Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

книги / Расчёты и задачи по теплотехническому оборудованию предприятий промышленности строительных материалов

..pdf

Скачиваний:

Добавлен:

12.11.2023

Размер:

8.98 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1718 / 3218 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 > Следующая >>>

хождения известняка в печи обычно рассчитывают по

зонам: в зоне нагревания t H , в зоне обжига tоб и в зоне

охлаждения tox :

t = tH + 'о6 + !ох.

Для расчета t к принятым ранее исходным данным

добавляем показатели температуры.

Начало разложения известняка. . .

. Известняка, выходящего из зоны обжига .

Средний радиус куска известняка d (прини

мается, что куски известняка имеют фор-

му шара) . . .. ...... .

Температура воздуха на входе в зону обжи-

га

(р=8560 С

t~6=940 ос

0,06 м

(о6=400 ос

Ввиду малого содержания карбоната магния в из

вестняке при расчете времени обжига последнего в печи

это содержание не учитывают.

Количество теплоты, переходящей от среды к телу,

зависит от температурного перепада, площади тела,

времени соприкосновения фаз и коэффициента теплопе

редачи К, выражающего число ватт,					переходящее в 1 с
через 1 M~ площади при разности температур							10 С:
	К=		1	'
		1	б
	- + -
		(х	л
где (Х -	кОЭффициент теплоотдачи от газа к известняку,						Вт/(м2 • ОС);
б -	толщина подогреваемого слоя куска известняка,						равная ра
л-	диусу куска " м;
	теплопроводность известняка, Вт/ (м. ОС).
Принимаем следующее значение					сх/Вт(м2 • ОС)			[27]:
для зоны нагрева ан= 13,96;			для зоны			обжига		tXоб=
=20,93 и для зоны охлаждения CX~x= 11,63.
Для известняка л=2,3 ВТ/ (м· ОС)					[17].
Время нахождения извеСТНяка в					печи	рассчитываем

следующим образом:

1) В зоне нагрева

Чтобы нагреть кусок извеСТНяка от 160 С до темпе ратуры его разложения (8560 С), ему следует сообщить

количество теплоты, определяемое с одной стороны по формуле

171

где с -	удельная теплоемкость известняка, равная 2,33			кДж (hf ОС)
	[17] ,
m- масса Шdра, равная
		4
	m=-n,зр кг,
		3
где р -	плотность известняка, равная 2650		3
где р -	плотность известняка, равная 2650		KrjM .
Тогда
	4	4
Ql =3 n,зрс ир- tM )		= 3 n,3·2650·2,33 (85616) =
	= 34	n,3·5 186580.		(УII.2)

с другой стороны, количество теплоты, сообщаемое

куску известняка радиусом r за время tH , составляет

		Q2 =	КН 8Мн th ·10-3 ,				(УII.3)
где КН -	КОЭффициент теплопередачи в зоне подогрева, Вт/(м2 .ОС);
8 -	площадь поверхности				куска известняка, м2;
Аtи -	разность температур, ОС;
t H-	время нахождения известняка в зоне нагрева, с
Определяем значения Кн, Лiн И S:
	КН =	1			1	= 10 BT/(Mt.oC)·
	КН =	+.!...	_1_ + 0,06			= 10 BT/(Mt.oC)·
	_1	+.!...	_1_ + 0,06				'
	ан	')"	13,96 2,3				t
	Мн= (tобж - [			р	) + (tvx -		t
				р			M )
					2

= (1080856) + (35016) = 2790 С;

Тогда

Так как Ql=Q2, то, подставляя числовые значения в формулы (УII.2) и (УII.3), получаем:

34 n,1I5186 580 = 4n,2.2 ,79tH'

172

Отсюда для куска с ,=О,О6 м

tH =

4лг3 ·5 186580

= 0,06·5 186580 =10,3ч

3·4л,2.2,79·3600

3·2,79·3600

В зоне обжига

Количество теплоты, поступающей при обжиге к ша

рообразному куску известняка

через

его

поверхность:

(VH.4)

Для разложения

этого куска

известняка ему

необ

ходимо сообщить количество теплоты.

Q4 =

т· 1782,7,

где

m -

масса известняка,

1782,7 -

удельное количество теплоты на

разложение

СаСОз,

кДж/кг

Тогда

Q4 = -

л,з.2650·1782,7 =

~ л,3·4 724155.

Учитывая, что в известняке содержится 93,5% СаСОз

и степень обжига составляет 94,3%, получим:

Q4 = з 1t,з'4 724155·0,935·0,943 = 3" 1t,З·4 157256.

Для определения

Qз

необходимо

учесть

среднюю

теплопроводность

известняка

извести.

Для

извести

л=0,62 вт/(м,ОС)

I..об =	2,3 +0,62	= 1,46 Вт/(м.ОС).
	2

Определяем коэффициент. теплопередачи и темпера

турный перепад в зоне обжига:

1		1
Коб=----	---- =11,1 Вт!(м2·"С).
_1_ + _'_	__1_	+0,06
СХОб I..об	20,93	1,46

Температурный перепад равен:
Моб=tоб-	t~б+ t p	940 +856
Моб=tоб-	2 =1080-	2 =182"C.

173

Площадь поверхности куска известняка составляет

S = 4nг2 , м2 •

Подставляем числовые значения в формулу (VII.4):

Qз = 11, 1.4nг2.182tоб·l0-3= 8,08nг2fоб.

Так как Qз= Q4, то, следовательно,

8,08nг2fоб = "'3 nг3 • 4 157 256.

Отсюда

tоб =	4г·4 157256
	----- = 114 ч.
	3·8, 08nг2 • 3600 24,24·3600 '

3) В зоне охлаждения

~acca куска известняка начального радиуса r после

обжига составляет

		4			р·58,1		= -		4	nr3 ·1540 кг
		т = -	nг3 --				= -		3	nr3 ·1540 кг
		3				100			3	'
4
где 3	nг3 р -	масса куска известняка до обжига, кг;
	58,1							1
	100 - выход		извести из					1		кг массы известияка (см.
		табл VII 14).
При охлаждении куска известняка до 500 С он отда
ет количество теплоты
	Q5 = те	,		)		4	3	·1540·0,795 (940 - 50) =
	Q5 = те	( tоб - tИЗБ			= зnг			·1540·0,795 (940 - 50) =
			= -4			nг3 ·1		089627,
					3

где 0,795 - удельиая теплоемкость извести, кджf(кг.ОС).

Количество теплоты, отдаваемой площадью поверх

ности куска полученной извести в зоне охлаждеНШI, оп

ределяют по формуле

Qe = Кох SMox fox ·10-3 •

(VII.5)

174

Определяем коэффициент теплопередачи и средне логарифмическую разность температур:

Кох =	1				1
	1	,		---- = 5,47 Вт/(м2 • ОС);
				_1_+ 0,06
	-+-			11,63		0,62
	аох	Л
		( t'об -		tоВб\ -		(! изn - t в)
			2	, 31g	t'		tB
					об -			об
					tиэв -			tB
	(940 - 400) - (50 -						16) = 1830 С.
		231		940-400
		,	g	5016
Следовательно, подставляя числовые значения в фор
мулу (VII.5), получим:
	QG = 5,47 .4:rt,2. 18з,ох·10-3= 4 ,004л,2 'ох.
ИЗ равенства Qs= Q6 следует
	4					4, 0О4л,2 tox .
	""3 :rt,з. 1 089 627 =
Откуда	4л'3·1 089627				4,·1 089 627

!ох = 3.4,ОО4л,2.3600 =					12,012.3600 = 6,05 ч.
Полное время		нахождения					известняка в печи со-
ставит	t =
		10,3 +	II ,4 +		6,05 =			27,75 ч.

4. Расчет конструктивных размеров шахтной печи

Полезный объем шахты VШ (м3) определяем из урав нения, приведенного в работе [15]:

VШ 1'.24 t= - p - .

	Откуда	Pt
	Откуда	VШ = 1'.24 '
		VШ = 1'.24 '

где t - время пребывания материала в печи, ч; l'- масса 1 м3 извести, равная 800 кг/м3;

р - производительность печи (кг извести в сутки).

Тогда полезный объем шахты составит

	200000·27,75	3
VШ =	800.24	= 290 м .

175

Отношение высоты шахты к среднему диаметру при-

\Н

нимаем - =3 [35] Средний диаметр шахты опреде

Dcp

ляем из выражения

nD~p

V	=--Н		'
щ		4
где	Н= 3Dcp •
ТОГда средний диаметр печи
3/4v:;		3V 4·290
DCP=J 3 - ;: - =		з.з,14=4,97М.

Принимаем диаметр Dcp =5 м. Тогда высота шахты

печи H=3D cp =3.5=15 м.

Суточный удельный съем извести с 1 м3 полезного (рабочего) объема шахты составляет:

р200

р=-=-=07т

vVщ 290 ' .

Суточный удельный съем извести с 1 м2 поперечно

го сечения шахты

	Р		200
Р,=	2	~	_.::.::..:~ = 10,2 т.
	0,785Dcp		0,785·52

Величины удельной производительности с 1 мЗ И 1м2

В сутки P v и РВ для практически работающих шахтных

печей составляют:

Рv = 0.5 ... о ,9 т и выше,

Ps =9 .. 16т.

Внормально работающей печи тепловые зоны зани

мают примерно следующую часть				всего		объема печи
(% или мЗ) [43]:
зона подогрева .					25,	или 72,5
»	обжига ..				50, или 145
»	охлаждения				25, ИJШ 72,5
Зона	подогрева	начинается	в	той	части		печи, где
температура газов		составляет	около		9000 С.		С точки

зрения экономичности работы большое значение имеет

высота этой зоны, так как недостаточная ее высота при-

176

80ДИТ К повышенной температуре отходящих газов и

как следствие к недостаточному использованию тепло

ты. Поэтому высота зоны подогрева обычно должна состаВЛfj:ТЬ hn =3,75 м.

Зона обжига является зоной основных химических

реакций, протекающих в печи. Начало и конец этой зо ны определяется температурой обжигаемого материа

ла. Начало ее соответствует той высоте шахты, где опу

скающийся загруженный в печь известняк достигает

температуры 850-9000 С. Конец зоны обжига соответ

ствует высоте шахты, где обожженный материал под

,влиянием встречного воздуха охлаждается и достигает

температуры около 800-8500 С. Высота зоны обжига составляет hоб=7,5 м. Высота зон подогрева и обжига

в шахтных газовых	печах составляет		обычно hоб=
=8.. .10 м
Зона охлаждения	начинается на	той	высоте	печи,
где прекращается Fорение топлива и		достигает		места

выгрузки извести. Высота ее hox =3,5 м.

5. Расчет горения природного газа

Определим количество воздуха, состав и количество

продуктов горения методом расчета процесса горения

топлива.

Расчет

производим

на

100 м

газа

(табл. VII.15). ДЛЯ проверки расчета составляем мате

риальный баланс при (1= 1.

Поступило

Получено

Газ -

100 моль

Воздух - 932,06 моль,

Продукты горения -

1033,8 моль

В том

числе, кг

В том числе, кг

СН. -

93,2· 16 = 1491,2

02 -195,75·32=

С0

2 -

98,8·44=

С2Н6 - 0,7·30=21

=6264

=4347,2

СзНs -

0,6·44=26,4

N2 -736,31 ·28=

Н2О -193,9·18=

C4H 10 -

0,6·58=34,8

=20616,68

=3490,2

N2-4,9·28= 137,2

В с е r о - 28591,28

N2 -741,11·28=

=20751,08

В с е г о -

1710,6

Невязка +4,8

Всег6 -

28591,28

Расхождение составляет 0,017%

Определяем теплотворную способность газа, исполь

зуя тепловые эффекты реакций горения

горючих

эле

ментов:

Q~= 805560·0,932 + 1 323580·0,007 +

2044156·0,006 +

---)о

22,4

177

Т а б JI И Ц а VII.15. Расчет горения газа на 100 м3 газа

~------------------------------------------------------------

Участвуют в	горении
		Образуется продуктов горення. м'
топли.о
	воздух

						6
						6
					со	<;~
					...	~~~
состав					()	:а :.:~							всего,
состав					'"	",<t~		I	О•• м		!N•• м		всего,		СО.		Н2О		N,
газа. 0/0		реа«ция горения			Qj	",<t~		I	О•• м	'	!N•• м	'	м		СО.		Н2О	О,	N,	всего
газа. 0/0					..<;	.а о •				'		'		'
						<;><"								'
						Qj()<t
					O~	<t" о
					:.:~	;"0.0.

СН.- СН4+2О2=С02+19				З,21		2		1186,4							93,2	1186,4		=1
СН.- СН4+2О2=С02+19				З,21		2		1186,4							93,2	1186,4
93.2		+2Н2О	+3Н2О													I
С2Н.-О.7		=2С02	+3Н2О																(из воз
С2Н.-О.7		С2Н6 +	3,502 =		0,7	3,5		1	2,45						1,4		2,1		736,31
СзН.-О,6 СЗНВ+502=3С02+1											195,75Х		/195,75+					~	духа)
СзН.-О,6 СЗНВ+502=3С02+1					0,6!	5			3		X3,762=+736.31=1				1,81		2,4	=!
0.6		=4С02+5Н2О									=736,31		=932,06					=!
С4Н10-		+4Н2О			0,6 I						=736,31		=932,06
С4Н10-		C4H10 +	6,502 =		0,6 I	6,5		1	3,9						2,4!		3
N 2-4.91 N2топ-+N2ДЫМ					4,9														4,9
N 2-4.91 N2топ-+N2ДЫМ					4,9														4,9


Приа=1			%		100			195,75			736,31		932,06198,8119			з,9			741,21	1033,91
			%						21		79		100		9,55		18,75		71,7	100


При	1		%		- 1	-	1244'68				920'3811165'06198'81193'9148'93								925'18/1266.88
а=I.25			%		-	-			21		79		100		7,8		15,3	3,8	73,1	100
			1

- + 2 658 745· О,006		_	35 2 О	к	Д	/ 3
>	22,4	-	о	к		ж/м.
	22,4
Начальная энтальпия		продуктов				горения будет
равна:
10 = -Q~	= 35200	= 3400 кДж/м3 •
Vд	10,338

для определения действительной температуры горе ния топлива по l-t-диаграмме определяем энтальпию

продуктов сгорания за вычетом теплоты, потерянной в

окружающую среду:

[, =

'I1n1o ,

где 11 II

пироыегрический КО.:Jффициент полезного

действия

горения.

для шахтных печей, работающих

на

газообразном

топливе 1]п=О,67...0,73 [35].

т а б л и ц а

VII.16. Тепловой баланс ЗОНbI охлаждения

на 1 кг извести

Количество

Приходные

статьи

теплоты

Расходные

статьи

теплоты

кДж

I %

кДж

I %

С известью, нагре-

известью,

вы-

той в

зоне

об-

гружаемой

из

жига

до

9400 С:

печи

при

500 С:

=сиt

Q"=сиt

об

=0,78·50

4,6

=0,965·940,

где си -

удель-

Во внешнюю среду

ная теплоемкость

принимают

nr=

извести,

=4%

количест-

кДж/(кг,ОС) .

850

100

ва теплоты,

по~~

ступающей в зо-

ну охлаждения:

QOl<p=Q'nr==

=850'0,04

воздухом,

про-

ходящим

через

зону

охлажде-

ния:

QB=850-

777

91,4

-(39-34)

Итого

850

I 100

Итого

.850

I 100

12*

179

Т а б JI И Ц а VII.17. ПредваритеJlЬНЫ" теПJlОВОЙ баJlанс зоны обжига на 1 кг извести

!(ОJIиче-~

!(ОJIиче

Приходные статьи

СТВО"

Расходные статьи

CTBO~

кДж

От горения топлива:

На разложение СаСОз:

Qrop=Q~ 8=

Qр.к = 1,608·1780, .

=352008,

где

1780 -

количество

теплоты,

необходимой

где 8 -

искомое

коли-

для

разложения

кг

чество

топлива,

мз

. . 35200

С воздухом, проходящим

СаСОз

в СаО

[4] . .

2862

окружающую

среду

через

зону охлажде·

принимаем n2=4% ко

ння, QB ...

777

личества теплоты, вно

С нзвестняком,

посту-

симой в

шахту

печи

пающим из зоны подо·

топливом

грева

в зону обжига.

QORP=QE 8n2=

Qп=Ксизвt~ =

= 35 200 В·0,04,

= (1,608+0,052+

где n2 -

потерянное ко

+0,009) 1,11·940,

личество теплоты в окру

где К -,расход

извест,

жающую среду к коли·

няка

на

1 кг извести,

кг;

честву

теплоты,

посту

Сизв -

удельная

тепло

пающей в зону обжига . 14088

емкость

известняка

при

С известью, переходя-

t~б=9400 С,

равная

щей из зоны обжига в

1,11

кДжf(кг.ОС)

1740

зону охлаждения:

•

Q =Сцtоб =0,905х

Итого

352008

Х940

.....

850

+2517 С

продуктами

горения

топлива,

переходящи

ми из зоны обжига

зону подогрева:

Qn г = (Усо, Ссо. + +Ун•о сн.о+Уо• Х

Хсо•+VN• CN.) t~б Х

Х8=(0,988·2,18+

+ 1,939·1,71 +

+ 0,4849·1 ,47 + + 9,2518·1 ,38)Х

х 940 8=17,95·940 8,

где VCO"VH.O,VO.'VN.-

объемы продуктов сго рания, м3/мЗ топлива;

180

<<< < Предыдущая 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1718 / 3218 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке книги

#
12.11.20231.32 Mб5Расчёт элементов деревянных конструкций..pdf
#
12.11.20235.13 Mб8Расчет элементов конструкций заданной надежности при случайных воздействиях..pdf
#
12.11.202316.97 Mб0Расчетные методы исследования кинетики сварочных напряжений и деформаций..pdf
#
12.11.202311.7 Mб10Расчёты в добыче нефти.-1.pdf
#
12.11.202311.21 Mб1Расчеты в добыче нефти..pdf
#
12.11.20238.98 Mб12Расчёты и задачи по теплотехническому оборудованию предприятий промышленности строительных материалов..pdf
#
12.11.202310.67 Mб0Расчёты крепления нефтяных и газовых скважин..pdf
#
12.11.202310.63 Mб5Расчеты металлургических кранов..pdf
#
12.11.202313.76 Mб1Расчеты металлургических процессов на ЭВМ..pdf
#
12.11.202310.81 Mб1Расчеты по физической химии (адсорбция, кинетика, электрохимия)..pdf
#
19.11.202328.51 Mб19Расчеты химико-технологических процессов..pdf