ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСХОДА ТОПЛИВА.

5.1. Приходные статьи баланса:

5.1.1. Химическая теплота топлива

= 28640*B=28640*B [кВт],

где В – неизвестный пока расход топлива, м³/с или кг/с; – низшая теплота сгорания топлива, кДж/м³ или кДж/кг.

5.1.2. Тепло вносимое подогретым воздухом

=8*1,3*20*B=208*B [кВт],

где – действительный расход воздуха на единицу топлива, м³/м³ или м³/кг; С_в – теплоемкость воздуха, Дж/(м³°С); – температура подогретого воздуха.

5.1.3. Тепло от экзотермической реакции горения железа

=5650*0,1246*0,02=14,08 [кВт],

где G – секундная весовая производительность, кг/с; а – угар стали, %. Для камерных кузнечных печей а = 0,02…0,03 %; Принимаем а = 0,02; q = 5650 кДж/кг – количество тепла получаемое при окислении 1 кг железа.

5.2. Расходные статьи баланса:

5.2.1. Тепло затрачиваемое на нагрев стали.

= 0,1246*0,695*(1250-20)=106,5 [кВт],

где C – средняя теплоемкость металла, Дж/(кг∙°С); t_к и t_н – конечная и начальная температура металла, °С.

5.2.2. Потери тепла с уходящими газами

=1,05*9*1,5855*1250*B=18728,72*B [кВт],

где V_α – объем газов на единицу топлива, м³/м³ или м³/кг; С_пг =1,5855, средняя теплоемкость продуктов сгорания, кДж/(м^3сС); t_пг температура газов, уходящих из печи, °С.

5.2.3. Потери тепла от химической неполноты сгорания топлива

=28640*0,02*B=572,8*B [кВт],

где - коэффициент неполноты сгорания, =0,02

5.2.4. Потери тепла через кладку, открытое окно и неучтенные потери

1) Теплопроводности используемых материалов имеют следующие значения,

шамот

хромомагнезит

диатомитовый кирпич

Значения теплопроводностей слоев необходимо выбрать по средним температурам, которые можно вычислить по следующим формулам:

Двухслойная кладка:

Средняя температура внутреннего слоя: =0,5*(1250+20)=635

наружного слоя =0,5*(635+20)=327,5

где - температура окружающего воздуха (принимаем =20 ), - температура рабочего пространства печи.

Тогда теплопроводности слоев:

шамот =1,04+1,51*10^-4*635=1,13

диатомитовый кирпич =0,16+3,15*10^-4*327,5=0,26

Трехслойная кладка:

Средняя температура внутреннего слоя: = 0.5*(1250+635)=942,5

промежуточного слоя =0.5*(1250+20)=635

наружного слоя =0.5*(635+20)=327,5

где - температура окружающего воздуха (принимаем =20 ), - температура рабочего пространства печи.

шамот =1,04+1,51*10^-4*635=1,13

диатомитовый кирпич =0,16+3,15*10^-4*327,5=0,26

хромомагнезит :=7.2-4.2*10^-3*942,5=3,25

2) Суммы тепловых сопротивлений отдельных частей кладки :

под: =

= 0,115/0,26+0,23/1,13+0,06/3,25 =0,65

где , , - толщины слоев пода, а , , - соответствующие им теплопроводности

свод: =0,115/0,26+0,23/1,13=0,64

где , - толщины слоев свода, а , - соответствующие им теплопроводности

стены: =0,115/0,26+0,23/1,13=0,64

где , - толщины слоев стен, а , - соответствующие им теплопроводности

3) Площади наружных поверхностей, м²:

передняя и задняя стены: =1,54*1,43=2,2

торцевые стены: =1,43*1,54=2,02

свод: =1,54*1,54=2,37

под: =1,54*1,54=2,37

где , , - наружные размеры печи

4) Коэффициенты теплоотдачи для наружных поверхностей кладки :

Свода – 35

Стен – 25

Пода – 15

5) Тепловые потери кладкой в окружающее пространство

Для вычисления потерь воспользуемся следующей формулой:

, где t_П и t_в – соответственно температура газов в печи и окружающего ее воздуха, ⁰С; F – наружная поверхность кладки, м²; и – коэффициенты теплоотдачи, Вт/(м²∙°С); λ_i – теплопроводность i-го слоя, Вт/(м∙°С); s_i – толщина слоя, м.; - тепловое сопротивление теплоотдачи от газов к внутренней поверхности кладки, принимаем равным 1/348 = 0,003