Тепловые процессы в технологии тугоплавких неметаллических и силикатных материалов

   

   Тепловой  поток через стену при F = 1 м² определяем по формуле:

   

   Рассчитываем   температуры   на   границе   слоев.   Для   этого   сначала  находим q' по формуле:

   

   тогда:

   

   Проверяем средние температуры слоев

   

   Вносим  поправку на тепловое сопротивление  слоя из глиняного кирпича с учетом изменившейся температуры

   λ_к = 0,47+ 0,00051ּ388,6 = 0,668 Вт/мּ°С;

   

   тогда

     или 

   Определяем  новые значения температур пограничного слоя и наружной поверхности стены  с учетом поправки:

    = 1000 - 577,49ּ0,496 = 713,56 °С;

    = 713,56 - 577,49ּ1,123 = 65,04 °С.

   Температура наружной поверхности стены зоны обжига печи не превышает допустимых значений.

   6.2. Потери тепла через свод печи.

   Свод  печи выложен из слоя шамотного (S_ш = 230 мм) и слоя изоляционного (S_из = 130 мм) кирпича. Сверху находится слой диатомитовой засыпки (S_д = 150 мм). Температура внутренней поверхности свода t_св = 1000 °C, a температура окружающей среды t_в = 20 °C. Принимаем средние температуры для каждого слоя следующими:

   

   тогда

   

     Коэффициенты теплопроводности слоев:

   λ_ш = 0,28 + 0,00023ּ800 = 0,464 Вт/мּ°С;

   λ_из = 0,21 + 0,00043ּ400 = 0,382 Вт/мּ°С;

   λ_д = 0,1 + 0,00028ּ200 = 0,156 Вт/мּ°С.

   Тепловые  сопротивления слоев:

   

   Суммарное сопротивление свода:

   R_св = 0,496 + 0,34 + 0,962 =1,798.

   Принимаем температуру наружной поверхности  свода t’_св = 70 °С и находим коэффициент теплопередачи:

   

   Коэффициент теплоотдачи свода:

   

   Тепловой  поток через свод при F = 1 м²:

   

   Температуры на границе слоев, учитывая:

   

   равны:

   

   Проверяем средние температуры слоев 

   

   Так как температуры слоев свода, принятые для расчета и полученные при вычислениях, отличаются, то следует  вновь произвести их расчет для более  точного определения теплового  потока через свод печи.

   Коэффициенты  теплопроводности слоев:

   

   Тепловые  сопротивления слоев:

   

   Суммарное тепловое сопротивление свода:

 

   Рассчитываем  длину зоны обжига:

   

где m - количество горелок, установленных на одной стороне печи, шт;

d   -   шаг   установки   горелок.   Для   расчета   можно   принимать   равным 1,25 - 1,5м.

   Высота  наружной стены, отдающей тепло:

   

где h_пк - высота печного канала, м;

H_св - высота свода , равная м.

   Площадь боковых стен, отдающих тепло:

    .

   Ширина  наружной поверхности свода печи

   

где В_ст - толщина стены, равная S_m +  S_к, м,

В_пк - ширина печного канала, м.

   Площадь наружной поверхности свода печи

   

   Потери  тепла в зоне обжига:

   через боковые стены

   

   через свод

   

   Общие потери тепла через боковые стены  и свод в зоне обжига

   

   7. Потери тепла в окружающую  среду через ограждающие конструкции  в зоне подогрева.

   Определение потерь тепла для данной зоны выполняется  аналогично методике, рассмотренной  в п.6.

   7.1. Потери тепла через стены

   Боковая стена в зоне подогрева выложена из слоя шамотного (S_ш = 230 мм) и слоя глиняного (S_к = 500 мм) кирпича. Температуру внутренней поверхности стены принимаем равной температуре газов, т.е. t_ст = 600 °C, a температуру окружающей среды t_в = 20 °С. Задаем средние температуры для каждого слоя :

     тогда 

   Коэффициенты  теплопроводности слоев:

   λ_ш = 0,28 + 0,00023ּ480 = 0,39 Bm/мּ°С,

   λ_к = 0,47 + 0,00051ּ240 = 0,593 Вт/мּ°С.

   Тепловые  сопротивления слоев:

   

   Суммарное тепловое сопротивление стены:

   R_ст = 0,59 + 0,845 = 1,435.

   Ориентировочно  принимаем температуру наружной поверхности стены t’_ст = 50 °С и находим коэффициент теплопередачи:

   

   Тепловой  поток через стенку при F=1 м²:

   

   Температуры на границе слоев:

   

   Средние температуры слоев:

   

   Поправка  на тепловое сопротивление слоя из глиняного кирпича с учетом изменившейся температуры:

   

     или

   Температуры пограничного слоя и наружной поверхности  стены с учетом поправки:

   

   Температура наружной поверхности стены зоны подогрева печи не превышает допустимого значения.

   7.2. Потери тепла через свод

   Свод  печи выложен из слоя шамотного (S_ш = 230 мм) и слоя изоляционого ( S _из = 65 мм) кирпича. Сверху находится слой диатомовой засыпки (S _д = 100 мм). Температура внутренней поверхности свода (t_в = 600 °С), а температура окружающей  среды  t_в = 20 °C.   Задаем  средние  температуры для каждого слоя:

     тогда

   Коэффициенты  теплопроводности слоев:

   λ_ш = 0,28 + 0,00023ּ480 = 0,395 Вт/мּ°С,

   λ_из = 0,21 + 0,00043ּ240 = 0,313 Вт/ мּ°С

   λ_д = 0,1 + 0,00028ּ120 = 0,134 Вт/ мּ°С.

   Тепловые  сопротивления слоев:

   

   Суммарное сопротивление свода:

   R_св = 0,59 + 0,208 + 0,746 = 1,554.

   Принимаем температуру наружной поверхности  свода t'_св = 50 °С и находим коэффициент теплопередачи:

   

   Коэффициент теплоотдачи свода:

   

   Тепловой  поток через свод при F = 1 м²:

   

   Температуры на границе слоев:

   

   t _ш-из = 600 - 353,44ּ0,59 = 391,47 °С,

   t_из-д = 391,47 - 353,44ּ0,208 = 317,95 °С,

   t’_св = 317,95 - 353,44ּ0,746 = 54,28 °С.

   Средние температуры слоев:

   

   Определение теплового потока через свод печи с учетом поправок температуры слоев.

   Коэффициенты  теплопроводности слоев:

   Λ_ш = 0,28 + 0,00023ּ495,74 = 0,394 Вт/мּ°С,

   λ_из = 0,21 + 0,00043ּ354,71 = 0,363 Вт/.мּ°С,

   λ_д = 0,1 + 0,00028ּ186,12 = 0,152 Вт/мּ°С.

   Тепловые  сопротивления слоев:

   

   Суммарное тепловое сопротивление свода:

   R_св  = 0,584 + 0,179 = 1,421.

   Коэффициент теплопередачи:

   

   Тепловой  поток через свод при F = 1 м²:

   

   Температуры на границе слоев:

   

   Средние температуры слоев:

   

   Определяем  длину зоны подогрева:

   

   Высота  наружной стены, отдающая тепло:

   

   Площадь боковых стен, отдающих тепло:

   

   Ширина  наружной поверхности свода:

   

   Площадь наружной поверхности свода, отдающая тепло:

   

   Потери  тепла в зоне подогрева через  боковые стены:

   

   через свод:

   

   Общие потери тепла через боковые стены  и свод в зоне подогрева:

   

   8. Потери тепла с выходящим составом вагонеток и кирпичом:

   

   где - температура кирпича на выходе из зоны обжига, равная ,°С;

    - средняя температура футеровки  вагонеток выходящих из зоны  обжига, °С;

   С_к, С_ш, С_из - удельные теплоемкости кирпича, шамота, изоляции при заданных температурах, кДж/кгּ°С.