![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Характеристика тепловых процессов туннельной печи
Туннельные печи являются наиболее совершенным типом печей для обжига всех видов формованных изделий и поэтому в последние годы получили широкое применение на заводах керамических изделий. Для обжига керамических труб принята 1 туннельная печь. Туннельная печь длиной 30 м, шириной 2, 95 м и высотой 1, 7 м имеет три рабочие зоны (зону подогрева, зону обжига и зону охлаждения) и форкамеру. Принципиальная схема туннельной печи представлена в подразделе 1.1.4.2 Форкамера печи служит для уменьшения газообмена с окружающей средой при загрузке вагонеток в печь. Основное назначение зоны подогрева печи – окончательное удаление влаги из сырца и равномерный прогрев садки. В качестве топлива используется природный газ. Топливо сжигается в топках, установленных в утолщенных стенах зоны обжига печи. Топливо подается с помощью горелок. Сырец в зоне обжига нагревается до температуры 11000С, при этом завершаются все процессы, связанные с формированием черепка. В зоне охлаждения печи происходит остывание труб до температуры 3000 С перед выдачей вагонеток из печи, а также происходит отбор нагретого воздуха для подачи его в сушилку. В этой зоне охлаждается также и футеровка вагонеток, нагретая до высоких температур. Изделия и футеровка вагонеток охлаждаются холодным воздухом, подаваемым в печь сверху и сбоку через несколько каналов, расположенных по длине зоны охлаждения ближе к выходному каналу печи. Печь работает по принципу противотока, то есть газы и воздух движутся навстречу вагонеткам с обжигаемыми изделиями. Движение газовых и воздушных потоков осуществляется системой вентиляторов. В зоне подогрева предусмотрена установка циркуляционных вентиляторов для интенсивного перемешивания газовых потоков с целью максимального усреднения газовой среды, т. е. для ликвидации ее расслоения и уменьшения перепада температур по сечению канала. В зоне подогрева также производится отбор дымовых газов. Печь выполняется из стандартного красного кирпича, зона обжига изнутри футеруется шамотным кирпичом. Свод печи выполняется из красного кирпича и засыпки шлаком [15]. В дипломной работе выполнены: расчет продолжительности процесса обжига, расчет размеров рабочих зон печи, расхода топлива на технологические и непроизводственные нужды.
![]()
Исходные данные для расчета: абсолютная влажность загружаемых в печь труб (после сушилки) ω = 3%; вес сухой трубы G1 = 36 кг; размеры трубы: длина l = 1500 мм; диаметр d = 150 мм; толщина s = 15 мм; радиус r = 75 мм. 1) Расчеты при нагреве до 1000С. Определяется количество испаряемой влаги по формуле:
Определяется активная поверхность теплообмена и испарения одиночной трубы:
Определяется количество влаги, приходящейся на 1 м2 активной поверхности, по формуле:
При съеме влаги примерно 0, 4 кг/м2·ч с активной поверхности F, время, необходимое для нагрева до 1000С, определяется по формуле:
2) Расчеты для периода нагрева от 100 до 9500С. Определяется допустимая скорость подъема температуры по формуле:
где Δ tдоп – максимально допустимая разность температур в теле изделия при его нагреве или охлаждении, принимаемая равной 750С; а – коэффициент температуропроводности материала, равный 40 м2/ч; S – толщина прогрева изделия, 0, 015 м. Определяется время нагрева в интервале от 100 до 8500С по формуле:
где t1 и t2 – температура в начале и конце интервала. 3) Расчеты для периода нагрева от 850 до 11000С. Принимая для этого периода Δ tдоп = 250С определяется допустимая скорость подъема температуры по формуле (1.12)
Определяется время нагрева изделия по формуле (1.13)
4) Определяется время выдержки изделия при конечной температуре по формуле:
5) Допустимая скорость охлаждения изделия в интервале температур от 1100 до 5000С определяется по формуле (1.12) при значении Δ tдоп = 550С
Определяется время охлаждения по формуле (1.13)
6) Определяется допустимая скорость охлаждения по формуле (1.12) в интервале температур от 500 до 3000С при Δ tдоп = 1250С:
Определяется время охлаждения по формуле (1.13)
7)Общая продолжительность обжига изделий в печи равна суммарному времени нагрева, выдержки и охлаждения
Таким образом, по оптимальному режиму обжига, рассчитанному на основе допустимой разницы температур в теле изделия при его нагреве и охлаждении, общая продолжительность обжига составляет 46, 22 часа. По результатам выполненных расчетов строится график температурного режима работы туннельной печи (рисунок 1.9).
Рис. 1.9 – Температурный режим обжига труб в туннельной печи
Расчет размеров рабочих зон туннельной печи. 1)Определяется требуемая емкость печи при заданной производительности часовой производительности печи Пч = 21 шт./ч (с учетом потерь при сушке и обжиге, указанных в подразделе 1.1.5.2) по следующей формуле: Еп= Рч× τ общ = 21× 46, 22= 970, 6; (1.16)
где τ общ – продолжительность обжига изделий. 2) Определяется расчетная длина рабочей части обжигательного канала по формуле: Lp= En × Iв/Ев = (970, 6× 3)/150 = 19, 4; (1.17)
где Ев - емкость одной вагонетки, равная 150 шт. (подраздел 1.1.5.3); Iв - габаритная длина вагонетки, равная 3 м с учетом технологических зазоров. 3) Определяется средняя скорость движения вагонеток в печи по формуле:
υ ср= Lр/ τ общ = 19, 4/46, 22 =0, 42 м/ч (1.18)
4) Определяется суммарная длина зон нагрева и обжига печи с учетом продолжительности режимов нагрева и охлаждения изделий по формуле:
Lн= (τ но× Lp)/ τ общ = 28, 67× 19, 4/46, 22 = 12 м, (1.19)
где 5)Определяется длина зоны охлаждения печи с учетом продолжительности режима охлаждения изделий
Lох = (τ ох× Lp)/ τ общ = (17, 55× 19, 4)/46, 22 = 7, 4 м, (1.20)
где τ ох – продолжительность охлаждения процесса охлаждения, равная 17, 55 часам. Расчет расхода условного топлива на технологические нужды. Туннельная сушилка. При сушке сырца в туннельной сушилке расход теплоносителя на 1 туннель составляет 3000-10000 м3/час. Для расчетов туннельной сушилки примем расход теплоносителя, равный Рт = 6500 м3/час. 1) Определяется часовой расход теплоносителя на 3 рабочих туннеля (принятых в дипломном проекте): Рт, 3 = 6500х3 = 19, 5х103 м3/ч
2) Определяется суточный и годовой расходы теплоносителя: Рт, 24 = 19500х24 = 468000 = 46, 8х104 м3 Рт, год = 46, 8х104х350 = 1638х105 м3
Туннельная печь. При работе печи на газу нормативный расход газа на 1000 шт. труб составляет 1570 кг или 17400 м3/тыс.шт. 1) Определяется годовой расход газа: Рм, год = (147340х17400)/1000 = 2563716 м3
2) Определяется суточный расход газа: Рм, сут= (2563716/350) =7325 м3
3) Определяется часовой расход газа: Рм, час = (7325/24) = 305 м3
Результаты выполненного расчета сведены в таблицу 1.23.
Таблица 1.23 Расход условного топлива на технологические нужды (на сушку и обжиг изделий) завода
Расчет расходов тепла на непроизводственные нужды. К расходам на непроизводственные нужды относятся расходы тепла на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение на заводе. 1) Определяется максимальный часовой расход тепла на отопление и вентиляцию здания по формуле:
Qm =[aq0 (tВН – t0Н) +qВ (tВН – tвН)]× V (1.21) Qm =[0, 95× 0, 36× (23 - (-25))+0, 1× (23-(- 10))]× 34992 = [0, 342× 48+3, 3]× 34992 = 574428 кДж/ч,
где а – коэффициент, учитывающий изменение удельной тепловой характеристики в зависимости от климатических условий, принимаемый равным 0, 95 для условий Западно–Казахстанской области; q0 – тепловая характеристика здания для отопления, равная 0, 36; tвн – расчетная температура внутри здания, равная (230С); t0н – расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления, равная (-25); qв – тепловая характеристика здания для вентиляции, равная 0, 1; tвн – расчетная температура наружного воздуха для проектирования вентиляции, равная(-10); V- объем здания, равный (108× 30× 10, 8) = 34992 м3. 2) Определяется продолжительность отопительного сезона (с 15 октября по 15 апреля): Т= 6× 30× 24 = 4320 ч
3) Определяется расход тепла на отопление и вентиляцию здания за отопительный сезон по формуле:
Qс = Qm × Т= 574428 × 4320 = 2481, 5× 106 кДж/сезон, (1.22)
4) Проектируемый трубный завод получает тепло в виде пара с городской малой ТЭЦ. Исходя из этого, определяется часовой расход пара на отопление и вентиляцию:
где Qm - тоже, что и в формуле (1.20); in – энтальпия пара, поступающая в подогреватель, равная 2574; ik – энтальпия конденсата, равная 20; η – коэффициент полезного действия, равный 0, 8. 5) Определяется расход пара на весь отопительный сезон:
6) Определяется расход тепла на горячее водоснабжение всех рабочих и служащих завода, работающих в 3-х сменах в сутки:
где К – коэффициент, учитывающий количество людей пользующихся душем одновременно, принимается равным 0, 75; m – норма потребления горячей воды на одного человека, принимаемая равным 40-50 кг согласно санитарным нормам; n – количество людей, работающих на заводе в течение суток во всех сменах, принимаемое равным 34; c – теплоемкость воды; tг – температура горячей воды, равная 650С; tх.ср - средняя температура холодной воды, равная 100С. 7) Определяется суточный расход пара на горячее водоснабжение по формуле:
8) Определяется годовой расход пара на горячее водоснабжение в виде:
Ргвг = 33х305 =11550 кг/год
Результаты выполненного расчета сведены в таблицу 1.24.
Таблица 1.24 Расходы тепла и пара на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение производственного здания
|