Ванная печь

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 17 Октября 2013 в 20:58, курсовая работа

Краткое описание

Стекловаренная печь – замкнутое сооружение из огнеупорных материалов, представляющее ванну, в которой под действием тепла от сгорания газа смесь шихты и стеклобоя превращается в стекло. Процесс стекловарения непрерывен.
Объем печи – вес стекломассы, находящейся в печи непрерывного действия. Учитывается стекломасса, находящаяся и в выработочном канале.

Содержание

Введение
1Обоснование выбора теплового агрегата
2Патентный поиск
3Краткое описание конструкции и работы агрегата
4Расчет основных размеров теплового агрегата
5Расчет горения топлива
6Составление теплового баланса
7Расчет удельного расхода топлива и тепла
8Расчет необходимого напора в агрегате
9Подбор тягодутьевого оборудования
10Правила безопасной эксплуатации, охраны труда и окружающей среды
Заключение
Список использованных источников

Прикрепленные файлы: 1 файл

курсовая к редакции.docx

— 157.84 Кб (Скачать документ)

 

    1. Составляем материальный баланс процесса горения на 100нм3

природного газа при а=1,1

 

 

 

 

 

 

Таблица 4

Материальный баланс процесса горения

 

Приход

Кг

Расход 

Кг

Природный газ

СН4=95,5·0,717

С2Н6=2,67·1,356

С3Н8=0,297·2,020

С4Н10=0,297·2,840

СO2=0,1·1,977

N2=0,1·1,251

Н2O=1,0·0,804

Воздух

О2=203,9·1,1·1,429

N2=203,9·1,1·3,762·1,251

Н2O=0,16·10·10,677·0,804

 

68,47

3,66

0,600

0,843

0,198

0,125

0,804

 

320,51

1055,6

13,82

CO2=1,031·100·1,977

Н2O=2,199·100·0,804

N2=8,436·100·1,251

O2=0,204·100·1,429

Невязка

203,83

177,9

1055,3

29,15

1,49

ИТОГО:

1464,73

ИТОГО:

1466,22


 

 

Невязка баланса составляет: =0,10%

Выбор огнеупоров для кладки стекловаренных печей определяется их химическим составом и свойствами, а также химическим составом стекломассы  и зависит от конструкции и  режима эксплуатации печей.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6.Расчет Теплового баланса

 

 

Теплоту сгорания топлива определяют по его составу:

 

Q=358,2·СН4+637,5*С2Н6+912,5·С3Н8+1186,5·С4Н10                              (6.1)

 

Q=358,2·95,5+637,5·2,7+912,5·0,3+1186,5·0,3=36559,05 КДж/нм3

 

Уравнения реакций  горения составных частей топлива по формулам:

 

CH4+2O2=CO2+2H2O+Q;                                                                                  (6.2)

 

C2H6+3,5О2=2СО2+3Н2О+Q;

 

C3H8+5O2=3CO2+4H2O+Q;

 

C4H10+6,5O2=4CO2+5H2O+Q.

 

Коэффициент избытка воздуха L=1,1.

Объемный  состав продуктов горения, %:

 

CO2=0,993·100/11,87=8,80

 

H2O=1,939·100/11,87=17,20

 

N2=8,144·100/11,87=72,23

 

O2=0,2·100/11,87=1,77

 

Сумма-100

Определим расход топлива:

 Составим  тепловой баланс варочной части  печи.

Приходная часть

1.Тепловой  поток ,поступающий при сгорании топлива, кДж:

 

Ф1=Qн·Х                                                                                                            (6.3)

 

где Qн-теплота сгорания топлива, кДж/м3;

Х- расход топлива, м3/с.

 

Ф1=36559,05·X, кДж.

 

2. Поток физической  теплоты, поступающий с воздухом, кДж:

 

Ф2=VLtвХ                                                                                                    (6.4)

 

где VL-расход воздуха для горения 1 м2 топлива,м3;

tв- температура нагрева воздуха в регенераторе-горелке˚, С;

Cв-удельная теплоемкость воздуха при температуре нагрева(данные

взяты из приложения), кДж/(м3˚С).

Принимаем температуру  подогрева воздуха в регенераторе 800˚С и повышение температуры в горелке на 50˚С.

 

Тогда Ф2=10,26·850·1,455·Х=12689·ХкДж.

 

Потоками  физической теплоты топлива, шихты и боя пренебрегаем ввиду их незначительности.

Общий тепловой поток будет равен:

 

Фприх= 36559,05·Х+12689·Х=49228,05·Х кДж.

 

Расходная часть

1.На процессы  стеклообразования, кДж:

 

Ф1=ng

 

где n- теоретический расход теплоты на варку 1 кг стекломассы, кДж/кг;

g- съем стекломассы,  кг/с.

Так как состав стекла и шихты в расчете не учитываются, то по данным Крегера, можно принять расход теплоты на получение 1 кг стекломассы и продуктов дегазации равным 2930 кДж/кг:

 

g=120·1000/24·3600=1,38 кг/с;

 

Ф1=2930·1,38=4043 кДж ,

 

2.Тепловой  поток, теряемый с отходящими из печи дымовыми газами, кВт:

 

Ф2=VД·tД·CД·X                                                                                       (6.5)

 

где VД-объем дымовых газов на 1м3 топлива, м3;

tД-температура уходящих из рабочей камеры дымовых газов, ˚С; принимается равной температуре варки1500˚ С;

CД –удельная теплоемкость дымовых газов при их температуре, кДж/(м3·˚С).

Удельную  теплоемкость продуктов горения  подсчитывают как теплоемкость смеси газов:

 

CД=cСО2 rCO2+cH2O rH2O+cN2 rN2+cO2rO2,                                             (6.6)

 

где r-объемная доля компонентов газовой смеси;

с-теплоемкость газов, кДж/(м3·˚С);

 

СД1500=2,335·0,0880+1,853·0,172+1,444·0,722+1,529·0,0177=1,6кДж/(м3·˚С)

 

Определяем  тепловой поток:

 

Ф2=11,87·1500·1,6·Х=28488Х кДж.

 

3. Тепловой  поток, теряемый излучением, кДж:

 

Ф3= [Со·φ·F(Т1/100)4-(Т2/100)4]/1000.

 

Где Со- коэффициент излучения, равный 5,7 Вт/(м2·К4);

φ- коэффициент  диафрагмирования;

F- площадь  поверхности излучения, м2;

 

Т1иТ2- абсолютная температура соответственно излучающей среды и

среды, воспринимающей излучение, К

 

а) Излучение через загрузочный карман. Для расчета коэффициента

диафрагмирования φ принимаем отверстие за прямоугольную щель высотой

Н=0,2м, шириной  равной ширине загрузочного кармана –1,7 м, толщиной варки

 

δ=0,5 м.

 

Тогда

 

Н/δ=0,2/0,5; φ=0,4.

 

Рассчитаем  площадь излучения:

 

F=1,7·0,2·2=0,68 м2 (так как загрузочных карманов два).

 

Принимаем температуру  в зоне засыпки шихты t1=1400˚C,атемпературу окружающего воздуха t2=20˚С.

Тогда

 

(Т1/100)4=35000 и (Т2/100)4=500

 

Находим тепловой поток 

 

Фа=(5,7·0,4·0,68(35000-500))/1000=53,488 кДж.

 

б) Излучение во влеты горелок. Принимаем суммарную площадь влетов равной 3%площади варочной части:

 

F=50,68·0,03=1,5 м2.

 

Высоту влетов предварительно принимаем равной 0,4м; форма отверстия вытянутый прямоугольник, размеры которого Н=0,4; δ=0,5:

 

Н/δ=0,8(φ).

 

Принимаем среднюю  температуру в пламенном пространстве варочной части 

 

t1=1450˚С, а температуру внутренних стенок горелок t2=1350˚С.

 

Тогда(Т1/100)4=36250 и (Т2/100)4=33750.

 

Определяем  тепловой поток:

 

Фб=5,7·0,8·1,5(36250-33750)/1000=17,1 кДж.

 

Общий тепловой поток излучением

 

Ф3аб=53,48+17,1=70,58 кДж.

 

4. Тепловой поток, теряемый на нагрев обратных потоков стекломассы, кВт:

 

Ф4=(п-1)g·Сст(t1-t2),                                                                                (6.7)

 

где: п- коэффициент потока, представляющий собой отношение количества

стекломассы, поступающей в выработочную часть, к вырабатываемой; п= 3,5;

Сст-удельная теплоемкость стекломассы, кДж/(кг·˚С);

t1 и t2 –температура соответственно прямого и обратного потоков стекломассы1350 и 1250˚ С;

 

Сст=0,1605+0,00011tст=0,3ккал/(кг·град)·4,19=1,26кДж/ /(кг·˚С);

 

Ф4=(3,5-1)0,81·1,26·100=255,15 кДж.

 

5. Тепловой поток, теряемый в окружающую среду через огнеупорную кладку, кВт:

 

Ф5=(tвн - tв/∑ δ/λ+1/α2)·F =qF,                                                                 (6.8)

 

где tвн- температура внутренней поверхности кладки, ˚С

tв- температура окружающего воздуха,˚ С;

δ-толщина  кладки, м;

λ-теплопроводность огнеупора данного участка, Вт/(м·˚С);

α2-коэффициент теплоотдачи от наружной стенки окружающему

воздуху, Вт/(м2·˚С).

 

Ф5=30257,78

 

Плотность теплового  потока выбираем по таблице, в зависимости  от температуры внутренней поверхности кладки и термического сопротивления ее

 

r=Σδ/λ; при двухслойной стенке

 

r=δ1122 ,

 

Рассчитываем  площади поверхностей, ограждающих печь. Принимаем средние размеры варочной части:

по длине  бассейна

7,8+0,12=7,92м;

по ширине бассейна

6,5+0,4=6,9м,

 

по длине  пламенного пространства

8+0,4/2=8,2м;

по ширине пламенного пространства

6,62+0,4=7,02м

где 0,4м –  торцовой и боковых стен пламенного пространства.

 

1) Площадь дна

 

Fдна=Fв.ч.+ Fз.к

 

К площади  варочной части добавляют площадь  дна загрузочного кармана, т.е.

 

Fв.ч.=7,92·6,9=54,6м2 ;

 

Fз.к.=6,9·1,6=11,04м2;

 

Fдна=54,6+11,04=65,64м2.

2) Площадь стен бассейна. Верхний F1 и средний F2ряды имеют одну и ту же площадь:

 

F1, F2 =(7,92+1,6)·0,6·2+6,9·0,6=11,42+4,14=15,56 м2.

 

Складываем  площади двух продольных и поперечной стены с учетом площадипродольных стен загрузочного кармана.

Нижний ряд F3

 

F3=(7,92+1)·0,4·2+6,9·0,4=9,89 м2.

 

3) Площадь стен пламенного пространства

 

Fп.п.=2Fпрод+Fторц-Fвл

 

Принимаем предварительно высоту стены пламенного пространства равной 1 м.

 

Fпрод=8,2·1=8,2 м2.

 

Площадь Fторц. Определяют по эскизу.

Определяем  площади F1,F2,Fк: при этом  Fторц.=F1+F2-2Fк.

Где F1,F2 и Fк – площадь сегмента,

прямоугольника  и под арками загрузочных карманов.

Для определения  площади сегмента применяем упрощенную формулу:

 

Fсегм. =2/3bf

 

где b-длина  хорды;

f-стрела  подъема свода, равная 1,02м.

Тогда

 

Fсегм.=F1=2/3·7,02·1,2 =5,76м2;

 

Фприхрасх

 

20740X=34626,44/20740,05

X=1,67

 

 

Рассчитываем  тепловой баланс

 

Приходная часть

1.Тепловой  поток ,поступающий при сгорании топлива, кДж:

 

Ф1=36559,05·1,67=61053,61 кДж

 

Ф2=10,26·850·1,455·Х=12689·1,67=21190,63 кДж.

 

Фприх.= 36559,05+21190,63=57749,68·1,67=96441,96 кДж

 

Расходная часть

Тепловой поток, теряемый с отходящими из печи дымовыми газами, кВт:

Ф5=30257,78

Ф4=(3,5-1)0,81·1,26·100=255,15 кДж.

Ф3аб=53,48+17,1=70,58 кДж.

 

Приход

Кг

Расход

Кг

Ф1=36559,05·0,79539

Ф2=12689·0,79539

29078,70

10092,70

Ф1=2930·1,38

Ф2=28488·0,79539

Ф3аб=53,48+17,1

Ф4=3,5-0,81·1,26·100

Невязка

4043

22659,07

70,58

255,15

12146,6

Итого

39171,4

 

39174,4

Информация о работе Ванная печь