Теплотехнические расчеты установок стройиндустрии

6. Тепловой баланс и КПД печи.
Расход топлива в печах должен обеспечивать получение теплоты для обжига строительных изделий и материалов, а также восполнять тепловые потери, сопровождающие работу печи. Соотношение, связывающее приход с расходом теплоты в печи, называют тепловым балансом, его составляют на 1 кг готового продукта при обжиге сыпучих материалов и на 1 час работы печи при обжиге формованных изделий. Тепловой баланс может составляться как для весей печи в целом, так и для отдельных технологических зон печи. Сначала составляют предварительный баланс, в который входят некоторые неизвестные величины.
Экономичность работы печей характеризует КПД установки. Он представляет собой отношение полезно затраченной теплоты к поступающему теплу от горения топлива. Полезно используемая теплота идет на нагрев сырья до температуры обжига и на сам процесс обжига.


6.1.Зона досушки.
Приход тепла (кДж/ч)
1. Тепло, вносимое из зоны охлаждения нагретым воздухом:
Qд1=V’ox·с_B·t_B=2583,8·836,24=2160676,9
где — расход воздуха, поступающего из зоны охлаждения в зону досушки, м³/ч; , — принимают из расчета горения топлива.
2. Тепло, вносимое кирпичной кладкой:
Qд2=(Q^Bд·Lд)/τ=(190·26,44)/74,88=67,09
где — количество тепла, в
ыделяемого кирпичной кладкой, кДж/м; — длина зоны досушки, м; — длительность цикла обжига, ч.
3. С воздухом, подсасываемым через неплотности:
Qд3=Vпод.д· с_B·t_о.с=17028,7
Vпод.д=28,01·28,99=812
Vпод=28,99·10,95·(8-2,5)=1746,1
где — количество подсасываемого воздуха в зону досушки, м³/ч; — общий подсос воздуха, м³/ч; — избыток воздуха уходящих газов из печи, для кольцевых печей α_т=(10-2); , , — соответственно длина зон досушки, подогрева, обжига, м; — температура окружающей среды, .
4. С сырцом:·
Qд4=G_c·g_ч·t_c·c_c=1.13·4479,11·30·0.93=141212,9
где — количество расходуемого сырца, , кг/ч; — теплоемкость сырца, кДж/(кг·°С), принимают кДж/(кг·°С); — температура сырца, поступающего в печь, .
Расход тепла (кДж/ч)
1. На испарение влаги сырца:
Q’д1=4.19·0.068·4479.11·(595+0.47·939.11)=1322617.9
где — средняя температура отработанного воздуха, °С.
2. На подогрев сухой массы сырца:
Q’д2=4479.11·1.13·0.22·1818.22=2024600.236
где — теплоемкость сухой массы сырца, кДж/(кг·°С).
3. В окружающую среду:
Q’д3=2644/74.88=35.31
где — потери тепла через стенку печи, кДж/м.
4. С отработанным воздухом:
Q’д4=(V’ох+28.01х^т)·1.398·939.11=216395.2
где , м³/ч.
6.2. Зоны подогрева и обжига.
Приход тепла (кДж/ч)
1. От сгорания топлива:
Qп1=Q^р_н·х^т=1201.6
2. С воздухом, идущим на горение:

Qп2=28.99·1.97·90=5139.9

3. Вносимое сырцом:
Qп3=70744.76·28.99= 2050890.6
4. Вносимое воздухом, подсасываемым вне зоны горения:
Qп4=2024600.236
где — подсос воздуха, принимают из расчета зоны досушки.
Qп5=19586,2
Qп6=Qд2=67,09
Qп7=8761071,5
Расход тепла (кДж/ч)
1.На испарение влаги сырца:
Q’п1= Q’д1=1322617,9
2. На нагрев изделий до температуры обжига:
Q’п2=1,13·1.4479,11·(2,829+0,42·0,49)=18924,554
3. На химические реакции при обжиге:
Q’п3=Gc·g_ч·(23·Al₂O₃+28·CaO+35·MgO)=4479,11·1,09·900=4394006,9
4. На аккумуляцию печным массивом:
Q’п4=( Q^А_п·Lп+ Q^А_об·Lоб)/2τ=(3990+1789,8)/149,76=38,6
где — количество тепла, поглощенное внутренней поверхностью в зоне подогрева, кДж/м; — то же в зоне обжига.
5. Потери тепла в окружающую среду:
Q’п5=( Q^п_об/τ)·(Lп+Lоб)=(380/74,88)30,42=154,4
где — потери тепла в окружающую среду в зонах подогрева и обжига, кДж/м.
6. С уходящими газами:
Q’п6=(Vд·x^т+Vпод+V”ох)·1.47·t_в.ср=7128371,98
Составляем уравнение баланса:
1270.92V^/ox +141279.99-1525113.446=36186.26x^T
1203.31V^//ox=12729.52x^T+3711075.02
4106255.21=70170.6x^T+2562.83V^/ox-20.97V^//ox
V^/ox=836.24
V^//ox=3390.77
X^T=28.99
Vox=4227