2Техникоэкономическое обоснование

• Название: 2Техникоэкономическое обоснование
• Дата: 14.06.2021
• Размер: 1.69 Mb.
• Имя файла: 111.docx
• Тип: Реферат; #217249
• страница: 5 из 12

СН4^вл – СН4 ^{100−(Н2О)1%} = 95,6 − 0,99 = 94,61%




100
Определение теплоту с горения газа
Q_В = 358,2СН₄+ 637,5С₂Н₆ + 912,5С₃Н₈ + 1186,5 С₄Н₁₀ + 1460,8С₅Н₁₂ кдж/ нм³


43

Q = 358,2 × 94,61 + 637,5 × 2,7 + 912,5 × 0,3 + 1186,5 × 0,3 = 36239,75


Находим теоретически необходимое количества сухого воздуха L₀ = 0,0476 (2СН₄ + 3,5 С₂Н₆ + 5С₃Н₈ +6,5С₄Н₁₀) им³/нм³

L₀ = 0,0476 (2× 94,61 + 3,5 × 2,7 + 5 × 0,3 + 6,5 × 0,3) = 9,62 нм³/нм³

Расход атмосферного воздуха при влагосодержании L₀^* = (1 – 0,0016 d)L₀ нм³/нм³

L₀^* =(1+ 0,0016 × 10) × 9,62 = 9,77 нм³/нм³

сухого воздуха (α = 1,2)
L_α = 1,2×9,62 = 11,54 нм³/нм³
атмосфер. воздух
L_α^*= 1,2 × 9,77 = 11,72


Определяем количество и состав продуктов горения α = 1,2 для природного газа
V_СО2 = 0,01 (СО₂ + СН₄ + 2С₂Н₆ + 3С₃Н₈ + С₄Н₁₀) нм³/нм³ V_CO2 =0.01 (0.1+94.61+2×2.7+3×0.3+0.3) = 1.013 нм³/нм³
V_H2O = 0.01 (2СН₄ + 3С₂Н₈ + 4С₃Н₁₀ + 5С₄Н₁₂ + Н₂О + 0,1 × d × L_α) нм³/нм³
V_H2O= 0.01 (2 × 94.61 + 3 × 2.7 + 4 × 0.3 + 5 × 0.3 + 1 + 0.1 + 10 + 11.54) =
2.226
для всех газа
V_N2 = 0.73L_α + 0.01N₂ нм³/нм³
V_N2 =0.79 × 11.54 + 0.01 × 1.1 = 9.131

V_O2 = 0.21 (α – 1) L₀ нм³/нм³
V_O2 = 0.21 (1.2 – 1) 9.62 = 0.404

V_α = 1.013 + 2.226 + 9.13 + 0.404 = 12.774
44

Определяем процентный состав продукт горения

^{1,013 ×100}

СО2 = = 7,93%




N₂ = ^9.131×100_12.774 = 71.48%




^{2.226 ×100}

H2O = = 17.43%




^{0.404 ×100}

O2 = = 3.16%



Материальный баланс процесса горения
Таблица 10 Материальный баланс

Приход	Кг	Расход	Кг
СН4= 94,61×0,717	69,98	СО2=1,013×100×1,977	200,27
С2Н6=3,96×1,356	5,37	Н2О= 2,23×100×0,804	179,29
С3Н8=0,3×2,020	0,606	N2=9.13×100×1.251	1142.16
C4Н10=0,3×2,840	0,852	О2=0,40×100×1,429	57,16
СО2 = 0,2×1,977	0,40
N2 = 3.3× 1.251	4,13	Невязка	- 0,59
Н2О = 1,0×0,804	0,804
Воздух
О2=197,9×1,2×1,429×339
N2=197,9×1,2×3,762×1,21
Н2О=0,16×10×11,3×0,804
Итого	1552,97		1557,54

Невязка баланса составляет: ^100×0,59_1557,54 = 0,37%




45

Расчёт теплового баланса теплового оборудования –ванной
регенеративной печи.

Составляем тепловой баланс варочной части печи.

Q=358∙CH₄+637,5·C₂H₆+912,5·C₃H₈+118,6·CO₂=33870,38+1721,25+273,75+11,
86=35877,24 кДж/m²
Даны уравнения реакций горения составных частей топлива:
CH₄+2O₂=CO₂+2H₂O+Q;
C₂H₆+3,5O₂=2CO₂+3H₂O+Q;
C₃H₈+5O₂=3CO₂+4H₂O+Q;
Коэффициент избытка воздуха α=1,2.
Объемный состав продуктов горения,%:

CO2=										2		∙ 100 =				1,013								∙ 100 = 7,93
															12,774
H2O=															2,226
						2						∙ 100 =											∙ 100 = 17,43
															12,774
N2=	2						∙ 100 =						9,131					∙ 100 = 71,48
													12,774
O2=												0,404
						2			∙ 100 =										∙ 100 = 3,16
														12,774
7,93+17,43+71,48+3,16=100%

Приходная часть
Тепловой поток, поступающий при сгорании топлива, кВт:
Ф₁=Q_HX,
Q_H= теплота сгорания топлива, кДж/м³

• 
  - секундный расход топлива, м³
  

Ф₁=35842 Х кВт.

2. 
   Поток физической теплоты, поступающий с воздухом, кВт.
   

46

Ф2= ∙ ∙ ∙

− расход воздуха для горения 1м³ топлива, м³ .
− температура нагрева воздуха в регенераторе-горелке, °С. − удельная теплоемкость воздуха при температуре нагрева, кДж/(м³·°С).
Принимаем температуру подогрева воздуха в регенераторе 1100° и повышение температуры в горелке на 50°. Тогда Ф₂=10,26·1150·1,455=17150Х кВт.
Потоками физической теплоты топлива, шихты и боя пренебрегаем ввиду их незначительности.
Общий тепловой поток будет равен:
Ф_прих =35842+17150Х =53027,24Х кВт.


Расходная часть

1. 
   На процессы стеклообразования кВт
   

Ф₁ =ng,
Где n – теоретический расход теплоты на варку 1 кг стекломассы,
кДж/кг.
g-съем стекломассы, кг/c.
Так как состав стекла и шихты в расчете не учитывают, то по данным Крегера, можно принять расход теплоты на получени1 кг стекломассы и продуктов дегазации для ситаллов 2930 кДж/кг.

7. 
   = ^{60 ×1000} =0,69кг/с 24 × 3600
   

Ф₁=2930× 0,69=202,17кВт

2. 
   Тепловой поток, теряемый с отходящими из печи дымовыми газами,
   

кВт.
Ф₂=V_дt_дc_дХ.
47

_д − объем газов на 1м³ топлива, м³.

_д – температура уходящих из рабочей камеры дымовых газов, °С.
Принимается равной температуре варки 1550°С.

• 
  -удельная теплоемкость дымовых газов при их температуре,
  

кДж/(м³·°С).

Удельную теплоемкость продуктов горения подсчитывают как
теплоемкость смеси газов

3. 
   = C со₃Rсо₃+ C н₂о R Н₂О+C_N2OR_N2O+Co₂Ro₂
   

Где r- объемная доля компонентов газовой смеси
с- теплоемкость газов,
С_д¹⁵⁵⁰= 2,345*0,0793+1,86*0,174+1,45*0,714+1,53*,0316=1,6 кДж/ (м^{3 о}С)


Определяем тепловой поток:
Ф₃ =11,28·1550·1,6Х=27974,4 Х кВт.

2. 
   Тепловой поток, теряемый излучением, кВт.
   

	CоϕF(		T	) − (		T	)
Ф3=		100			100
		1000

c₀-коэффициент излучения,равный5,7Вт/(м²·К⁴)
– коэффициент диафрагмирования, находят по справочным графикам
в зависимости от формы, размеров отверстия и толщины стены.
− площадь поверхности излучения, м².
Т₁ и Т₂ – абсолютная температура соответственно излучающей среды и среды, воспринимающей излучение, К.
а) Излучение в студочную часть (между плоской аркой и уровнем стекломассы). Для расчета коэффициента даафрагмирования принимаем отверстие за прямоугольную щель высотой Н=0,2 м.

48

шириной, равной ширине студочной части – 3,8 м, толщиной арки δ=0,5м.
тогда ^H_δ = ⁰₀^._.⁶₅ = 1.2




Значение ϕ =0,5

Определяем площадь излучения

6. 
   = 3,8·0,2=0,8м³.
   

Принимаем температуру в пламенном пространстве перед экраном t₁=1450°C, t₂= 1400°C.

		Т	1			4
						= 44205;
	100
		Т	2			4
						= 38416;
	100

Определяем тепловой поток
_{Фа =} 5,7 × 0,5× 0,8(44205 − 38416) _{= 13,20Вт}

1000
б) Излучение через загрузочный карман (происходит в щель между шибером, перекрывающим отверстие под арками загрузочного кармана, и верхним обрезом бассейна). Определяем φ подобно предыдущему расчету
Н=0,2; δ=0,5;
Рассчитываем площадь излучения
1,9·0,2·2=0,8м² (так как загрузочных карманов два).
Принимаем температуру в зоне засыпки шихты t₁ = 1450°C , t₂=25°C


49

		Т	1		4
					= 44205;
	100
		Т	2		4
					= 0,0039
	100

_{Фб =} 5,7×0,5×0,8(44205 −0,0039) _{= 101кВт}




1000
в) Излучение во влеты горелок. Принимаем суммарную площадь влетов равной 3% площади варочной части:
F_вл=62,5·0,03=1,6м³.
Высоту влетов предварительно принимаем равной 0,4 м; форма отверстия – вытянутый прямоугольник, размеры которого Н=0,6; δ=0,5:

0,4

= _0,5 = 0,8; = 0,66.



Принимаем среднюю температуру в пламенном пространстве варочной частиt₁=1550°C, а температуру внутренних стенок t₂=1400°C.
Тогда

		Т	1		4
					= 57720
	100
		Т	1		4
					= 38416
	100

Определяем тепловой поток:

_{Фв =} 5,7×0,66×1,9(57720 −38416 ) _{= 138кВТ}




1000
Общий тепловой поток излучением:

Ф₃ = Ф_а + Ф_б + Ф_в = 13,20 + 101 + 138 = 252 кВт.

3. 
   Тепловой поток, теряемый на нагрев обратных потоков
   

стекломассы, кВт:
50
Ф₄ = ( − 1) _ст( ₁ − ₂),
– коэффициент потока, представляющий собой отношение количества стекломассы, поступающей в выработанную часть, к вырабатываемой; для печи с общим бассейном n = 2…5 _cт=удельная теплоемкость стекломассы, кДж/(кг·°С).

t₁и t₂–температура соответственно прямого и обратного потоковстекломассы 1350 и 1250°С.

с_ст =0,1605+0,00011
t_cт =0,3 ккал/(кг·град)4,19 = 1,26 кДж/(кг·°С).
Ф₄=(1,9-1)1,73·1,26·100=196 кВт.

4. 
   Тепловой поток, теряемый в окружающую среду через огнеупорную
   

кладку, кВт.

Ф5=	вн			− в			=
				1
	∑		+
					а2

Где

_в − температура окружающего воздуха, °С;

− толщина кладки, м.

− теплопроводность огнеупора данного участка, Вт/(м · С);
α₂ – коэффициент теплоотдачи от наружной стенки окружающему воздуху, Вт/(м² · С
Если принять

вн − в ₌

• 
  + _а¹₂
  

то формула теплопередачи примет вид, кВт:

51

Ф₅=qF,
Плотность теплового потока в зависимости от температуры внутренней поверхности кладки и термического сопротивления ее r=∑ ;



При двухслойной стенке

r=	1	+	2
	1		2

5. 
   Тепловой поток, теряемый с выбивающимся газами, принимаем в размере 3% прихода теплоты:
   

6. 
   Неучтенный тепловой поток, связанный главным образом с износом печи и разрушением ее в процессе эксплуатации, принимаем в размере
   

10% прихода теплоты:

Ф₇ = 0,1 ∙ 52992 = 5299кВт.
Составляем уравнение теплового баланса и определяем расход
топлива, м²/c:
52992 Х = 1699+26226 Х + 252 + 196 + 1831 + 5299 Х +1590 Х

• 
  =₁₉₈₇₇⁴⁰⁸⁷ = 0,205 м³/ .
  

Для дальнейших расчетов принимаем расход топлива 0,2 м3/ . Составляем сводную таблицу теплового баланса, подставляя найденное значение Х в уравнение теплового баланса.

Таблица12. Сводная таблица теплового баланса

	Количество					Количество
Приходные	теплоты				Расходные статьи	теплоты
статьи	кВт		%			кВт	%
Химическая	7168		67		На реакции	1699	16
теплота топлива					стеклообразования
Физическая	3430		33		Унос с дымовыми	5245	49
теплота топлива					газами
				52

Итого	10598	100	Потери излучением	252	3
			На нагрев обратных	196	2
			потоков стекломассы
			Потери в	1831	17
			окружающую среду
			С выбивающимися	318	3
			газами
			Неучтенные потери	1060	10
			Неувязка баланса	1	-
			Итого	10602	100

Технико-экономические показатели работы печи следующие:

1. 
   Удельный съём стекломассы с 1 м² в сутки, кг:
   

а)с варочной площади 800;
б)с общей площади (варочной и студочной) 400.

2. 
   удельный расход теплоты на варку 1 кг стекломассы
   

3.Коэффициент полезного действия, %
а)по общей теплоте η₀=16,4;

б)по химической теплоте топлива ηх = ^1699∙100=23,7




7168

4. 
   расход условного топлива. На получение 0,58 кг/cстекломассы расходуется 0,2 м³/c. Следовательно, на 1кг стекломассы
   

расходуется топлива _0,58^0,2 = 0,34 м³. Топливный эквивалент



природного газа составляет.

К= _усл^н = ³⁵⁸⁴²₂₉₃₀₀ = 1,2



На 1 кг стекломассы расходуется 0,34∙ 1,2 = 0,408 кг условного топлива, или 408 кг условного топлива на 1 т стекломассы.

53