Рассчитать теплопотери ванны плавильной печи
Рассчитать теплопотери ванны плавильной печи в окружающую среду через изоляционное ограждение.


температура воздуха снаружи:

коэффициент теплоотдачи от расплава к внутренней
поверхности 1:


коэффициент теплоотдачи от расплава к внешней
поверхности ограждения 3 к воздуху :




Дополнительные условия к задаче:
Внутренний слой изоляции:

Промежуточный слой изоляции:

Внешний слой изоляции:



Решение.
1) Коэффициент теплопередачи от расплава к воздуху:


2) Теплопотери ванны плавильной печи в окружающую среду.

3) Вычислить долю теплопотерь от энего затрат ,если
производительность печи:

температура сырья:

удельная теплоемкость шихты:


удельная массовая теплота плавления шихты:


Доля теплопотерь:




Надо увеличить толщину слоя 3 или обернуть стекловолокном.
Определить состав горючей массы кизеловского
Определить состав горючей массы кизеловского угля марки Г, если состав его рабочей массы:







Решение: Пользуясь коэффициентами пересчета (табл. 1.1), определяем зольность рабочей массы топлива

и находим состав рабочей массы топлива (табл. 1.1.):





Для проверки точности вычислений найдем сумму составляющих элементов рабочей массы топлива:

массы эстонских сланцев, если состав
Определить состав горючей массы эстонских сланцев, если состав их рабочей массы:








Решение: По формуле (1.4) находим коэффициент пересчета состава топлива с горючей массы на рабочую

Тогда





Проверим точность вычислений:

В топке котла сжигается смесь,
В топке котла сжигается смесь, состоящая из 800 гк кузнецкого угля марки Д состава:














Решение: Массовую долю одного из топлив смеси определяем по формуле (1.8):

Состав рабочей смеси находим, пользуясь уравнениями (1.7):







Проверим точность вычислений:

1.2. ХАРАКТЕРИСТИКА ТОПЛИВА
Теплота сгорания топлива. Теплотой сгорания топлива называют количество теплоты в кДж, выделяемой при полном сгорании 1 кг твердого (жидкого) или 1 м3 газообразного топлива.
Для твердого и жидкого топлива различают теплоту сгорания высшую


Величины высшей и низшей теплоты сгорания рабочей , горючей и сухой массы твердого (жидкого) топлива связаны выражениями:



Тепловые расчеты котлов выполняют, пользуясь низшей теплотой сгорания рабочей массы топлива:
низшая теплота сгорания (кДж/кг) рабочей массы твердого и жидкого топлива

где

низшая теплота сгорания (кДж/м3) газообразного топлива

где

При пересчете низшей теплоты сгорания пользуются следующими формулами:
с горючей массы на рабочую и обратно

Определить низшую теплоту сгорания горючей
Определить низшую теплоту сгорания горючей и сухой массы кузнецкого угля марки Т, если известны его низшая теплота сгорания рабочей массы



Решение: Пользуясь коэффициентом пересчета (табл. 1.1), определяем зольность рабочей массы топлива

Пересчет низшей теплоты сгорания топлива с рабочей массы на горючую осуществляется по формуле (1.15):

пересчет низшей теплоты сгорания топлива с рабочей массы на сухую осуществляется по формуле (1.17):

и высшую теплоту сгорания горючей
Определить низшую и высшую теплоту сгорания горючей массы высокосернистого мазута, если известны следующие величины




Решение: Содержание водорода в горючей массе определяем, пользуясь коэффициентом пересчета (табл. 1.1):

Низшая теплота сгорания горючей массы топлива, по формуле (1.15),

Высшая теплота сгорания, по формуле (1.10),

Определить низшую теплоту сгорания сухого
Определить низшую теплоту сгорания сухого природного газа Саратовского месторождения состава:







Решение: низшая теплота сгорания (кДж/м3) газообразного топлива определяется по формуле (1.13):

Объём воздуха. Объём и масса продуктов сгорания
Объём воздуха необходимый для сгорания топлива. Теоретический (при коэффициенте избытка воздуха в топке ?



Теоретический объём воздуха (м



сухого газообразного топлива, определяется по формуле

В формуле (1.27) содержание элементов топлива выражается в процентах на 1 кг массы топлива, а в (1.28) содержание горючих газов CO, H



Для сгорания смеси двух твёрдых, жидких или газообразных топлив теоретический объём сухого воздуха определяется по формуле

где

Действительный объём воздуха (м




где ?

Состав и объём продуктов сгорания. При полном сгорании топлива продукты сгорания содержат газы: CO






Полный объём продуктов сгорания V

(м




при этом

где




Для твёрдых (кроме сланцев) и жидких топлив теоретические объёмы (м


объём двухатомных газов

объём трёхатомных газов

объём сухих газов

объём водяных паров

полный объём продуктов сгорания

Для сланцев объём трёхатомных газов определяется по формуле

где К – коэффициент разложения карбонатов: при слоевом сжигании К=0.7, при камерном – 1.0.
Для газообразного топлива теоретические объёмы продуктов сгорания (м



объём двухатомных газов

объём трёхатомных газов

объём сухих газов

объём водяных паров

где


сухого газа, г / м

полный объём продуктов сгорания

Для твёрдых (кроме сланцев), жидких и газообразных топлив объёмы продуктов полного сгорания (м


объём сухих газов

объём водяных паров

полный объём продуктов сгорания определяется по формуле (1.31)
Для сланцёв полный объём продуктов сгорания (м



Определить объём продуктов полного сгорания
Определить объём продуктов полного сгорания на выходе из топки, а так же теоретический и действительный объём воздуха, необходимый для сгорания 1 м











Решение:
1. Определение теоретического объёма воздуха, необходимого для полного сгорания 1 м





2. Определение действительного объёма воздуха



3. Определение объёма сухих газов


=10.38432 м


3. Определение объёма водяных паров при ?





4. Определение объёма продуктов полного сгорания



Ответ:









и действительный объём воздуха, необходимые
Определить теоретический и действительный объём воздуха, необходимые для слоевого сжигания 1000 кг донецкого угля марки Г состава: С








Решение:
1. Определение теоретического объёма воздуха, необходимого для полного сгорания 1 кг топлива

=5.8378 м


2. Определение действительного объёма воздуха


Ответ:




Определить объём воздуха, необходимый для
Определить объём воздуха, необходимый для сжигания 800 кг/ч ленгерского угля марки Б3 состава: С















Решение:
1. Определение теоретического объёма воздуха, необходимого для полного сгорания 1 кг ленгерского угля марки Б3

=4.426 м

2. Определение действительного объёма воздуха


3. Определение теоретического объёма воздуха, необходимого для полного сгорания 1 кг экибазтузского угля марки СС

=4.4294 м

4. Определение действительного объёма воздуха


5. Определение теоретического объёма воздуха, необходимого для полного сгорания смеси газов


6. Определение действительного объёма воздуха, необходимого для полного сгорания смеси газов


Ответ:




и действительный объём воздуха, необходимые
Определить теоретический и действительный объём воздуха, необходимые для сжигания 2000 м

























Решение:
1. Определение теоретического объёма воздуха, необходимого для полного сгорания 1 м





2. Определение действительного объёма воздуха, необходимого для полного сгорания 1 м




3. Определение теоретического объёма воздуха, необходимого для полного сгорания 1 м





4. Определение действительного объёма воздуха, необходимого для полного сгорания 1 м




5. Определение теоретического объёма воздуха, необходимого для полного сгорания смеси газов


6. Определение действительного объёма воздуха, необходимого для полного сгорания смеси газов


Ответ:




В топке котла сжигается 600
В топке котла сжигается 600 м

природного газа Угерского месторождения состава: CO








Решение:
1. Определение теоретического объёма воздуха, необходимого для полного сгорания 1 м





2. Определение объёма сухих газов


=9.872261 м


3. Определение объёма водяных паров при ?





4. Определение объёма продуктов полного сгорания


Ответ:


В топке котла сжигается 2000
В топке котла сжигается 2000 кг/ч малосернистого мазута состава: С







Решение:
1. Определение объёма трёхатомных газов


2. Определение объёма продуктов сгорания топлива






3. Определение увеличения объёма подаваемого в топку воздуха


Ответ:


Энтальпия продуктов сгорания и воздуха
Энтальпия продуктов сгорания (кДж/кг, кДж/м


газообразного топлива определяется как суммы энтальпий продуктов сгорания I

при ?



(если А



Энтальпия продуктов сгорания (кДж/кг, кДж/м



где










Энтальпия воздуха (кДж/кг, кДж/м



где V






Энтальпия золы (кДж/кг)

где


Значение энтальпий продуктов полного сгорания топлива, воздуха и золы приведены в табл. 1 [Панкратов Г.П. “Сборник задач по теплотехнике”]
Определить энтальпию продуктов сгорания на
Определить энтальпию продуктов сгорания на выходе из топки, получаемых при сгорании 1 м














Решение:
1. Определение теоретического объёма воздуха, необходимого для полного сгорания 1 м





2. Определение объёма трёхатомных газов



3. Определение объёма двухатомных газов



4. Определение объёма водяных паров


=2.912226 м


5. Определение энтальпии продуктов сгорания при ?




5. Определение энтальпии воздуха при ?



6. Определение энтальпии продуктов сгорания при ?



Ответ:


Определить энтальпию продуктов сгорания на
Определить энтальпию продуктов сгорания на выходе из топки, получаемых при полном сгорании 1 кг высокосернистого мазута состава: С








Решение:
1. Определение теоретического объёма воздуха, необходимого для полного сгорания 1 кг топлива


2. Определение объёма трёхатомных газов


3. Определение объёма двухатомных газов


4. Определение объёма водяных паров

=1.362425 м

5. Определение энтальпии продуктов сгорания при ?




6. Определение энтальпии воздуха при ?



6. Определение энтальпии продуктов сгорания при ?



Ответ:


и золы на выходе из
Определить энтальпию избыточного воздуха и золы на выходе из топки при полном сгорании 1 кг донецкого угля мари Г состава: С












Решение:
1. Определение теоретического объёма воздуха, необходимого для полного сгорания 1 кг топлива


2. Определение энтальпии золы


3. Определение энтальпии избыточного воздуха при ?



Ответ:




В задаче 1. рассчитать температуры
1) В задаче 1. рассчитать температуры




2) Какой должна быть толщина




Решение
Плотность теплового потока:



2) Плотность теплового потока.


3) Расчет температур на границах слоев.






Проверка:

4) Расчет толщины










11. Составление теплового баланса



или в процентах от располагаемой теплоты топлива

Определить температуры: Т1 внутренней поверхности
Дано: Рассмотрим ограждение помещения.












Требуется:
1) Определить температуры: Т1 внутренней поверхности ограждения, Т3, Т4 поверхности изоляции.
2) Найти координату поверхности изоляции, соответствующую началу ее увлажнения, если температура конденсации холодных паров из воздуха помещения равна Тн=286 К (иначе Тн - это температура насыщении воздуха с содержащимися в нем водяными парами, точка росы).
Решение.
1) Эффективный коэффициент теплопередачи.


2) Плотность теплового потока.


3) Расчет температур Т1 внутренней поверхности ограждения и Т3, Т4 поверхности изоляции.



3) Расчет координаты поверхности изоляции, соответствующей началу ее увлажнения, если температура конденсации холодных паров из воздуха помещения равна Тн=286 К.



и гидравлическое сопротивление элементов отопительного
Рассчитать термическое и гидравлическое сопротивление элементов отопительного устройства, работающего на газовых продуктах сгорания топлива. Схема установки ниже.

1 – газоход;
2 – радиаторы охлаждения газа;
3 – жидкостной (водяной) теплообменник;
4 – магистраль циркулирующей жидкости (воды);
5 – насос;
6 – радиатор воздухоподогревателя;
7 – вентилятор;
8 – поток воздуха на входе в радиатор;
9 – поток воздуха на выходе из радиатора 6;
10 – поток газообразных продуктов сгорания топлива на входе в радиатор 2;
11 – то же, на выходе;
12 – направление потока циркулирующей воды.
Дано:

























Решение.
1)

2)

3)


4)







В первом приближении:















5) Находим водяной эквивалент потока W.


6)

элемента отопительного устройства утилизации теплоты
. Рассчитать термическое сопротивление

Расчетная схема представлена ниже.
Определить тепловой поток от газа к жидкости:

Использовать формулу для расчета теплоотдачи от газа:


Дано:
Характеристики газа.


Основной компонент газовой смеси – воздух, используем теплофизические параметры воздуха (определяющая температура:









Характеристики жидкости.

Нагреваемая жидкость – вода, используем теплофизические параметры воды (определяющая температура:






Характеристики элементов конструкции.
Материал ребер Al сплав.









Решение.
1)Суммарная площадь сечения каналов для прохождения газа.

Доля живого сечения:

2)Скорость потока газа.

3)Эквивалентный гидравлический диаметр газового канала.

4)Число Re для газа.

5)Эквивалентный тепловой диаметр газового канала.

6)Фактор формы канала N.
Течение жидкости не стабилизировано.
Т.к.


Фактор формы канала N:

7)Относительная длина участка стабилизации.

8)Число Nuc при стабилизированного ламинарном течении. Определяем число Nuc для канала прямоугольной формы.

9) Средне интегральное число


10)Среднее значение коэффициента теплоотдачи от газа к поверхности оребрения.



11)Конвективная поверхность ребер.

12)Поверхность основания свободная от ребер.




13)Параметр m.

14)Эффективность ребер.







15)Термическое сопротивление от газа к ребру.


16)Термическое сопротивление массива снования радиатора.


17) Площадь сечения канала для прохождения жидкости.

18)Скорость жидкости.


19)Эквивалентный гидравлический диаметр жидкостного канала.


20)Число Re для жидкости.


21)Число Nu для турбулентного режима.

22)Эквивалентных тепловой диаметр жидкостного канала.

23)Коэффициент теплоотдачи от основания радиатора к воде.


24)Термическое сопротивление радиатора на участке «основание-жидкость».


25)Суммарное термическое сопротивление на участке «газ-жидкость».


Формулы для вычисления лучистого теплового потока
Лучистый теплообмен 2х тел, разделенных лучепрозрачной средой
Тепловой поток при лучистом теплообмене определяется по формуле

где






Н - взаимная поверхность излучения,

? - коэффициент облучаемости.
Схема |
Рисунок |
Формула |
1. Две параллельные плоскости, размеры которых много больше расстояния между ними. |
![]() |
![]() |
2. Замкнутая система двух тел. |
![]() ![]() |
![]() |
3. Две бесконечные (L>>a) параллельные пластины одинаковой ширины. |
![]() |
![]() |
табл. 1
Определить тепловой поток, приходящийся на
Определить тепловой поток, приходящийся на единицу длинны поверхности







Решение:
1. Определение коэффициента облучаемости

2. Определение приведенной степени черноты

3. Нахождение отношения




Ответ: 9154.428054 Вт/м
с одного мера поверхности трубопровода
Найти теплопотери с одного мера поверхности трубопровода при следующих заданных параметрах: температуры поверхностей t



Решение:
Используем расчетную схему №2 (см. табл. 1)
1. Определение излучающей поверхности трубопровода


2. Определение приведенной степени черноты




3. Определение теплового потока



Ответ: 13661.486952 Вт
Определить коэффициент теплоотдачи излучением от
Определить коэффициент теплоотдачи излучением от потока газа (СО






Решение:
Расчётная схема

Решение:
1. Определение эффективной длины пути луча
Так как


2. Определение степени черноты газа




2. Определение эффективной степени черноты стенки

4. Определение лучистого теплового потока



5. Определение коэффициента теплоотдачи


Ответ:


Определить коэффициент теплоотдачи излучением от
Определить коэффициент теплоотдачи излучением от потока газа к поверхности труб пароперегревателя при следующих заданных параметрах: температура газа на входе в пароперегреватель t












Решение:
1. Определение эффективной длины пути луча
Так как


2. Определение парциальных давлений






3. Определение расчётной температуры газа

4. Определение степени черноты компонентов газа

5. Определение степени черноты газа







6. Определение






7. Определение эффективной степени черноты стенки

8. Определение лучистого теплового потока



9. Определение коэффициента теплоотдачи


Ответ:


Пользуясь данными предыдущей задачи, рассчитать
Пользуясь данными предыдущей задачи, рассчитать коэффициента теплоотдачи и лучистый тепловой поток пользуясь упрощенным методом
Решение:
1. Определение коэффициента ослабления лучей




=3.448771

2. Определение коэффициента ослабления интенсивности лучистого теплопереноса

3. Определение степени черноты газа

4. Определение лучистого теплового потока



5. Определение коэффициента теплоотдачи


Ответ:




Сборник задач по теплотехнике.
Автор: Г.П. Панкратов.
(Москва «Высшая школа»1995)
ТВЕРДЫЕ, ЖИДКИЕ И ГАЗООБРАЗНЫЕ ТОПЛИВА
1.1 СОСТАВ ТОПЛИВА
Твердые и жидкие топлива состоят из горючих (углерода – С, водорода – Н, летучей серы – Sл=Sор+Sк) и негорючих (азота – N и кислорода - О) элементов и балласта (золы – А, влаги - W).
Газообразные топлива
состоят из горючих (СО, Н2, СН4, СmНn) и негорючих (N2, O2, CO2) газов и небольшого количества водяного пара (Н2О).
При изучении характеристик твердых и жидких топлив и их состава различают рабочую, горючую и сухую массу. Состав рабочей, горючей и сухой массы обозначается соответственно индексом «р», «г» и «с» и выражается следующими равенствами:



В формулах (1.1), (1.2), (1.3) содержание элементов дано в процентах на 1 кг топлива. Коэффициенты пересчета состава топлива их одной массы в другую приведены в табл. 1.1.
Таблица 1.1
Заданная масса топлива |
Коэффициенты пересчета на массу |
||
рабочую |
горючую |
сухую |
|
Рабочая |
![]() |
![]() |
![]() |
Горючая |
![]() |
![]() |
![]() |
Сухая |
![]() |
![]() |
![]() |
Для сланцев состава (С P, НP, SлP, NР, OР, AР, WР ) пересчет с рабочей массы на горючую осуществляется с помощью коэффициента

Где



Истинная зольность рабочей массы определяется по формуле

где


Величина

Пересчет состава (%) рабочей массы топлива при изменении влажности проводится по формулам:

где


Средний состав (%) смеси двух твердых или жидких топлив, заданных массовыми долями, - первого (





где массовая доля


Здесь

