Вибір та обрунтування технології виробництва керамічних плиток для підлоги (стр. 11 из 20)

Qвироб = P·(Cк·tк - Cn·tn) (3.12)

де P- секундна продуктивність печі, кг/с;

Cк,Cn - теплоємкість матеріалу виробів при кінцевій tк та початковій tnтемпературах, кДж/(кг·град).

Розрахунок втрат теплоти проводимо по зонах печі:

Приклад розрахунку для зони підігріву

Qвироб = 0,34·(0,9426·400-0,8423·20)=122,46 кВт

Дані інших розрахунків зведені в таблицю 3.8.

Таблиця 3.8 - Кількість теплоти, яка витрачається при нагріві та охолодженнівиробів

Зона печі	Температура, ºC		Теплоємкість,кДж/(кг/град)		Кількістьтеплоти,кВт
	початкова	кінцева	початкова	кінцева
На вході в піч	20	400	0,8423	0,9426	122,46
Зона підігріву	400	1070	0,9426	1,1195	279,08
Зона випалу	1070	1070	1,1195	1,1195	0
Зона охолодження	1070	200	1,1195	0,8898	-346,76
На виході з печі	200	20	0,8898	0,8423	-54,78

3.4.4 Тепловий баланс зони підігріву та випалу

3.4.4.1 Прибуток теплоти

Хімічна теплота горіння палива, кВт:

(3.13)

де В- витрати палива, м³/с.

Теплоту, що вносить паливо не враховуємо так як газ надходить не підігрітим.

Теплоту, що вносить повітря, яке надходить на горіння палива, розраховуємо за формулою, кВт:

Qпов =L'α·iпов (3.14)

де L'α - дійсна кількість атмосферного повітря, що витрачається на спалювання палива, м³/м³;

iпов - тепловміст (ентальпія) атмосферного повітря, кДж/м³ при його температурі, tпов=20ºC.

Qпов = 17,945·26,04·В=467,29 В

Теплота підігріву повітря, яке відсмоктується з зони підігріву, кВт:

Qпідс= (

-α)·L'о·іпов·В (3.15)

де

- коефіцієнт витрат повітря у підходящих димових газів зони підігріву, =3;

іпов - ентальпія повітря, яке відсмоктується з зони підігріву при середній температурі зовнішній поверхні стін в зоні підігріву, tсер=55ºC

Qпідс= (3-1,77)·10,14·71,6·В=893·В кВт

Фізична теплота сирцю, який входить у піч, кВт:

Qвир=122,46 кВт

Загальний прибуток теплоти в зонах підігріву та випалу:

Qзаг = Qхтп+Qпов+Qпідс+Qвир, кВт

Qзаг=37630,29·В+467,29·В+893·В+122,46=38990,58·В+122,46 кВт

3.4.4.2 Видаток теплоти

Фізична теплота, яка з матеріалом надходить в зону охолодження (з табл.3.8).

Qвироб = 122,46+279,08=401,54 кВт

Втрати тепла з продуктами горіння визначаються за формулою, кВт:

Qдим=Vдим·ідим=B·[Vо+(

-1)·Lо']·ідим, (3.16)

де ідим - ентальпія продуктів горіння розрахована за процентним вмістом компонентів димової суміші (α=3) та по їх ентальпії при температурі підходящих газів, тобто при 300ºC.

ідим=558,9·0,034+462,7·0,0807+391,9·0,752+407·0,1332=405,26кДж/м³

Qдим=В·[11,183+(3-1)·10,14]·405,26=12750,69·В кВт

Теплота, яка витрачається на хімічні реакції при випалі виробів:

Розрахунок проводимо за формулою, кВт

Qхім=qх·Gх, (3.17)

де qх - теплота, яка витрачається на фізико-хімічні процеси 1 кг вихідної хімічної речовини в невипаленому продукті, кДж/кг (для Al2O3 qх=2090)

Gх - витрати вихідної хімічної речовини в матеріалі, який завантажують в піч, кг/с (склад маси на суху речовину: глина - 70%, вміст Al2O3 в глині - 28,0%)

Gх=0,34·0,28·0,7=0,06664 кг/с

Qхім=2090·0,06664=139,28 кВт

Втрати теплоти в навколишній простір (через огородження печі).

Підсумовуємо витрати теплоти крізь склепіння, стіни та під за даними табл.3.6.

Qогор = 6,76+7,19+11,17+11,83+10,18+12,56+34,14+23,71=117,54 кВт

Втрати теплоти через вхідну щілину розраховуємо за формулою, Вт:

(3.18)

де F- площа щілини, м²;

φ - коефіцієнт діафрагмування (визначається за графіком в залежності від співвідношення еквівалентного діаметру щілини до товщини стінки);

τ - час відкриття вікна, τ=1

м

тоді φ=0,77

Тпр- температура простору, К;

Тнавк- температура навколишнього середовища, К;

5,67 - величина коефіцієнту випромінювання абсолютно чорного тіла (Со=5,67 Вт/м²·град)

Вт = 4,0 кВт

Підсумовуємо втрати тепла через ролики за даними таблиці 3.7.

Qр=1,3+4,31+5,89=11,5 кВт

Визначаємо загальний видаток теплоти в зонах випалу та підігріву:

Qзаг=Qвир+Qдим+Qхім+Qогор+Qр+Qщ, кВт

Qзаг=401,54+12750,69·В+139,28+117,54+11,5+4,0=12750,69·В+673,86 кВт

Прирівнюємо прибуток до витрат та визначаємо витрати палива В:

38990,58·В+122,46=12750,69·В+673,86

26239,89·В=551,4

В=0,021 м³/с

Витрати умовного палива на одиницю продукції:

кг/кг виробу або 7,9%

За отриманими результатами складаємо таблицю теплового балансу зон підігріву та випалу (табл. 3.9).

Таблиця 3.9 - Тепловий баланс зони підігріву та випалу

Найменування статей	кВт	%
Прибуток теплоти
Теплота горіння палива	790,24	83,99
Теплота повітря, що йде на горіння	9,81	1,04
Теплота повітря, що відсмоктується із зони підігріву	18,75	1,99
Теплота сирцю, що входить в піч	122,46	13,01
Разом	941,26	100
Видаток теплоти
Теплота, що відходить з матеріалами в зону охолодження	401,54	42,66
Втрати теплоти з продуктами горіння	267,76	28,45
Теплота, яка витрачається на хімічні реакції при випалі виробів	139,28	14,80
Втрати тепла через огородження	117,54	12,49
Втрати тепла крізь щілину	4,0	0,42
Втрати тепла крізь ролики	11,5	1,22
Непогодженість	- 0,36	-0,04
Разом	941,26	100

Відсоток непогодженості

%

3.4.5 Тепловий баланс зони охолодження

3.4.5.1Прибуток теплоти

Фізична теплота, яку вносять вироби із зони випалу (табл.3.8).

Qвир=346,76+54,78=401,54 кВт

Теплота повітря, яке подається на охолодження виробів, кВт:

Qпов=y·Спов·tпов

Qпов=y·26,04 кВт

Загальний прибуток теплоти:

Qзаг=Qвир+Qпов, кВт

Qзаг=401,54+26,04·y, кВт

3.4.5.2 Витрати теплоти

Витрати теплоти з матеріалом, який виходить із печі (табл. 3.7).Qвир=161,11 кВтТеплота повітря, яке виводиться на сушіння:

, (3.19)

- температура повітря, що відбирається на сушіння ( =450ºC).

кВт

Втрати теплоти через огорожу печі (табл. 3.6):Qогор=6,71+5,65+4,43+3,68+17,14=37,61 кВт

Втрати теплоти через ролики (табл. 3.7)Qр=1,92+0,48=2,4 кВт

Загальні витрати теплоти:

Qзаг=Qвир+

+Qогор+Qр, кВт

Qзаг=161,11+y·603,85+37,61+2,4=201,12+y·603,85 кВт

Прирівнюємо прибуток до витрат та визначаємо кількість повітря, яке подається на сушіння:

401,54+26,04·y=201,12+y·603,85

200,42=577,81·y

y=0,347 м³/с

Загальні витрати повітря, яке подається в піч на охолодження виробів:

Vв=y=0,347 м³/с

Отримані дані заносимо в таблицю 3.10.

Таблиця 3.10 - Тепловий баланс зони охолодження

Найменування статей	кВт	%
Прибуток теплоти
Теплота, яку вносять вироби	401,54	97,77
Теплота повітря, яке подається на охолодження виробів	9,16	2,23
Разом	410,7	100
Видаток теплоти
Теплота виробів, які виходять з печі	161,11	39,23
Теплота повітря , що відбирається на сушіння	209,53	51,02
Витрати тепла через огорожу	37,61	9,16
Витрати тепла через ролики	2,4	0,58
Непогодженість	+ 0,05	+ 0,01
Разом	410,7	100

Відсоток непогодженості:

%

Складаємо тепловий баланс по всій печі (табл. 3.11).

Таблиця 3.11 - Зведений тепловий баланс печі

Найменування статей	кВт	%
1	2	3
Прибуток теплоти
Теплота горіння палива	790,24	83,15
Теплота повітря, що йде на горіння	9,81	1,03
Теплота повітря, що підсмоктується з зони підігріву	18,75	1,97
Теплота сирцю, що надходить в піч	122,46	12,89
Теплота повітря, що подається на охолодження	9,16	0,96
Разом	950,42	100
Видаток теплоти
Втрати тепла з продуктами горіння	267,76	28,17
Теплота хімічної реакції	139,28	14,66
Втрати тепла через огорожу	155,15	16,32
Втрати тепла через ролики	13,9	1,46
Втрати тепла через щілину	4,0	0,42
Теплота повітря, що відбирається на сушіння	209,53	22,05
Теплота виробів, що виходять з печі	161,11	16,95
Непогодженість	-0,31	-0,03
Разом	950,42	100

Відсоток непогодженості =

%