Автор работы: Пользователь скрыл имя, 17 Октября 2013 в 20:58, курсовая работа
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.
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
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·С
Q=358,2·95,5+637,5·2,7+912,5·
Уравнения реакций горения составных частей топлива по формулам:
CH4+2O2=CO2+2H2O+Q;
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
Приходная часть
1.Тепловой поток ,поступающий при сгорании топлива, кДж:
Ф1=Qн·Х
где Qн-теплота сгорания топлива, кДж/м3;
Х- расход топлива, м3/с.
Ф1=36559,05·X, кДж.
2. Поток физической
теплоты, поступающий с
Ф2=VLcвtвХ
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·
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
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,
где r-объемная доля компонентов газовой смеси;
с-теплоемкость газов, кДж/(м3·˚С);
СД1500=2,335·0,0880+1,853·0,
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]/
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))/
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
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)/
Общий тепловой поток излучением
Ф3=Фа+Фб=53,48+17,1=70,58 кДж.
4. Тепловой поток, теряемый на нагрев обратных потоков стекломассы, кВт:
Ф4=(п-1)g·Сст(t1-t2),
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/
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,
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=δ1/λ1+δ2/λ2 ,
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,
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;
Фприх=Фрасх
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,
Фприх.= 36559,05+21190,63=57749,68·1,
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.
Ф3=Фа+Фб=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 Ф3=Фа+Фб=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 |