книги / Справочное пособие по теплотехнологическому оборудованию промышленных предприятий

Q+.QB.B= Qn.n + Qn.n+Qxer+ Qnor,

(5.2)

ного раствора, кДж/с;

Qn.n — тепло, выносимое из аппарата со вторичным паром,

кДж/с; фдсг — теплота

деградации, равная

по

величине

и обратная

по знаку

теплоте разбавления раствора (обычно она

невелика

и в

инженерных

расчетах

не учитывается), кДж/с; QHOT — потерн тепла

в окружающую среду, кДж/с.

Расход тепла на выпаривание

Q = D {i"-i'),

где D — расход греющего пара, кг/с; i", Г — энтальпии

греющего пара и конден­

сата, кДж/кг.

Можно записать также:

где DB.n — количество образующегося при выпаривании

вторичного

пара, кг/с;

in.n — энтальпия этого пара, кДж/кг.

входящие в

Теплоемкости конечного и начального продуктов (растворов),

*н.п и iK.a, приближенно могут быть найдены по выражению [39]

C= C,g,+C2£ 2+ ...+ C n £ n,

где сь с2, ..., сп — теплоемкости

компонентов; g\, g2, .... g « — массовые доли ком­

понентов.

Теплоемкость химического соединения при отсутствии экспериментальных

данных можно приближенно рассчитать по формуле

Мс = П1С,+ /12С2-К..-|-П„Сп,

где М — молекулярный вес;

с — теплоемкость химического соединения;

nu п2, ...,

пп — число

атомов элементов,

входящих

в соединение;

С\, с2, .... сп — атомная

теплоемкость соответствующих элементов

(см. табл. 5 .5 ).

Табл. 5.5. Атомная теплоемкость элементов, Дж/(кг-атом • гр ад)

[95]

Состояние

химических

Состояние химических

Элемент

соеднненнЛ

Элемент

соединенна

J|

твердое

жидкое

твердое

|

жидкое

С

7540

14 700

F

20900

29300

н

9630

18000

Р

2 2 600

31000

в

11300

19 700

S

22600

31000

Si

15900

24 300

Остальное

26000

33500

0

16800

25100

5.1.3.

Тепловой баланс

ректификационной

колонны

Уравнение теплового баланса ректификационной колонны

с дефлегматором

имеет вид [95]

—-i!S

[QK+ GFiF =I QD +

G D 1D + .SwlW + ^п о т'

где QK — количество тепла, получаемого кипящей в кубе жидкостью

от

греющего

пара, кДж/с; QD— количество тепла, отводимого охлаждающей водой от конденсирую­

щегося в дефлегматоре пара, кДж/с; Qn0T — тепловые потери колонны

в окружаю­

щую среду,

кДж/с; GF, GD, Gw — расходы питания, дистиллята

и кубового остат­

ка, кмоль/с;

iF, iD, iw — энтальпии

питания,

дистиллята и

кубового

остатка,

св (Лс

*„)

здесь г, х — скрытая теплота парообразования

и степень сухости греющего пара;

св — теплоемкость воды; /п, tK— начальная

и

конечная температуры охлаждаю­

щей воды, °С.

’llex" “

QjjB, ’

(5-3>

где Р — производительность установки

по материалу, кг/с; Qlf — тепло,

восприня­

тое материалом при тепловой обработке, кД ж /кг; QJJ — низшая теплота

сгорания

рабочей массы топлива, МД ж/ кг (м3).

Общий КПД установки

Ь,=В<1Р.

(5.5)

п

Ь = Ь, или b — —

(5.6)

Р

&

Расход условного топлива

&9Qяяп

в ,

Q5

(5.7)

- у

—— кг/кг.

2 * '

29330

В соответствии с выражениями

(5.5)

и (5.6) видимые удельные расходы теп-

на 1 кг нагреваемого материала для t-й зоны и установки в целом имеют вид:

1 = Г

(5-9)

При наличии внешнего теплоиспользоваиия приведенный расход топлива

огнетехнической установкой

Дпрнп — Впиц— АВзам,

где Впид — видимый расход топлива,

кг/с;

Язам — расход топлива в замещаемой

установке,

кг/с.

топлива на

единицу нагреваемой

Удельный приведенный расход условного

садки

^

В

0Р

ц прнвч н

кг/кг.

&прив =

Р . 29330

Анализ

выражений (5.3) — (5.9)

позволяет наметить

мероприятия по повы­

Ц Срасх -й + ^ о + Цв.

(5.11)

где

QM— тепло,

уносимое материалом; QT 0 — тепло технологических отходов (шла­

ка,

огарков и т.

п.);

^ Q — потери тепла установкой:

2

^ =

Со.к “Ь <2нзл “Ь ^ух.г "Ь “Ь ^ак.к “Ь ^тр.ср

^энд»

8QS + Q,+ Q, + <?„ + <?*,= вм + «т.о+ SQ

(5.12)

или

BQS + Q, + Q. + Q,КЗ = <3I +<?».O + 2 Q .

(5.13)

где Qi — тепло, пошедшее на нагрев садки: Qi = Qu — Qu-

BQJ + QT +

<?„ + Сакэ = Ql + Е

где

2 ^ = ^о.к ^нал "Ь

“Ь Ож.к "Ь ^тр.ср “Ь ^охл.в^’^ух’

(5.15)

BQSV T + ^ ^ I + S O C

(5.16)

hi

Рух.гу***

сп

, /

г — соответственно теплоемкость и температура продуктов сгорания, по-

”у*.г

т

*

ции. Значения Ь2эззо

для

некоторых огнетехнических

установок

приведены

в табл. 5.6.

Табл. 5.6. Ориентировочные значения удельных расходов

топлива в

некоторых

огнетехнических установках

Технологическая операция

Значение 629330*

кг у.т/кг («3 )

Нагрев металла под прокатку в пламенных печах:

30—50

в нагревательном колодце

в методической печи

60—100

Нагрев металла под штамповку в пламенных печах:

150—200

методических

камерных

150—300

Термообработка в пламенных печах (проходных):

140—250

нормализация

закалка

60—80

низкий отпуск

чугуна

30—50

Доменная выплавка

600—800

Выплавка чугуна в вагранках

80—120

Плавка углеродистой стали в мартеновской печи при завалке

шихты:

200—300

холодной

горячей

150—300

Плавка бронзы и латуни в камерной печи

110—130

Обжиг цементного клинкера вовращающейся печи

150—240

Обжиг шамотных огнеупоров втуннельной печи

200—300

Обжиг красного кирпича

43

Взаимосвязь между удельным расходом условного топлива и технологическим

КПД Т1 техп может быть установлена из выражения (5.4):

^ 2 9 ззо

29 3 3 0 т1 техн

кг у.т/кг t(M3).

На единицу годной продукции будем иметь

^ 3 0

W *

.

= 2-9-3 3 0 W |

кг у.т/кг (м3).

_ Р (^м

QM)

ФэНД ~Ь Фдоп

Чм =

BQS +

Q ,,,

< а + < г .+ < ? т - у

г

V T

Q ;

Разделив почленно выражение (5.19)

на величину

получим

1т +

*в + *т —• *ух.т

^и.т

;т

’

ДР

Зэкэ =

5616] ^

р кДж/с (кВт),

где 5616 — среднее

тепловыделение

за

счет

окисления

(угара) 1

кг железа,

кДж/кг; ДР — угар садки, %; Р — производительность печи, кг/с.

Полезная затрата тепла на нагрев садки в печи

(

РДР \

где (С:вых' свх — соответственно

средние

по сечению

энтальпии

садки на выходе и

входе в печь (зону),

кДж/кг: L

=

с_ 1.

=

с- tc

; при условии, что Ш <

спых

Рс С1'ВЫХ

Свх “

Рс Свх’

=

c 'L

X

--

СВХ

-- Сд

свых

|

сн

Рс свых*

Pi свх

де,

а также температуры

садки по поверхности на выходе из печи (зоны) и вхо­

де,

°С.

температуры садки *Сшх и 1С

Средние по сечению

выбираются в соответствии

с графиками [94]. По этим графикам вначале

выбирается

относительная температу­

ра

ф =

t j t r в виде зависимости:

для

пластины

(B i> 0 ,5 ;

S k > 0 ,1 5 )

b = F (FoSk +

фо; Sk);

для цилиндра

(Bi > 0 ,5

Sk >- 0,15)

= Fi (2Fo Sk -f t|)0; Sk);

^

а

где /кл — температура кладки на горячей

стороне, °С;

t0.с — температура окру-

жающей среды: /о.с=20°С; 6 <Д.-— термическое

сопротивление теплопроводности

t-ro слоя кладки (см. рис. 5.1), (Вт/К)~1;

а — коэффициент теплоотдачи от

на­

ружной поверхности кладки к окружающему воздуху:

а -1 8 Вт/(м2 *К);

F —

площадь теплоотдающих поверхностей, м2.

Расчет теплопотерь Q0.к обычно выполняется на ЭВМ или по методике, нзло

женной в работе [60].

Отвод тепла через основание печи в грунт

Qpp = 3,58 Ш р 4 " | &In (1 - f 4

+ « to

+ 4

] КДЖ/С (кВт).

где Я— коэффициент теплопроводности грунта,

Вт/(м • К);

— разность темпе­

ратур кладки пода twi и грунта tW2 ( / 1Г1

~ 60,

tW2 си 10),

°С; а, 6 , s — соответ­

Рис. 5.1. Значения коэффициентов теплопроводности

огнеупорных (кривые

1—

13) и теплоизоляционных (кривые 14—29) материалов:

У—каолиновый кирпич: 2 — динасовый; 3 — высокоглиноземистый; 4 — шамотный;

5 — полу-

кислый; 6 — магнезитовый; J — магнезитохромитовый;

8 — хромомагнезитовый;

9

— динасо­

вый

легковесный; 1 0 — 13 — шамот

легковесный ( 1 0 — 1,3

т/м3;

1 1 — 1 3 — соответственно Г,

0,8;

0,4

т/м3); 1 4 — динасовый «700*;

15 — динасовый «600»; 1 6 — динасовый

«500»;

1 7

— асбес­

товый картон;

1 8 — глиняный обыкновенный кирпич; 1 9 ,

2 0 —

совелнтовые

плиты

( 1 9

— «400»;

2 0 — «350»); 21

— асбест хрнзотиловый; 2 2 , 2 3 — асбестовермикулит ( 2 2 — «250»;

2 3

— «300»);

2 4 — маты мннераловатные «250»; 25 — совелитовая мелочь:

2 6 — стекловата; 2 7 , 2 8 — вер­

микулит обожженный (2 7 — «250»; 2 8 — «150»);

2 9

— асбозурит «600».

Потери тепла излучением через окна загрузки

и выгрузки материала

духа и

газов, кг/м3: рв = 1,29

273

273

^ ; рг = 1,39

^-температура про­

дуктов

сгорания, °С.

лиза

статей теплового баланса, который можно записать в следующем виде

[10 2 ,

116]:

Зс.авх "Ь Фвл + ^мах“Ь Зтр.ум +

в ^с.авах +

‘ ^«вых + ^Р-Увых +

QO.K>

[0.£О/

Qc.aBX = L /°;

(5*21>

L — вес сухого воздуха, необходимого для сушки,

кг/с; /о — теплосодержание ат­

мосферного воздуха, кД ж /кг;

— теплота, поступающая в сушило с влагой ма­

W — количество влаги,

удаляемой из

материала, кг/с: W = Gi — G2;

— темпера­

тура влаги материала,

°С; QM — теплоприток

с материалом (сухим),

кД ж /с:

=

(5-23)

G2 — производительность сушила по сухому материалу, кг/с:

G2 = GI — W; CMDX ~

теплоемкость сухого материала при температуре входа, кД ж /(кг • К);

QTp.y„x — теп*

лота, вносимая в сушило с транспортными устройствами (на входе),

кД ж /с:

^ ТР-yDX=

GTPCTP#TP1 *

(5*24)

GTp, стр, /тр1— соответственно масса,

теплоемкость и температура на

входе транс­

портных устройств;

QK— теплота, полученная

от основного калорифера-нагревателя

сушильного агента,

кДж/с;

QR— теплоприток

от дополнительных источников тепла

(обычно установленных в сушильной камере),

кДж/с; Q. _

— вынос тепла с су-

шильным агентом, кД ж /с:

с'аоых

Qc.aMX = ^ :

(5.25)

/ 2— теплосодержание сушильного агента при

температуре на

выходе из сушила*

кДж/кг; (?мпых: - тепло, теряемое с высушенным материалом,

кД ж /с:

(5-26)

ф» — температура материала

на выходе из сушила, °С; QTp.yDblx — потери тгпла с

транспортными средствами,

кДж/с:

‘^Р-Увых =

^тр®тр^тр2»

(5.27)

Ы о + №Свл 'в‘1 + С 2См'01 + Стр.уС тр?тр| + ф к + Р д =

= L/2+ G2CMO2+ GTpCTp^Tp2+ QO.K-

(5.28)

Уравнение (5.28) решается относительно общего количества тепла, подведен­

ного в сушило (QK+ Ф д):

QK+ QZ ^L ^IZ—IQ) + G2CM('0‘2“~19,I) + G TPCT P (^TP2—^TPI) + QO.K— ^С цл'О'Ь

(5.29)

В расчете на 1 кг испаренной влаги выражение (5.29) имеет вид

Як+Ял—Н.Ь~ /о)+<7м+<7тр.у-1-<711—Свл^,,

(5.30)

где q=QIW; l=LfW, или

+ (<7м+<7тр+<7о.к) — (Свл ^Н -^д).

(5.31)

Так как в калорифере воздух нагревается от t0 До tu то

<7K= /( / I - / O).

(5.32)

Тогда

l{h ~ h ) = l ( h — /о) + (^м+9тр.у+^о.к) — (CDn'fh+fo).

(5.33)

Записываем:

l{h — I\)= (сИл $ \+Яр) ~ (<7м+</тр.у+<7о.и),

(5.34)

где

(Сдл^ + ^д) — (<7м + <7тр.у+?о.н) =Д.

(5.35)