Методика расчетов по результатам измерений

После регистрации параметров работы колпаковой печи и проведения дополнительных измерений с помощью переносных приборов результаты обрабатывались для составления теплового баланса по следующей методике:

Таблица 11 – Формулы для расчета теплового баланса

№ п/п Наименование величины Формула для расчета Единица измерения
1. Тепловой баланс
Приход тепла
1.1 Горение топлива Qх = (Qнр ´Vго +Q/нр ´ V/пго)´τц ккал/ч
1.1.1 Средний расход природного газа, приведенный к параметрам диафрагмы V/пго=Vпгпр´ Методика расчетов по результатам измерений - student2.ru м3
1.1.2 Средний расход природно-доменной смеси, приведенный к параметрам диафрагмы Vго =V/гпр ´ Методика расчетов по результатам измерений - student2.ru   м3

Продолжение таблицы 11

1.1.3 Средний расход природно-доменной смеси: h-перепад на измерительной диафрагме газопровода природно-доменной смеси, мбар; F=247,119 - коэффициент измерительной диафрагмы газопровода природно-доменной смеси. Vгпр = F ×√h   м3
1.1.4 Средний расход воздуха: h-перепад на измерительной диафрагме воздухопровода, мбар; F=452,094 - коэффициент измерительной диафрагмы воздуха горения.   Vвпр = F ×√h   м3
1.2 Физическое тепло топлива Qфт = (Vго ´ tг ´ Сг + V/пго ´ tпг ´ Спг) ´τц ккал/ч
1.3 Физическое тепло воздуха Qфв = (Vго´Lо+V/пго´L/о)´Св´tв ´aср ´τц
1.4 Средний за цикл отжига коэффициент расхода воздуха: amax - коэффициент расхода воздуха при максимальной тепловой нагрузке нагревательного колпака; aн.пуск - коэффициент расхода воздуха при промежуточной тепловой нагрузке нагревательного колпака; amin - коэффициент расхода воздуха при минимальной тепловой нагрузке нагревательного колпака aср = (τн´a1 + τв´a2)/ τц a1 = (amax + aн.пуск)/2 a2 = (aн.пуск + amin)/2 -
1.5 Физическое тепло металла (садки) Qфм = Мс ´ tмн ´ Смн´1000 ккал/ч
1.6 Физическое тепло муфеля, конвекторных колец Qф.муф. = (Ммуф + Мк)´ tмуфн´Смуфн´1000
1.7 Суммарный приход тепла SQпр = Qх + Qф.т.+ Qф.в.+ Qфм+ Qф.муф.
Расход тепла
1.8 Нагрев металла Qм = Мс´(tмк´Смк – tмн´Смн) ´1000   ккал/ч
1.9 Нагрев металла муфеля, конвекторных колец Qмуф.=[(Ммуф´(tмуфк ´ Смуфк- tмуфн´ Смуфн) +Мк ´(t к к ´ Ск к- t к н ´ Ск н)] ´1000
1.10 Аккумуляция кладки нагревательного колпака Qкл= Мкл´(tклк ´ Склк- tклн ´Склн)´1000
         

Продолжение таблицы 11

1.11 Потери тепла на нагрев защитного газа Qзащ.= Vзащ.´(tзащк´Сзащк - tзащн ´Сзащн ) ´ τц ккал/ч
1.12 Потери тепла с уходящими продуктами сгорания Qух.= (Vго´Vух + V/пго´V /пгух)´tух ´Сух´τц
1.13 Потери тепла в окружающую среду Qокр= aн´F´(tнар. – tокр.)´τц
1.14 Коэффициент теплоотдачи от стенки к воздуху aн = 6,02+ 0,043´ tнар. ккал м2´оС´ч
1.15 Суммарный расход тепла SQрас= Qм + Qмуф +Qкл + Qзащ.+Qух+ Qокр ккал/ч
2. Технико-экономические показатели
2.1 Производительность нагревательного колпака П = Мс/ τц т/ч
2.2 Удельный расход условного топлива на тонну металла b = Qх /(7000 ´ Мс) кг у. т.
2.3 Удельный расход тепла на тонну металла b = Qх /(Мс´1000) ккал
2.4 Коэффициент использования топлива g = (Qх + Qфв - Qух)/ Qх -
2.5 Коэффициент полезного действия термический ηт = (Qм / SQпр) ´100 %
2.6 Коэффициент полезного действия эффективный ηэф = (Qм / Qх) ´100 %
               

. 5 Тепловой баланс колпаковой печи и технико-экономические показатели работы

В основу составления теплового баланса вошли результаты балансовых испытаний четырех отжигов металла различных марок сталей и программ отжига. Статьи прихода и расхода теплового баланса рассчитаны по суммарному потреблению топлива, воздуха горения, средней массы садки, расходу защитного газа и т.д. на восемь нагревательных колпаков. Усреднённые теплотехнические параметры отжигов взяты с учётом периодов нагрева и выдержки, циклов максимальной и минимальной тепловой нагрузки печи, различных технологических режимов обработки плотносмотанных рулонов стали в среде защитного газа в одностопных колпаковых печах фирмы "Эбнер". Данные теплового баланса сведены в таблицу № 12, № 13.

Таблица 12 - Исходные данные для теплового баланса

№ п/п Наименование Единицы измерений Отжиг
Режим отжига - ВОСВ
Номер программы -
Марка стали - 08Ю

Продолжение таблицы 12

Количество рулонов шт.
Размер полосы мм ´ мм 1270´0,9
Масса садки т 71,56
Масса муфеля т 3,2
Масса конвекторных колец т 2,25
Количество конверторных колец шт.
Производительность по колпаку т/ч 2,39
Температура металла садки в начале отжига оС
Температура металла садки в конце отжига оС
Теплоемкость металла садки в начале отжига ккал/кг´оС 0,1160
Теплоемкость металла садки в конце отжига ккал/кг´оС 0,1479
Теплота сгорания природного газа при 0оС ккал/м3
Температура природного газа оС
Теплоемкость природного газа ккал/м3´оС 0,3720
Теплота сгорания природно-доменной смеси при 0оС ккал/м3
Температура природно-доменной смеси оС
Теплоемкость природно-доменной смеси ккал/м3´оС 0,3288
Температура муфеля в начале отжига оС
Температура муфеля в конце отжига оС
Теплоемкость муфеля в начале отжига ккал/кг´оС 0,1198
Теплоемкость муфеля в конце отжига ккал/кг´оС 0,1337
Масса кладки т
Температура кладки в начале отжига оС
Температура кладки в конце отжига оС
Теплоемкость кладки в начале отжига ккал/кг´оС 0,1875
Теплоемкость кладки в конце отжига ккал/кг´оС 0,2410
Продолжительность отжига ч
Среднечасовой расход природного газа м3 4,5
Среднечасовой расход природно-доменной смеси м3 242,4
Среднечасовой расход воздуха на горение м3 368,4
Среднечасовой расход защитного газа (водород 100%) м3 7,7
Давление природного газа перед магнитными клапанами пилотных горелок кгс/м2
Давление воздуха перед коллектором для пилотных горелок кгс/м2
Давление природно-доменной смеси за регулятором давления кгс/м2
Давление воздуха после воздуходувки кгс/м2
Теоретически необходимый объем воздуха для полного сжигания 1 м3 природно-доменной смеси м3 1,52
Теоретически необходимый объем для сжигания 1 м3 природного газа м3 9,48
Содержание кислорода в продуктах сгорания % 3,7
Коэффициент расхода воздуха - 1,28
Температура водорода в начале отжига оС
Температура водорода в конце отжига оС
Теплоемкость водорода в начале отжига ккал/м3´оС 0,298
Теплоемкость водорода в конце отжига ккал/м3´оС 0,314

Продолжение таблицы 12

Объемное количество влажных продуктов сгорания от сжигания 1 м3 природно-доменной смеси при действительном соотношении газа и воздуха м3 12,85
Объемное количество влажных продуктов сгорания от сжигания 1 м3 природного газа при действительном соотношении газа и воздуха м3 2,84
Теплоемкость продуктов сгорания природного газа ккал/м3´оС 0,3720
Теплоемкость продуктов сгорания природно-доменной смеси ккал/м3´оС 0,3495
Средняя температура поверхности нагрева:  
- свода оС 68,5
- боковой поверхности 80,0
- пода 67,6
Площадь поверхности нагрева:  
- свода м2 8,30
- боковой поверхности 75,03
- пода 3,10
Коэффициент теплоотдачи от поверхности нагрева:  
- свода Вт/м2´К 9,90
- боковой поверхности 10,90
- пода 10,45
Теплоемкость горячего воздуха ккал/м3´оС 0,3120
  Рекуператор  
Средняя температура продуктов сгорания после рекуператора оС 445,1
Средняя температура воздуха перед рекуператором
Средняя температура воздуха перед горелками

Тепловой баланс колпаковой печи

Таблица 13 – Тепловой баланс колпаковой печи

Наименование статей Величина
млн. ккал/отжиг %
Приход тепла
Горение топлива 12,713 90,17
Физическое тепло топлива 0,071 0,50
Физическое тепло воздуха горения 1,059 7,51
Физическое тепло металла (садки) 0,224 1,59
Физическое тепло муфеля, конвекторных колец 0,032 0,23
  Итого: 14,099
Расход тепла
Нагрев металла 7,184 50,95
Нагрев металла муфеля, конвекторных колец 0,899 6,38

Продолжение таблицы 13

Аккумуляция кладки нагревательного колпака 1,470 10,43
Потери тепла с уходящими продуктами сгорания 3,483 24,70
Потери тепла в окружающую среду 1,012 7,18
Потери тепла на нагрев защитного газа 0,051 0,36
  Итого: 14,099

Технико-экономические показатели работы

Производительность нагревательного колпака:

П = 2,39 т/ч

Удельный расход условного топлива:

b = 25,38 кг у. т./т

Удельный расход тепла:

g = 177,65 ккал/кг

Коэффициент использования тепла топлива:

hi = 0,8093

Коэффициент полезного действия (эффективный):

hк = 56,52 %

Коэффициент полезного действия (термический):

hк = 50,96 %

Наши рекомендации