Теплотехнический расчет ванной регенеративно стекловаренной печи с поперечным направлением пламени

Автор: Пользователь скрыл имя, 17 Декабря 2010 в 21:28, курсовая работа

Описание работы

В производстве стеклоизделий варка стекломассы производится в печах разной конструкции с газовым или электрическим обогревом. Работа каждой отдельной печи характеризуется определенным режимом, который зависит от расхода тепла, давления и состава газов. В зависимости от температуры по отдельным зонам печи устанавливают расход топлива, который возможно определить при теплотехническом расчете печи. Уровень температуры определяют разностью прихода и расхода тепла: чем больше эта разность, тем выше температура в печи.

Целью данного курсового проекта является определение расхода топлива ванной стекловаренной печи с поперечным направлением пламени для варки оконного стекла. Также теплотехнический расчет печи необходим для определения ее тепловой мощности, количества теплоносителя, конструктивных размеров печи и отдельных ее составляющих.

Содержание

Введение 4
1. Выбор и обоснование теплового агрегата 6
2. Описание работы и конструкции печи 8
2.1. Процесс стекловарения в ванных печах 10
2.1.1 Силикатообразование 11
2.1.2 Стеклообразование 14
2.1.3 Осветление 15
2.1.4 Гомогенизация 16
2.1.5 Студка 16
2.2. Применяемые огнеупоры 17
3. Расчет конструктивных размеров печи. 19
4. Теплотехнический расчет 20
4.1 Расчет горения природного газа 21
4.2 Тепловой баланс печи 24
4.2.1. Приход тепла 24
4.2.2 Расход тепла 25
4.2.3 Коэффициент полезного действия 33
Заключение 33
Список литературы

Работа содержит 1 файл

Зозуля.doc

— 298.50 Кб (Скачать)

0,01(93,058+2∙2,029+3∙0,549+4∙0,15+5·0,021)=0,997;

VH2O=0,01(2∙СН4+3∙С2Н6+4∙С3Н8+5∙С4Н10+6С5Н122О+0,16d∙Lα)=

=0,01(2∙93,058+3∙2,029+4∙0,549+5∙0,15+6·0,021+1+0,16∙10∙9,851)=2,122;

VN2=0,79∙Lα+0,01∙N2=0,79∙9,851+0,01∙2,996=7,812;

VО2 =0,21(α-1)∙L0=0,21(1,05-1)∙9,382=0,0985.

         Общее количество продуктов горения  составляет, нм3/нм3:

Vα=0,997+2,122+7,812+0,0985=11,03.

         Определяем процентный состав  продуктов горения:

      СО2 =0,997∙100/11,03=9,04%;

      N2=7,812∙100/11,03=70,83%;

      Н2О=2,122∙100/11,03=19,236%;

      О2=0,0985∙100/11,03=0,893%.

         Составляем материальный баланс  процесса горения на 100 нм3 газа при α=1,05 и сводим в таблицу 3.3. Переводим нм3 в кг путём умножения на плотность отдельных газов.

 
 

  Таблица  3.3.─ Материальный баланс процесса  горения.

                        Приход                             Расход  
Статьи  прихода кг Статьи  расхода кг
Природный газ:   Продукты  горения:  
СН4=93,058∙0,717   66,73 СО2= 0,997∙100∙1,97              197,1069
С2Н6= 2,029∙1,356     2,75 Н2О=2,122∙100∙0,804 170,585
С3Н8=0,549∙2,02         1011 N2=7,812∙100∙1,251            977,3
С4Н10=0,15∙2,84         0,426 О2=0,0085∙100∙1,429               14,077
С5Н12=0,021·3,218 0,0676    
N2=2,996∙1,251            3,748    
Н2О=1,0∙0,804      0,804    
Воздух:      
О2=197,1∙1,05∙1,429               295,7    
N2=197,1∙1,05∙3,762∙1,251            973,98    
Н2О=0,16∙10∙9,851∙0,804   12,67    
Итого: 1358,45 Итого 1359,07

      Невязка баланса составляет: (1359,07-1358,45)/ 1359,07 ·100=0,04%.

         Определяем температуру  горения  топлива, для чего определяем  теоретическую температуру, учитывающую тепловыделение без потерь и действительную температуру газов, усреднённую по массе и приближенную практическим условиям.

         По i-t диаграмме находим теплоту нагрева атмосферного воздуха: iвоз=1728,4 кДж/нм3. Тогда,

iобщ=(Qн+Lα|∙iвоз)/Vα=(35336,5+10,0087∙1728,4)/11,03=4763,83 кДж/нм3 .

         По i-t диаграмме находим теоретическую температуру горения при α=1,05, которая равна 2425 0С. Определяем действительную температуру горения при коэффициенте ηn=0,8. Расчётное теплосодержание составит:

iобщ=iобщ∙ηn=4763,83 ∙0,8=3811,06 кДж/нм3.

         По i-t диаграмме находим действительную температуру горения при α=1,05 с учётом диссоциации: tг=2150 0С.

4.2.Тепловой баланс печи

         Тепловой баланс печи выражается уравнением, связывающим количество тепла, выделенное во время работы печи с количеством тепла, израсходованным на технологические процессы и потерянными в окружающее пространство /4,5/.

4.2.1.Приход тепла

Тепло от горения топлива

         Тепло от горения топлива рассчитывается  по формуле, кВт: 

Qг=Qнр∙В,

  где  В- расход топлива, кг/с;

        Qнр- тепло сгорания топлива, кДж/нм3.

Qг=35336,5∙В.

Тепло, вносимое подогретым воздухом

Qвоз=Lα∙i|воз∙В, кВт

  где  Lα- действительное количество воздуха, подаваемое для горения топлива,    нм3/кг или нм3/нм3;

         i|воз- теплосодержание (энтальпия) воздуха, кДж/нм3,находящегося в зависимости от температуры;

Qвоз=9,85·1728,4∙В=17024,74∙В кВт.

4.2.2.Расход тепла

Расчёт  расхода тепла  на процесс стеклообразования

        Расчёт сводится к определению  полного расхода тепла на процесс  стеклообразования, включая тепловой эффект стеклообразования, теплосодержание стекломассы, тепло нагрева продуктов дегазации и теплоту плавления стекла:

qx=qc+qм+qпл+qгаз , кДж/кг

    Состав  шихты и химический состав сырьевых материалов приведены в табл. 3.4 и 3.5.

 

  Таблица  3.4.─ Состав шихты.

Содержание компонентов, % (по массе)
Песок Доломит Полевой шпат Сода Сульфат натрия Известняк Сумма
55,91 9,45 5,68 14,64 5,3 9,02 100

         Влажность шихты - 4%.

         Химический состав сырьевых материалов приведён в таблице 3.5.

  Таблица  3.5.─ Химический состав сырьевых материалов.                                      

Материал           Содержание составляющих, % по массе
    SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO Na2O К2О ППП  
Песок 99,3 0,35 0,02 0,06 0,03 0,13 0,01 0,1 100
Доломит 0,88 0,46 0,03 32,2 18,8 47,63 100
Полевой шпат 60 23,0 0,02 13,0 3,18 0,8 100
Известняк 3,2 0,35 0,02 49,8 0,2 46,4 100
Сульфат натрия 43,55 56,45 100
Сода 57,89 42,11 100

         Тепловой эффект реакций стеклообразования  определяем на 1 кг стекло массы по формуле, кДж/кг:

qc=q1∙G1∙Gш+q2∙G2∙Gш+q3∙G3∙Gш ,

  где  q1,q2,q3 - тепловые эффекты образования отдельных окислов, переходящих  в стекло, кДж/кг;

        G1,G2,G3 - весовые количества соответствующих окислов в шихте, кг/кг

                          шихты;

        Gш- расход сухих шихтовых материалов, кг/кг стекломассы.

         Определяем расход сухих шихтовых  материалов, кг/кг стекломассы и  выход летучих материалов:

                                              Gш=100/(100+Gб-Gп.д.) ,

  где Gб- количество стеклобоя, вводимого в шихту, %;

        Gп.д.- количество летучих продуктов дегазации в шихте,%(кг/100кг шихты).

         При влажности шихты 4% количество  сухой шихты равно 96%. Выход  летучих продуктов дегазации  из 100 кг шихты, кг:

  Влага                                      Н2О=0,4∙100=4;

  Песок  (ППП=0,1%)             СО2=55,91∙0,001∙0,96=0,05;

  Доломит  (ППП=47,63%)     СО2=9,45∙0,4763∙0,96=4,32;

  Полевой  шпат (ППП=0,8%)  СО2=5,68∙0,008∙0,96=0,04;

  Сода                (СаСО3)           СО2=14,64∙0,00137· ∙0,96=0,0085; 

                          (Na2CO3)         СО2=14,64∙0,999· ∙0,96=5,828; 

  Сульфат натрия  (Na2SO4)     SО2=5,3∙0,9999· ∙0,96=2,29;

  Всего                                       Gп.д.=20,562.

      Из них: СО2=0,1427 кг/кг шихты,

            или  СО2=0,1427/1,977=0,072 нм3/кг шихты;

                    SО2=0,0229 кг/кг шихты,

            или  SО2=0,0229/2,86=0,008 нм3/кг шихты;

                    Н2О=0,04 кг/кг шихты,

            или  Н2О=0,04/0,804=0,05 нм3/кг шихты.

      Тогда, расход сухих шихтовых  материалов:

                                         Gш=100/(100+30-20,56)=0,91;

                                  Gб=30∙0,91=27,3 % (от стекломассы).

Расход  тепла на получение  СaSiO3 из СаCO3 (известняка и соды):

  q1= qх ∙GСаO∙Gш=1537∙0,0432∙0,91=61,42 кДж/кг стекломассы,

  GСaO(мел)=0,0902∙0,498∙0,96∙=0,043 кг/кг шихты.

GСaO(сода)=0,1464∙0,00137∙0,96∙=0,0002 кг/кг шихты.

Всего GСaO =0,00432 кг/кг шихты.

      Расход тепла на получение   Na2SiO3 из Na2CO3 (соды):

  q 2=952∙GNa2O∙Gш=952∙0,0823∙0,91=71,298 кДж/кг стекломассы,

  GNa2O=0,1464∙0,999∙0,96∙0,586=0,0823 кг/кг шихты.

      Расход тепла на получение  Na2SiO3 из Na2SO4 (сульфата натрия):

  q 3=3467∙GNa2O∙Gш=3467∙0,0022∙0,91=69,41 кДж/кг стекломассы,

  GNa2O=0,053∙0,9999∙0,436∙0,96=0,0022 кг/кг шихты.

Расход  тепла на получение Mg(SiO3)2 из MgCO3 (из известняка):

  q4=3467∙GMgO∙Gш=3467∙0,00017∙0,91=0,536 кДж/кг стекломассы,

  GMgO2=0,0902·0,002∙0,92=0,00017 кг/кг шихты.

      Расход тепла на получение  CaMg(SiO3)2 из доломита:

  q5=2758∙GCaMgO2∙Gш=2758∙0,046∙0,91=115,45 кДж/кг стекломассы,

  GCaMgO2=0,0945(0,322+0,188)∙0,96=0,046 кг/кг шихты.

      Расход тепла на получение  Na2SiO3 из полевого шпата:

  q6=952∙GNa2O∙Gш=952∙0,007∙0,91=6,06 кДж/кг стекломассы,

  GNa2O=0,0568∙0,13∙0,96=0,07 кг/кг шихты.

Расход  тепла на получение (Na)К2SiO3 из полевого шпата:

  q7=997∙GК2O∙Gш=997∙0,0017∙0,91=1,54 кДж/кг стекломассы,

Информация о работе Теплотехнический расчет ванной регенеративно стекловаренной печи с поперечным направлением пламени