура газов выше температуры изделий в садке. Температура изделий и газовой среды практически одинакова в зоне обжига. В зоне охлаждения температура изделий в садке выше температуры охлаждающего воздуха.

В конструктивном расчете определяют:

• Производительность печи при заданных условиях;

• Размеры печи при заданной производительности.

При расчете печи, исходят из емкости вагонетки, которая зависит от её размеров и типа садки изделий . Емкость вагонетки в каждом конкретном случае более целесообразно проводить через величину плотности садки, т.к. эта величина обычно связана с графическим определением количества конкретных обжигаемых изделий в объёме выбранной вагонетки и, следовательно, наиболее полно учитывает особенность загрузки изделий на вагонетке для различных керамических производств.

В таблице приведены основные размеры современных туннельных печей. Ширина вагонетки определяется шириной печного канала. Длина вагонетки выбирается в соответствии с шириной и колеблется в пределах 1-3 м.

Годовая производительность печи (Р_г), т/год

Р_г=,

где, Р-часовая производительность печи, т/ч;

Z_г- число часов работы в год, обычно 350*24=8400 ч;

К_в- коэффициент использования рабочего времени, 0,95-0,98;

m- процент брака и потерь материала на пути от входа в печь до поступления на склад готовой продукции ( в зависимости от вида изделий, m=2-8%).

Емкость печи, плотность садки и удельную производительность печи определяют следующим образом.

Емкость печи, т

Е_п= Р•=n · G₁,

где, - длительность обжига, ч;

n- количество вагонеток в печи;

G₁- емкость вагонетки, т.

Плотность садки:

g=, т/м³

где, V_п=В·Н·L - объём печи, м³;

В - ширина печи, м,

Н - высота печи, м.

Если задана годовая производительность печи Р_г, то её длина:

L=, м

где, Р- часовая производительность печи, т/ч.

Р

исунок 9. Типовые кривые обжига:

1

- санитарные керамические изделия; 2 - канали­зационные трубы; 3 - шамотный кирпич; 4 - кера­мический кирпич; 5 - динасовый кирпич

Рисунок 10. Типовые кривые обжига:

1 - хозяйственной фарфор; 2 - хозяйственный фаянс; 3 - электротехнический фарфор,

4 -кислотоупорный кирпич.

Количество вагонеток в печи:

n=, шт

Скорость движения вагонеток:

, ваг/час.

Размеры печного канала.

Ширина печи:

В=b+2*50, мм,

где, b- ширина вагонетки.

Высота печи

Н= h_ваг + h_сад +100, мм

где, h_ваг - высота вагонетки, мм;

h_сад - высота садки, мм.

Длина зон подогрева, обжига, охлаждения.

Длина зон подогрева и обжига L_под, L_обж., L_охл определяют в соответствии с кривой обжига изделий:

L_под =, м

L_охл=, м

Длина зоны подогрева:

L_под = L_под - L_обж., м

Пример расчета: выполнить конструктивный расчет туннельной печи для обжига шамотных огнеупоров Р=110 000 т/год

Часовая производительность печи (Р_ч), т/час

Р_ч=, т/час

где, Р_г -годовая производительность печи, т/год;

Z_г- число часов работы в год, обычно 350*24=8400 ч;

К_в- коэффициент использования рабочего времени, 0,95-0,98;

m- процент брака и потерь материала на пути от входа в печь до поступления на склад готовой продукции, m=5%

Р_ч= т/час

Емкость печи, плотность садки и удельную производительность печи определяют следующим образом.

Емкость печи, т

Е_п= Р•=n · G₁,

где, - длительность обжига, ч;

n- количество вагонеток в печи;

G₁- емкость вагонетки, т.

Е_п = 14,5*46=667 т

Плотность садки:

g=, т/м³

где, V_п=В·Н·L - объём печи, м³;

В - ширина печи, м,

Н - высота печи, м.

Если задана годовая производительность печи Р_г, то её длина:

L=, м

где, Р- часовая производительность печи, т/ч.

т

L= м

Количество вагонеток в печи:

n=, шт

n= шт

Скорость движения вагонеток:

, ваг/час

ваг/час

Размеры печного канала.

Ширина печи:

В=b+2*50, мм,

где, b- ширина вагонетки.

В=3100+100=3200 мм=3,2 м

Высота печи

Н= h_ваг + h_сад +100, мм

где, h_ваг - высота вагонетки, мм;

h_сад - высота садки, мм.

H=1600+2000+100=3700 мм

V_п=3,2*3,7*120=1420,8 м³

т/м³

Длина зон подогрева, обжига, охлаждения.

Длина зон подогрева и обжига L_под, L_обж., L_охл определяют в соответствии с кривой обжига изделий:

L_{под+обж} =, м

L_{под+обж} = м

L_охл=, м

L_охл=,м

Длина зоны подогрева:

L_под = L_под - L_обж., м

L_под=90-30=60 м

Вывод: В результате конструктивного расчета определили: длину печи L=120 м, высоту печного канала H=3,7 м, ширину печного канала В=3,2 м, емкость печи Е_п=667 т, часовую производительность печи Р_ч=14,5 т/час, плотность садки g=0,47 т/м³, количество вагонеток в печи n=40 шт, скорость движения вагонеток v=0,87 ваг/час, длину зон подогрева L_под=60 м, обжига L_обж=30 м, охлаждения L_охл=30 м.

Задание: внимательно изучить методику конструктивно расчета туннельной печи, разобраться в примере расчета, как принимаются справочные данные и данные из чертежа.

Контрольные вопросы:

1. Укажите достоинства и недостатки туннельных печей.

2. Какие требования, предъявляют к садке изделий?

3. Какие способы герметизации рабочего канала существуют?

Сделайте вывод.

Практическое занятие №21

Тепловой расчет туннельной печи.

Цель занятия: изучить методику ведения теплового расчета туннельной печи, научиться работать с чертежом туннельной печи.

Тепловой расчет зоны подогрева и обжига.

Приход тепла:

1. Химическая теплота от горения топлива:

, кДж/ч

где, - низшая теплота сгорания топлива, кДж/нм³ или кДж/кг;

В - искомый часовой расход топлива, нм³/ч или кг/ч.

2. Физическая теплота воздуха, идущего на горение:

, кДж/ч

где, L_α - количество воздуха для горения нм³/нм³;

t_В - температура воздуха идущего на горение (если подогрев воздух не требуется, то t_В=20⁰С );

с_В - теплоемкость воздуха, кДж/(м³·К).

3. Общий приход тепла:

Q_ОБЩ = Q_топ + Q_ВОЗ, кДж/ч

Расход тепла:

1. Расход тепла на нагрев материала:

, кДж/ч

где, С_КОН, С_НАЧ - теплоемкость материала при конечной температуре обжига и в начале нагрева при начальной температуре соответственно, кДж/кг·град;

t_НАЧ, t_КОН - начальная и конечная температура обжига, ⁰С;

Р_Г - годовая производительность печи, т/ч.

2. Расход тепла на испарение физической влаги:

, кДж/ч,

где, 2500 - скрытая теплота парообразования , кДж/кг вл;

tн- температура материала, поступающего в печь, ⁰С;

4,2- теплоёмкость воды, кДж/(кгК)

Р_w=Р_с,

где, W- влажность сырца, поступающего на обжиг, масс, %;

Р_с- количество сухого материала, поступающего в печь, кг/ч.

Р_с=; Р=;

где, в- процент брака при обжиге.

3. Тепло затраченное на химические реакции при нагреве материала:

Q_хим=(k)10^-4·Рс·2090, кДж/ч

где, k - содержание в обжигаемом материале глины или каолина, масс %

m- содержание Аl₂О₃ в глине (каолине), масс. %

Р_с - количество сухого материала, поступающего в печь, кг/ч

2090 - теплота дегидратации глин (каолинов) в расчете на 1 кг содержащегося в них Аl₂О₃, кДж/кг.

Данную статью расхода определяют при обжиге изделий, в составе которых содержится значительное количество необожженного глинистого вещества и карбанатов.

Теплота диссоциации карбанатов в пересчете на 1 кг содержащихся в них МgО или СаО, составляет соответственно 2750 и 3177 кДж/кг.

Содержание Аl₂О₃ в шамоте, глинозёме, спеченном корунде, а также в других компонентах массы (кроме сырых глины и каолина) не влияет на данную статью расхода и не учитывается.

4. Потери тепла с уходящими продуктами горения:

Q_дым = V_дым · i_дым, кДж/ч

где, V_дым - объем продуктов горения, уходящих из рабочего пространства печи, нм³/ч

V_дым = V_a·B·α_общ, нм³/ч; α_общ=4÷5

i_дым = 205 кДж/кг·сух.воз, (по таблице «Теплосодержание»)

5. Потери тепла в окружающую среду через стены и свод печи.

, кДж/ч

где, t_газ, t_воз - температура газа рабочего пространства печи и окружающего воздуха, ⁰С

S₁, S₂, S₃ - толщина слоев кладки(по чертежу), м

λ₁, λ₂, λ₃ - коэффициент телопроводности, находится по таблице в зависимости от вида материала кладки и температуры стенок, Вт/(м·К);

F_кл - площадь поверхности кладки, рассчитывается по чертежам печи, м².

При однослойной кладке свода печи потери тепла рассчитываются по формуле:

, кДж/ч

Общие потери через кладку печи определяем:

Q_общ.кл = Q_{кл. под.ст} + Q_{кл.под.св} + Q_{кл.обж.ст} + Q_{кл.обж.св} , кДж/ч

6. Расход тепла на нагрев транспортирующих устройств:

Q_тр = G_фут(с_к·t_к - с_н·t_н) , кДж/ч

где, G_фут - часовая масса отдельных слоев футеровки вагонеток, кг/ч;

G_фут=G_i ·v

G_i - рассчитывается по его геометрическим размерам и плотности футеровочного материала, кг

ν - скорость движения вагонеток в печи ваг/ч.

с_к, с_н - конечная и начальная теплоемкости отдельных слоев футеровки (Приложение 18,19);

t_к, t_н - конечная и начальная температуры слоев футеровки вагонеток, ⁰С.

Общие потери тепла зон подогрева и обжига составят:

Q_{общ. з.п.} = Q_мат + Q_исп + Q_дым + Q_хим + Q_кл + Q_тр , кДж/ч

Определение часового расхода топлива:

Часовой расход топлива В определяют путем приравнивания сумм приходных статей бланса зон подогрева и обжига к сумме расходных статей.

Q_прих = Q_расх, В=нм³/ч

Определим удельный расход условного топлива на 1 тн годной продукции

, кг.усл./тн.год.прод

Составляем таблицу теплового баланса зон подогрева и обжига(таблица 9).

Таблица 25 - Тепловой баланс зон подогрева и обжига

Приход тепла

кДж/час

%

Расход тепла

кДж/час

%

Q_топ

Q_мат

Q_{воздуха}

Q_исп

Q_хим.

Q_дыма

Q_{общ.кл.стен}

Q_тр

ИТОГО

100

ИТОГО

100

Невязка составит:

Тепловой расчет зоны охлаждения:

Приход тепла:

1. Тепло поступающее из зоны обжига печи:

Q_унос = G_унос · с_унос · t_{унос..мат} + G_фут с_ср·t_ср , , кДж/ч

где, G_унос = Р_час , кг/ч

с_унос - теплоемкость изделий, кДж/кг·К (Приложение 18,19)

t_{унос. мат} - температура материала, ⁰С.

2. Физическая теплота воздуха, поступающего в зону охлаждения для охлаждения состава:

Q_воз = Х · i_воз , кДж/ч

где, Х - количество воздуха необходимого для охлаждения, нм³/ч;

i_воз - теплосодержание, принимается по таблице (Приложение 15)

Расход тепла:

1. Потери тепла через кладку стен и свод печи:

, кДж/ч

где, t_газ, t_воз - температура газа рабочего пространства печи и окружающего воздуха, ⁰С

S₁, S₂, S₃ - толщина слоев кладки(по чертежу), м;

λ₁, λ₂, λ₃ - коэффициент теплопроводности, Вт/(м·К) ;

F_кл - площадь поверхности кладки, рассчитывается по чертежам печи, м².

2. Тепло отводимое на сторону(сушку):

Q_сушки = Х · i_воз , кДж/ч

где, Х - количество воздуха необходимого для охлаждения, нм³/ч;

i_воз - теплосодержание, принимается по таблице

Общие потери зоны охлаждения составят:

Q_{пот. з.ох.} = Q_кл + Q_сушки , кДж/ч.

Теловой расчет зон подогрева и обжига:

Приход тепла:

2. Химическая теплота от горения топлива:

, кДж/ч

где, - низшая теплота сгорания топлива, кДж/нм³ или кДж/кг;

В - искомый часовой расход топлива, нм³/ч или кг/ч.

,кДж/нм³

2. Физическая теплота воздуха, идущего на горение:

, кДж/ч

где, L_α - количество воздуха для горения нм³/нм³;

t_В - температура воздуха идущего на горение (если подогрев воздух не требуется, то t_В=20⁰С );

с_В - теплоемкость воздуха, кДж/(м³·К).

с_В = 1,3 кДж/(м³·К).

, кДж/ч

3. Общий приход тепла:

Q_ОБЩ = Q_топ + Q_ВОЗ, кДж/ч

Q_ОБЩ = 31598,74В+262,08В=31860,82В, кДж/ч

Расход тепла:

7. Расход тепла на нагрев материала:

, кДж/ч

где, С_КОН, С_НАЧ - теплоемкость материала при конечной температуре обжига и в начале нагрева при начальной температуре соответственно, кДж/кг·град;

t_НАЧ, t_КОН - начальная и конечная температура обжига, ⁰С;

Р_ч - годовая производительность печи, т/ч.

С_нач=0,808 кДж/кг*град; t_нач=50^оС;t_кон = 1450^оС;С_кон =1,248 кДж/кг*град;Р_ч = 14500 кг/час

14500 (1,248*1450 - 0,808*50)=14500(1809,6-40,4)=25653400 кг/час

8. Расход тепла на испарение физической влаги:

, кДж/ч,

где, 2500 - скрытая теплота парообразования , кДж/кг вл;

tн- температура материала, поступающего в печь, ⁰С;

4,2- теплоёмкость воды, кДж/(кгК)

Р_w=Р_с, W=2%; t_н= 50^оC

где, W- влажность сырца, поступающего на обжиг, масс, %;

Р_с- количество сухого материала, поступающего в печь, кг/ч.

Р_с=; Р=;

где, в- процент брака при обжиге.

п.п.п=2,5; в=5%; Р_ч=14500 кг/час

Р=кг/ч

;Р_с= кг/ч;

Р_w=15654,52=319,48 кг/ч

, кДж/час

9. Тепло затраченное на химические реакции при нагреве материала:

, кДж/ч

где, k - содержание в обжигаемом материале глины или каолина, масс %

m- содержание Аl₂О₃ в глине (каолине), масс. %

Р_с - количество сухого материала, поступающего в печь, кг/ч

2090 - теплота дегидратации глин (каолинов) в расчете на 1 кг содержащегося в них Аl₂О₃, кДж/кг.

, кДж/ч

Данную статью расхода определяют при обжиге изделий, в составе которых содержится значительное количество необожженного глинистого вещества и карбонатов.

Теплота диссоциации карбонатов в пересчете на 1 кг содержащихся в них МgО или СаО, составляет соответственно 2750 и 3177 кДж/кг.

Содержание Аl₂О₃ в шамоте, глинозёме, спеченном корунде, а также в других компонентах массы (кроме сырых глины и каолина) не влияет на данную статью расхода и не учитывается.

10. Потери тепла с уходящими продуктами горения:

Q_дым = V_дым · i_дым, кДж/ч

где, V_дым - объем продуктов горения, уходящих из рабочего пространства печи, нм³/ч

V_дым = V_a·B·α_общ, нм³/ч; α_общ=4-5

V_дым = 11,23*В*4=44,92В, нм³/ч

i_дым = 205 кДж/кг·сух.воз

Q_дым = 44,92*205*В=9208,6В

11. Потери тепла в окружающую среду через стены и свод печи.

λ₁ = 1,04+0,00015*320=1,09 вт*м²/град

λ₂ = 0,61+0,00018*320*0,5=0,64 вт*м²/град

F_ст=16*3*3,7*2=355,2 м²

,кДж/ч

λ₁ = 0,61+0,00018*320 = 0,67, вт*м²/град

λ₂ = 0,23+0,00049*160 = 0,31, вт*м²/град

λ₃ = 0,47+0,00051*80 = 0,51, вт*м²/град

,кДж/ч

Q₁ = Q_ст.1+Q_cв.1 = 408330,76+144913,66 =553244,42 кДж/ч

λ₁ = 1,07+0,00093*640 = 1,67, вт*м²/град

λ₂ = 0,28+0,00023*320 = 0,35, вт*м²/град

λ₃ = 0,21+0,00043*160 = 0,28, вт*м²/град

F_ст = 4*3*3,7*2 = 88,8, м²

,кД/ч

λ₁ = 1,07+0,00093*640 = 1,67, вт*м²/град

λ₂ = 0,28+0,00023*320 = 0,35, вт*м²/град

λ₃ = 0,21+0,00043*160 = 0,28, вт*м²/град

F_св = 3,2*12 = 38,4, м²

, кДж/ч

Q₂ = Q_ст.1 + Q_св.2 = 100951,58+119808 = 220759,58, кДж/ч

λ₁ = 1,07+0,00093*1160 = 2,15, вт*м²/град

λ₂ = 0,21+0,00043*580 = 0,46, вт*м²/град

λ₃ = 0,28+0,00023*290 = 0,35, вт*м²/град

λ₄ = 0,35+0,00035*145 = 0,4, вт*м²/град

F_ст = 27*3,7*2 = 199,8, м²

,кДж/ч

F_св = 3,2*27 = 86,4 м²

,кДж/ч

Q₃ = 552994,84+577645,71=1130640,55, кДж/ч

Общие потери через кладку печи определяем:

Q_общ.кл = Q_{кл. под.ст} + Q_{кл.под.св} + Q_{кл.обж.ст} + Q_{кл.обж.св} , кДж/ч

Q_общ.кл = 553244,42+220759,58+1130640,55 = 1904644,55

12. Расход тепла на нагрев транспортирующих устройств:

Q_тр = G_фут(с_к·t_к - с_н·t_н) , кДж/ч

где, G_фут - часовая масса отдельных слоев футеровки вагонеток, кг/ч;

G_фут=G_i ·v

G_i - рассчитывается по его геометрическим размерам и плотности футеровочного материала, кг

ν - скорость движения вагонеток в печи ваг/ч.

с_к, с_н - конечная и начальная теплоемкости отдельных слоев футеровки

t_к, t_н - конечная и начальная температуры слоев футеровки вагонеток, ⁰С.

G_i= V*p

V₁ = 0,23*3,1*3,0 = 2,14 м³

G_i¹ = 2,14*1300 = 2782 кг

V₂ = 0,115*3,1*3,0 = 1,07 м³

G_i² = 1,07*800 = 856 кг

V₃ = 0,23*3,1*3,0 = 2,14 м³

G_i³ = 2,14*1900 = 4066 кг

G_i= 2782+856+4066 = 7704 кг

G_фут = 0,87*7704 = 6702 кг

Q_тр. = 6702(1,248*1450-0,8225*50) = 6702(1809,6-41,13) = 6702*1768,47 = 11852286, кДж/ч

Общие потери тепла зон подогрева и обжига составят:

Q_{общ. з.п.} = Q_мат + Q_исп + Q_дым + Q_хим + Q_кл + Q_тр , кДж/ч

Q_{общ. з.п.} = 25653400+731609,2+9208,6*В+2093948,6+1904644,55+11852286 = 42235889+9208,6*В

31860,82*В = 42235889+9208,6*В

22652,22*В = 42235889

В = 1864,54

Определим удельный расход условного топлива на 1 т годной продукции

,%

, %

Составляем таблицу теплового баланса зон подогрева и обжига

Таблица 25 - Тепловой баланс зон подогрева и обжига

Приход тепла

кДж/час

%

Расход тепла

кДж/час

%

Q_топ=31598,74*1864,54

58917115

99,18

Q_мат

25653400

43,19

Q_{воздуха}=262,08*1864,54

488658,6

0,82

Q_исп

731609,2

1,23

Q_хим.

2093948,6

3,53

Q_дыма=9208,6*1864,54

17169803

28,9

Q_{общ.кл.стен}

1904644,5

3,2

Q_тр

11852286

19,95

ИТОГО

59405774

100

ИТОГО

59405692

100

Невязка составит:

, %

Тепловой расчет зоны охлаждения:

Приход тепла:

1.Тепло поступающее из зоны обжига печи:

Q_унос = G_унос · с_унос · t_{унос..мат} + G_фут с_ср·t_ср , , кДж/ч

где, G_унос = Р_час , кг/ч

с_унос - теплоемкость изделий, кДж/кг·К (Приложение 18,19)

t_{унос. мат} - температура материала, ⁰С.

Q_унос = 14500*1,248*1450+6702,48*0,964*500 = 26239200+3230595,4 = 29469795, кДж/ч

2. Физическая теплота воздуха, поступающего в зону охлаждения для охлаждения состава:

Q_воз = Х · i_воз , кДж/ч

где, Х - количество воздуха необходимого для охлаждения, нм³/ч;

i_воз - теплосодержание, принимается по таблице.

Q_воз = 26*Х, кДж/ч

Q_пр = Q_унос + Q_воз

Q_пр. = 29469795+26*Х, кДж/ч

Расход тепла:

3. Потери тепла через кладку стен и свод печи:

λ₁ = 1,04+0,00015*400 = 1,1, вт*м²/град

λ₂ = 0,28+0,00023*200 = 0,33, вт*м²/град

λ₃ = 0,47+0,00051*100 = 0,52, вт*м²/град

F_ст = 33*3,7*2 = 244,2, м²

λ₁ = 1,04+0,00015*400 = 1,1, вт*м²/град

λ₂ = 0,61+0,00018*200 = 0,65, вт*м²/град

λ₃ = 0,23+0,00049*100 = 0,28, вт*м²/град

F_св = 3,2*33 = 105,6, м²

, кДж/ч

, кДж/ч

Q_охл = 245335,81+268348,24 = 513684,05, кДж/ч

2. Тепло отводимое на сторону(сушку):

Q_сушки = Х · i_воз , кДж/ч

где, Х - количество воздуха необходимого для охлаждения, нм³/ч;

i_воз - теплосодержание, принимается по таблице

Q_сушки = 394,8*Х, кДж/ч

Общие потери зоны охлаждения составят:

Q_{пот. з.ох.} = Q_кл + Q_сушки , кДж/ч.

Q_{пот. з.ох.} = 513684,05+394,8Х, кДж/ч

Q_пр = Q_расх

29469795+26Х = 513684,05+394,8Х

Х = 78514,4 нм³/ч

Составляется таблица теплового баланса зоны охлаждения

Задание: изучить методику теплового расчета , разобраться в предложенном примере расчета.

Контрольные вопросы:

1. Перечислите статьи прихода и расхода зон подогрева и обжига.

2. Перечислите статьи прихода и расхода зоны охлаждения.

3. Как принимается толщина стен и вид материала кладки стен?

4.Какой показатель определяется в результате расчета зоны подогрева и обжига.

5. Какой показатель определяется в результате расчета зоны охлаждения.

Сделайте вывод.

Практическое занятие №22

Составление таблицы теплового баланса для туннельной печи Определение КПД.

Цель занятия: научиться составлять таблицу зоны охлаждения и сводную таблицу теплового баланса туннельной печи, а также определять кпд.

Таблица 26 - Тепловой баланс зоны охлаждения

Приход тепла

кДж/час

%

Расход тепла

кДж/час

%

Q_унос

Q_{кл.з.ох.}

Q_воз

Q_сушки

Q_неучт

ИТОГО

ИТОГО

Невязка составит:

Затем составляется таблица сводного теплового баланса туннельной печи

Таблица 27 - Сводный тепловой баланс туннельной печи

Приход тепла

кДж/час

%

Расход тепла

кДж/час

%

Q_топ

Q_мат

Q_{воздуха}

Q_исп

Q_унос

Q_хим.

Q_воз

Q_дыма

Q_{общ.кл.стен}

Q_тр

Q_{кл.з.ох.}

Q_сушки

Q_{неучтен}

ИТОГО

ИТОГО

Определяется КПД печи:

Задание:

На основе данных предыдущей работы, выбрать необходимые результаты расчетов и выполнить следующее:

1. заполнить таблицу теплового баланса зоны охлаждения.

2.определить невязку баланса зоны охлаждения.

3. заполнить сводную таблицу теплового баланса печи.

4. определить невязку баланса печи

5.определить кпд печи.

Контрольные вопросы:

1. Какое тепло в туннельной печи является полезным?

2. Как возможно повысить кпд печи?

3. Если бы туннельная печь работала периодически, а не постоянно, кпд был бы выше или ниже? Ответ обоснуйте.

4.О чем говорит невязка баланса?

Сделайте вывод

.

Практическое занятие №23

Аэродинамический расчет туннельной печи. Подбор тягодутьевых устройств.

Цель занятия: научиться выполнять подбор тягодутьевых устройств на основе данных аэродинамических расчетов.

Методика расчета

Подбирается вентилятор-дымосос для отбора дымовых газов из печи.

T_дыма, i_дыма - принимается в тепловом расчете.

V_дыма=V, нм³/ч

где, В - расход натурального топлива, нм³/ч

= 4 (справочные данные).

V_t=V_0, нм³/ч,

где,

h_действ=h_gмм.вод.ст. ; для перевода в н/м² нужно мм.вод.ст 10;.

По номограмме подбирается № вентилятора и определяются все его характеристики.

При соединении вентилятора с электродвигателем при помощи муфты = 0,98, необходимая мощность электродвигателя равна:

N_дв=, кВт.

Установочная мощность будет равна:

N_уст=К·N_дв, кВт

где, К=1,1 - коэффициент запаса.

Определим № дутьевого вентилятора для подачи воздуха в зону охлаждения печи:

h_в = 100 мм.вд.ст.;

V_воз , нм³/ч - принимается из расчета;

Т_{возд. на сушку} - принимается практически;

V_t=V_возд, нм³/ч,

По значениям V_t и n_t по номограмме подбираем № вентилятора и определяются все его характеристики.

Пример расчета.

Подбирается вентилятор-дымосос для отбора дымовых газов из печи.

T_дыма, i_дыма - принимается в тепловом расчете.

V_дыма=V_t*В*α, нм³/ч

где, В - расход натурального топлива, нм³/ч

= 4

V_t=V_α, нм³/ч,

где, = 0,0036

V_t= 11,23(1+0,0036*200) = 19,32, нм³/ч

V_дыма = 19,32*1864,54*1,2 = 43227,5, нм³/ч

h_действ=h_gмм.вод.ст. ; для перевода в н/м² нужно мм.вод.ст 10;.

h_действ=1000н/м²

По номограмме, представленной на рисунке 1, подбирается № вентилятора и определяются все его характеристики.

№12, КПД=0,548

При соединении вентилятора с электродвигателем при помощи муфты = 0,98, необходимая мощность электродвигателя равна:

N_дв=, кВт.

N_дв=,кВт

Установочная мощность будет равна:

N_уст=К·N_дв, кВт, где, К=1,1 - коэффициент запаса.

N_уст = 1,1*30,36 = 33,4, кВт

Определим № дутьевого вентилятора для подачи воздуха в зону охлаждения печи, по номограмме представленной на рисунке 11.

h_в = 1000 н/м²

V_воз = 78514,4 нм/ч³

T_{возд. на сушку} = 20 ^оС

V_t = 78514,4 (1+0,0036*20) = 84167,44, нм³/ч

h=1000

№ = 12

КПД = 0,48

При соединении вентилятора с электрическим двигателем при помощи муфты = 0,98, необходимая мощность электродвигателя равна

N_дв=,кВт

Установочная мощность будет равна

N_уст = К*N_дв, кВт

N_уст = 1,1*49,7 = 54,67, кВт [1]

Рисунок 11 - номограмма для подбора центробежных вентиляторов среднего давления серии ВРС.

Задание: В соответствии с представленным вариантом, подберите вентилятор для подачи воздуха и отбора отработанного теплоносителя.

Вариант №1 Подберите дымосос для отбора отработанного теплоносителя, если В= 1550 нм³/ч, V_α=11,3 нм³/ нм³, t= 120^оС; подберите вентилятор для подачи воздуха для охлаждения, если V_воз=80 000 нм³/ч, t= 20^оС. Определите все необходимые характеристики для тягодутьевых устройств.

Вариант №2 Подберите дымосос для отбора отработанного теплоносителя, если В= 1450 нм³/ч, V_α=11,8 нм³/ нм³, t= 130^оС; подберите вентилятор для подачи воздуха для охлаждения, если V_воз=70 000 нм³/ч, t= 20^оС. Определите все необходимые характеристики для тягодутьевых устройств.

Вариант №3 Подберите дымосос для отбора отработанного теплоносителя, если В= 1250 нм³/ч, V_α=11,1 нм³/ нм³, t= 110^оС; подберите вентилятор для подачи воздуха для охлаждения, если V_воз=60 000 нм³/ч, t= 20^оС. Определите все необходимые характеристики для тягодутьевых устройств.

Вариант №4 Подберите дымосос для отбора отработанного теплоносителя, если В= 1350 нм³/ч, V_α=12,0 нм³/ нм³, t= 130^оС; подберите вентилятор для подачи воздуха для охлаждения, если V_воз=50 000 нм³/ч, t= 20^оС. Определите все необходимые характеристики для тягодутьевых устройств.

Контрольные вопросы:

1. В какой зоне располагается вентилятор для подачи воздуха.

2. В какой зоне располагается дымосос для отбора отработанного теплоносителя.

Сделайте вывод.

Список используемых источников

1. В.С. Севастьянов В.С., Богданов В.Г. Механическое оборудование производства тугоплавких неметаллических и силикатных материалов и изделий М. Инфра - М 2012-432с.

2. Медведев В.Т. Охрана труда и промышленная экология М. Академия 2012-416с.

3. Лисиенко В.Г., Щелоков Я.М., Ладыгичев Вращающиеся печи: теплотехника, управление и экология М Теплотехник 2004-592с

4. Левченко П.В. Расчеты печей и сушил силикатной промышленности Профи КС Альянс -Книга 2007 366 с.

Интернет источники:

1. ХТВМ. Info - Библиотека.

2. books. Funkyjob.ru - печи и сушила силикатной промышленности

3. gogolevka.ru - печи и сушила силикатной промышленности

4. ResLib.com - печи и сушила силикатной промышленности.