Реферат по предмету "Производство"


Тепловой расчет печи

--PAGE_BREAK--


Тепловой эффект образования бемита из гидраргиллита

,
где   — стандартная теплота образования гидраргиллита, кДж/кг;

  — стандартная теплота образования бемита, кДж/кг;

  — стандартная теплота образования воды, кДж/кг.
.
Тепловой эффект образования γ-Al2O3из бемита

,
где   — стандартная теплота образования γ-Al2O3, кДж/кг.
.
Тепловой эффект реакции перекристаллизации при переходе из γ-Al2O3в α-Al2O3

,
где   — стандартная теплота образования α-Al2O3, кДж/кг.
.
При образовании 100 % α-Al2O3из γ-Al2O3тепловой эффект реакции составляет –320,4118 кДж/кг, тогда при образовании 10 % α-Al2O3тепловой эффект реакции равен –32,0412 кДж/кг.
.
4 Затраты тепла на испарение влаги ,
,
где 0,53 — содержание кристаллизованной влаги в гидроокиси алюминия, кг;

2258,41 — скрытая теплота испарения воды, кДж/кг.
.
5 Затраты тепла на нагрев влаги до температуры отходящих газов ,
,
где 22,4 — объем занимаемый одной грамм-молекулой водяного пара;

18 — молекулярный вес воды;

  — средняя теплоемкость водяных паров при температуре отходящих газов, кДж/м3°С;

  — температура водяных паров, °С. Принимается равной температуре отходящих газов в холодном обрезе печи.
.
6 Затраты тепла с воздухом подсоса со стороны холодной головки вращающейся печи ,
,
где   — объем воздуха подсасываемого в печь, м3/кг. Принимается равным   11,7 % от теоретически необходимый объем воздуха;

  — средняя теплоемкость воздуха, при температуре дымовых газов, кДж/м3°С;

  — средняя теплоемкость подсасываемого воздуха, кДж/м3°С;

  — температура подсасываемого воздуха, °С.
.
7 Затраты тепла с пылью в систему газоочистки ,
,
где   — количество пыли в отходящих из печи газах, кг/кг глинозема;

  — средняя теплоемкость пыли при данной температуре в зависимости от фазового состава, кДж/кг°С;

  — температура пыли, °С.
.
8 Теплопотери в окружающую среду поверхностью оборудования ,

,
где 0,12 — потери в окружающую среду печью.
.
Таблица 1.3 – Тепловой баланс печи кальцинации



Приход тепла

кДж/кг

Расход тепла

кДж/кг

1 Теплота сгорания топлива

3985,396

1 Физическое тепло глинозема, выходящего из печи

762,37

2 Физическое тепло топлива

19,0045

2 Физическое тепло отходящих газов

407,3144

3 Теплосодержание сухого гидрата

75,6463

3 Тепло затраченное на реакцию дегидратации и перекристал­лизации гидроокиси алюминия

684,3667

4 Теплосодержание внешней влаги в гидроокиси алюминия

28,492

4 Затраты тепла на испарение влаги

1580,887

5 Теплосодержание воздуха, поступающего в печь на сжигание топлива

689,2915

5 Затраты тепла на нагрев влаги до температуры отходящих газов

334,3324

6 Теплосодержание пыли из системы пылеулавливания



6 Затраты тепла с воздухом подсоса со стороны холодной головки вращающейся печи

386,5196





7 Затраты тепла с пылью в систему газоочистки

612,7678





8 Теплопотери в окружающую среду поверхностью оборудования

478,2476

Итого

5246,9483

Итого

5246,8055



1.2.2 Определение температуры горения топлива

Теоретическую температуру горения , рассчитывают по формуле:
,
где   — физическое тепло нагретого воздуха, кДж/кг;

  — физическое тепло топлива,кДж/кг;

  — количество тепла, расходуемого на диссоциацию RО2 и Н2О,кДж/кг;

  — потеря тепла от неполноты горения (в данном случае ),кДж/кг;

  — объем продуктов сгорания, м3/кг;

  — средняя теплоемкость продуктов сгорания, кДж/м3°С.

Физическое тепло воздуха при получении 1 кг Al2O3определяется из формулы, кДж/кг,
,
.
Объем газов от горения 0,0955 кг мазута, м3:




                                           Итого                 1,1563 м3
где 0,1562; 0,1431 и т. д. — количество продуктов сгорания, образующихся при горении 1 кг мазута.

Принимаем, что  равно 2200 ° С.

Тогда количество тепла, расходуемого на диссоциацию RО2 и Н2О , определяется по формуле:
,
где 12758,55 и 10810,2 — теплоты диссоциации RО2 и Н2О кДж/м3 (приведено к нормальным условиям);

0,03 и 0,18 — степени диссоциации, определяющиеся по графику.
.
Тепло продуктов сгорания при 2200 °С
,
,
,
Принимаем ; при этом .

Принимаем также .

Действительная максимальная температура газов в печи несколько ниже :

,
где   — пирометрический коэффициент, учитывающий реальные условия горения.

Для вращающихся трубчатых печей . Принимаем .

Тогда
,
округленно принимаем 1800 °С.


1.2.3 Определение основных размеров печи

Внутренний диаметр барабанной печи , определяется из условия оптимальной скорости движения газового потока в печи по формуле:
.
Принимаем, по данным практики, . Определяем действительное количество газов () при производительности печи 44 т/ч и газовом потоке 2,0779 м3/кг.

Секундное количество отходящих газов, м3/с:
,
при средней температуре газов в печи ,
,
.
Округленно получаем , при этом наружный диаметр .

Длину печи определяют из условия теплообмена в основных зонах печи. Ниже приводится метод зонального теплового расчета печи кальцинации (таблицы 1.4 и 1.5).

Принимаем потери тепла в окружающую среду, кДж: холодильник 40,651; I зона 80,8238; II зона 214,255; III зона 61,694; IV зона 44,477; V зона 36,3468.
Таблица 1.4 – Распределение материалов по зонам, кг



Зона

Температура материала в начале зоны
t'м, °С

Температура материала в конце зоны
t″м, °С

Наименование

Твердый материал в слое


Вода физическая


Вода гидратная  

Пыль
Gп

Всего твердого материала
Gм∙п∙з

I

200

40

Поступает: гидроокись пыль из зон II и III

1,537+0,535

0,295

0,210



0,550

2,917

Выделяется

0,535

0,210



0,300

0,835

Выходит

2,082







2,082

II

900

200

Поступает

2,082





0,150

2,232

Выделяется





0,532

0,550

1,082

Выходит

1,150







1,150

III

1200

900

Поступает

1,150







1,150

Выделяется







0,150

0,150

Выходит

1,000







1,000

IV

1050

1200

Поступает

1,000







1,000

Выходит

1,000







1,000

V

700

1050

Поступает

1,000







1,000

Выходит

1,000







1,000
    продолжение
--PAGE_BREAK--


Таблица 1.5 – Количества газов на границах зон I–V



Материал

V

IV

III

II

II

поступает

выходит

поступает

выходит

поступает

выходит

поступает

выходит

поступает

выходит

Топливо, кг

0,0955

0,0955

0,0955















Воздух, кг

1,0608

1,0608

1,0608















RO2, м3







0,1562

0,1562

0,1562

0,1562

0,1562

0,1562

0,1562

H2O, м3







0,1431

0,1431

0,1431

0,1431

0,8051

0,8051

1,0647

N2, м3







0,8241

0,8241

0,8241

0,8241

0,8241

0,8241

0,8241

O2, м3







0,0329

0,0329

0,0329

0,0329

0,0329

0,0329

0,0329

Итого

1,1563

1,1563

1,1563

1,1563

1,1563

1,1563

1,1563

1,8183

1,8183

2,0779

Пыль, кг











0,150

0,150

0,550

0,550

0,300



Количество тепла, получаемое или отдаваемое материалом, определяется как разность между количествами энергии, полученными материалом к началу и к концу зоны.

Зона I.

Общий расход энергии на нагрев материала к концу зоны I, ,
,
.
Общий расход энергии на нагрев материала к началу зоны I, ,
,
.
Общее количество тепла, , которое необходимо передать материалу:

,

в том числе   — количество тепла, которое, затрачивается на превращение и нагрев неразложившихся исходных веществ и твердых продуктов реакции .

Зона II
,
.
,




Зона III
,


,

Зона IV



Зона V



Таблица 1.5 – Исходные данные для расчета температур газового потока по зонам





I


II

III

IV

V

, кДж/кг

1074,1065

2483,6644

407,7944

–113,978

–266,11

, кДж/кг

80,8238

214,255

61,694

44,477

36,3468
    продолжение
--PAGE_BREAK--


При последовательном расчете температур газового потока на границах зон известны его начальная температура  и энтальпия . Из расчета находим конечные энтальпию  и температуру :
,
где   — количество тепла, которое газовый поток получил или отдал в данной зоне, кДж/кг.

1.2.4 Температуры газового потока на границах зон

При сгорании топлива в условиях вращающейся печи не все выделяющееся тепло идет на нагрев продуктов сгорания, часть его передается излучением в зоны, примыкающие с обеих сторон к зоне горения, а также поступает в зону I вследствие рециркуляции продуктов сгорания. Поэтому действительная температура газового потока в зоне горения ниже . Остальные зоны печи также отдают тепло излучением соседним зонам, имеющим более низкую температуру.

При определении энтальпии и температуры газового потока в остальных зонах печи, кроме V и I, необходимо вводить поправку, учитывающую прямую отдачу тепла газовым потоком и степень равномерности его температуры. Такая поправка является функцией критерия Во.

Для зоны II вращающейся печи величину , определяют по формуле:

,
где   — количество тепла, отданное в зону I,кДж/кг;

  — количество тепла, выделившееся в зоне в результате сгорания топлива,кДж/кг;

 -количество тепла, полученное или отданное материалом,кДж/кг;

  — потери тепла в окружающую среду, кДж/кг;
,
,
,
где   — производительность печи, т/ч.

  — теоретическая температура горения, К;

  — диаметр печи внутренний, м.

Для зоны IIIиз формулы исключается величина z, а для остальных зон она принимает вид:
.
Определяем значения критерия Во, γ и х для II–IV зон




Переходим к расчету газового потока отдельных зон.

Зона V. Начальную энтальпию газового потока , определяем по формуле:
,
где   — энтальпия глинозема, выходящего из печи и холодильника, кДж/кг;

  — энтальпия воздуха, выбрасываемого из холодильника,кДж/кг;

  — потеря тепла в окружающую среду холодильником,кДж/кг;

  — физическое тепло топлива, поступающего в печь,кДж/кг;

  — энтальпия воздуха, поступающего на установку,кДж/кг.
.
Начальная температура газового потока определяется методом подбора.

Энтальпия газового потока при 400 и 500 °С, кДж/кг:
,
,
,
.
Температура воспламенения газа 1000° С, определяем при этой температуре энтальпию газового потока ,
.
Разность энтальпий газового потока на границах зон ,
,
.
Газовый поток в зоне V получает тепло от охлаждающегося глинозема  и из соседней зоны путем рециркуляции продуктов сгорания и прямой отдачи.

Количество тепла, , получаемое из соседней зоны:
,

Зона IV
,


Зона III
,

Зона II
,

Зона I
,

Определяем температуры газовых потоков.

Зона IV. Энтальпия газового потока:

при 1700 °С

при 1600 °С

.
Зона III. Энтальпия газового потока:

при 1500 °С

при 1400 °С

.
Зона II. Энтальпия газового потока:

при 700 °С

при 600 °С

.
Зона I. Энтальпия газового потока определяется при температуре 250 °С, т.к. ,

Определяем средние температуры материала , по зонам:
,
Зона I.


Зона II.

Зона III.

Зона IV.

Зона V.

Определяем средние температуры газового потока , по зонам:
,
Зона I.

Зона II.

Зона III.

Зона IV.

Зона V.

Определяем состав газовой фазы по зонам.

Зона III: , ,  (при α=1,15), .

Зона II: ,
,
.
Зона I: ,
,
.
Определяем скорость движения материала в печи, коэффициент заполнения печи материалом, значения  и  по зонам.

Скорость движения материала в печи , определяем по формуле:
,
где   — угол наклона печи. При  принимаем, что ;

  — число оборотов печи, об/мин. Принимается равным.

Коэффициент заполнения печи материалом  определяем из формулы:
,
где   — среднее количество материала, проходящего через зону, т/ч;

  — средняя объемная масса материала в зоне, т/м3;

  — время работы печи в сутки, ч.

Зона I
,
,
.
Площадь сегмента , (части печи, заполненной материалом):

,
.

где   — центральный угол сегмента, град.

При

При

.
,
.
Эффективная длина лучей газового потока ,
,
где   — периметр свободного сечения печи, м;

  — площадь свободного сечения печи, м.

Определяем периметр свободного сечения печи:

.
Площадь свободного сечения печи определяется по формуле:

,
,
.
Зона II











Зона III.






Чтобы определить α, задаемся  и .

При

При







Зона IV(в зоне Vте же значения).










.
Полученные значения , , ,  сводим в таблицу 1.6 (туда же значения  и , которые рассчитываются ниже).
Таблица 1.6 – Сводные данные



Зона

φ
, %

lx
, м

l
д
, м

S
эфф
, м

εг


l
д.ф
.
, м

I

11,23

3,0

3,39

3,3

0,659

9,18

II

9,41

2,86

3,18

3,35

0,536

9,39

III

7,4

2,66

2,91

3,4

0,279

9,66

IVи V

7,57

2,68

2,94

3,4

0,25

9,63
    продолжение
--PAGE_BREAK--


Не сдавайте скачаную работу преподавателю!
Данный реферат Вы можете использовать для подготовки курсовых проектов.

Поделись с друзьями, за репост + 100 мильонов к студенческой карме :

Пишем реферат самостоятельно:
! Как писать рефераты
Практические рекомендации по написанию студенческих рефератов.
! План реферата Краткий список разделов, отражающий структура и порядок работы над будующим рефератом.
! Введение реферата Вводная часть работы, в которой отражается цель и обозначается список задач.
! Заключение реферата В заключении подводятся итоги, описывается была ли достигнута поставленная цель, каковы результаты.
! Оформление рефератов Методические рекомендации по грамотному оформлению работы по ГОСТ.

Читайте также:
Виды рефератов Какими бывают рефераты по своему назначению и структуре.

Сейчас смотрят :

Реферат Жизнь и личность В И Ленина
Реферат Модальные глаголы
Реферат Особенности проблематики одного из произведений военной прозы. (По роману Ю. Бондарева «Горячий снег»)
Реферат Использование уникального торгового предложения УТП в создании рекламной продукции
Реферат Выявление сильных и слабых сторон организации методом стратегического SWOT-анализа
Реферат Имение Саблы частичка русского мира в Крыму
Реферат Теории общественного договора Т. Гоббса и Ж.-Ж. Руссо
Реферат Собственность как основа экономической системы.
Реферат Функціонування та характеристика фондових бірж
Реферат Духовный феникс
Реферат Банковский бизнес и автоматизация
Реферат Возможность формирования устной речи у детей с нарушенным слухом в процессе их обучения в коррекционной школе I-II вида
Реферат Право феодальной земельной собственности по Соборному Уложению 1649г
Реферат Личностные особенности студентов, испытывающих трудности в профессиональном самоопределении
Реферат Технократия