Стекловаренная печь

Что означает Стекловаренная печь и что это такое? В разделе Теплотехника дан подробный ответ и объяснение на вопрос.

Здесь выложено готовое сочинение на тему Стекловаренная печь, которое вы так же можете использовать как реферат.

Эту, поверенную нами работу, вы можете скачать бесплатно перейдя по ссылке, но если вам необходима другая готовая работа по данному предмету, например реферат или изложение, доклад, лекция, проект, презентация, эссе, краткое описание, биография писателя, ученого или другой знаменитости, контрольная, самостоятельная, курсовая, экзаменационная, дипломная или любая другая работа, с вашими индивидуальными требованиями, напишите нам и мы договоримся.

Наша небольшая команда бывших и действующих преподавателей и авторов со стажем работы от 5-ти лет всегда вам поможет. Всего нами написано и проверено более 10 000 различных работ на образовательные темы. С нами вы получите действительно качестенный материал с уникальным текстом и обязательно хорошую оценку. Удачи в учебе!

1.Назначение печи.

В данном курсовом проекте будет рассмотрена ванная печь непрерывного действия. Тип печи-регенеративная ,проточная с подковообразным направлением пламени. Конструктивно печь имеет варочный и выработочный бассейн, соединенные между собой по стекломассе протоком.

Для загрузки шихты и стеклобоя печь оборудована двумя герметизированными загрузочными карманами ,расположенными по ее боковым сторонам.

Варочный бассейн печи отапливается природным газом. Для отопления варочного бассейна, печь оборудована шестью горелками, расположенными с торцевой стены ванной печи, противоположной ее выработочной части.

Удаление дымовых газов из варочного бассейна стекловаренной печи осуществляется через систему дымовых каналов, оснащенных дымовоздушными клапанами, отсечным, поворотным шиберами и металлической дымовой трубой при помощи основного и резервного дымососов ДН-9У.

Для использования тепла отходящих дымовых газов, печь оборудована регенераторами с насадкой типа «Лихте» с ячейками 170х170.

Тепло отходящих газов используется также в котле-утилизаторе.

Производительность печи-70 тонн в сутки.Вырабатываемый ассортимент-бутылка из темнозеленого стекла.

2.Обоснование производительности.

Тип печи-регенеративная, проточная с подковообразным направлением пламени. Производительность печи-70 тонн в сутки. Форма и размеры выработочного бассейна приняты конструктивно из условия размещения одной машинолинии АЛ-118-2 (восьми секционная, двух-капельная). Автомат обслуживается одной бригадой из трех человек в смену(два машиниста и один наладчик стеклоформующей машины). Всего смены три. Вырабатываемый ассортимент- бутылка из темнозеленого стекла. Масса бутылки- 340 грамм. Количество резов составляет-80(в минуту). Коэффициент использования стекломассы (КИС)-0,95.

Данная стекловаренная печь предусматривает эффективную тепловую изоляцию стен и днабассейна,стен пламенного пространства, горелок, сводов варочного, выработочного бассейнов, горелок и регенераторов, что заметно увеличит производительность стеклотары на данном участке производства.

3.Выбор удельного съема и расчет основных геометрических размеров печи.

Химический состав стекла:

SiO 2 -72 %

Fe2 O3 +AL 2 O 3 -2,3 %

Na 2 O +К 2 О-14%

CaO+MgO-11,5%

SO 3 -0 ,2 %

Максимальная температура варки-1500˚ C

В температурном интервале от 23 до 1500˚С вязкость стекол изменяется на 18 порядков. В твердом состоянии вязкость составляет примерно 10 19 Па с, в расплавленном состоянии-10 Па с. Температурный ход вязкости показан на рисунке. При низких температурах вязкость меняется незначительно. Наиболее резкое снижение вязкости происходит в интервале 10 15 -10 7 Пас.

Кривая температурного хода вязкости.

Определяем основные размеры рабочей камеры.

Площадь варочной части печи, м 2 :

F=G* 10 3 /g ;

Где G -производительность печи, кг/сутки;

g -удельный съем стекломассы с зеркала варочной

части, кг/(м2 *сут).

Принимаем g =1381 кг/(м2 *сут.).

Тогда F =70000/1381=50,68 м2 .

Длина варочной части для печи с подковообразным направлением пламени рассчитывается из соотношения

L:B=1,2:1

L:B=1,2

L * B =50,68

1,2*х*х=50,68

х2=50,68:1,2

х=6,5м (ширина B )

6,5*1,2=7,8 м (длина L )

Соотношение длины и ширины L / B =7,8/6,5=1,2

Ширина пламенного пространства на 120 мм больше ширины бассейна, т.е. 6,5+0,12=6,62 м

Высота подъема свода f =6,62/8=0,83 м.

Длина пламенного пространства 7,8+0,2=8 м.

Глубина бассейна: студочного мм , варочного мм.

Площадь студочной части при температуре варки 1500С принята равной площади варочной части: F ст= 50,68м2 .

Ширина студочной части составляет 80% ширины варочной части: 6,5*0,8=5,2 м. Принимаем ширину загрузочных карманов (6,5-0,9)/2=2,8 м, где 0,9 м – ширина разделительной стенки. Длина загрузочного кармана 1 м.

4.Обоснование распределения температур в печи.

Термический процесс, в результате которого смесь разнородных компонентов образует однородный расплав, называется стекловарением.

Сыпучую или гранулированную шихту нагревают в ванной печи, в результате чего она превращается в жидкую стекломассу, претерпевая сложные физико-химические взаимодействия компонентов, происходящие на протяжении значительного температурного интервала.

Различают пять этапов стекловарения: силикатообразование, стеклообразование, осветление (дегазация), гомогенизация (усреднение), студка (охлаждение).

Отдельные стадии процесса стекловарения следуют в определенной последовательности по длине печи и требуют создания необходимого температурного режима газовой среды, который должен быть строго неизменным во времени. Распределение температур по длине и ширине ванной печи зависит от свойств стекла и условий варки. При варке темнозеленого стекла температура в начале зоны варки (у загрузочного кармана) 1400-1420˚С, так как в этой части бассейна печи происходят нагрев, расплавление и провар шихты, т. е. завершение стадий силикатообразования, стеклообразования и частичное осветление стекломассы. Температура стекломассы у загрузочного кармана 1200-1250˚С. В зоне осветления температура газовой среды поддерживается максимальной-1500˚С, так как при такой температуре вязкость стекломассы снижается, происходит интенсивное осветление и завершается гомогенизация. В зоне студки температура газовой среды плавно понижается до 1240˚С, что приводит к увеличению вязкости стекломассы. В зоне выработки температурный режим устанавливается в зависимости от требований, необходимых для нормальной выработки стекломассы и формования из нее стеклоизделий.

Для установления стационарного температурного режима газовой среды в печи необходимо регулировать количество и соотношение топлива и воздуха, подаваемого в печь, тщательно их смешивать и своевременно отводить отходящие дымовые газы.

Возможность установления определенного температурного режима предусматривается конструкцией ванной печи.

На изменение температурного режима оказывает влияние давление газов в рабочей камере печи. Повышение давления до определенных пределов способствует более равномерному прогреву отдельных частей печи, так как объем рабочей камеры максимально заполняется пламенем. Создание разряжения в печи приводит к уменьшению распространения пламени и присосу холодного воздуха через отверстия. Это ухудшает равномерность распределения температур и вызывает понижение температур в тех участках печи, куда проникает холодный воздух.

Температурный режим печи зависит также и от температуры факела пламени и ее распределения по длине факела. Температура факела регулируется подачей воздуха.

5.Расчет горения топлива, действительной температуры факела и минимальной температуры подогрева воздуха.

Теплоту сгорания топлива определяют по его составу:

Q н =358CH4 +637C2 H6 +912C3 H8 +1186C4 H10 ;

Q н=358*93,2+637*0,7+912*0,6+1186*0,6=35200 кДж/м3

Уравнения реакций горения составных частей топлива:

CH4 +2O2 =CO2 +2H2 O+Q;

C 2 H 6 +3,5О2 =2СО2 +3Н2 О+ Q ;

C3 H8 +5O2 =3CO2 +4H2 O+Q;

C4 H10 +6,5O2 =4CO2 +5H2 O+Q.

Коэффициент избытка воздуха L =1,1.

Расчет горения сводим в таблицу:

Состав топлива, % Содержание газа, м3 /м3 Расход воздуха на 1м3 топлива, м3 Выход продуктов горения на 1 м3 топлива,м3
О 2Т О 2Д N 2 Д V L CO 2 H 2 O N 2 O 2 V Д
CH 4 -93,2 0,932 1,8 6 4

1,96х1,1

2,16х

х3,76

2,16+

+8,10

0,932 1,864 - - 2,796
С 2 Р 6 -0,7 0,007 0,025 0,014 0,021 Из воздуха Из воздуха 0,035
С 3 H 8 -0,6 0,006 0,030 0,018 0,024 8,1 0,2 8,142
C 4 H 10 -0,6 0,006 0,039 0,024 0,030 - - 0,054
N 2 -4,4 0,044 - - - - - - 0,044 - 0,044
СО 2 -0,5 0,005 - - - - 0,005 - - - 0,205
Сумма-100 1 1,96 2,16 8,1 10,26 0,993 1,939 8,144 0,2 11,276

О2Т иО2Д -расход кислорода соответственно теоретический и действительный, при L =1,1; N 2Д - действительный объем азота из воздуха; VL -действительный расход воздуха для горения 1 м3 газа; V Д -объем продуктов горения на 1 м3 газа.

Объемный состав продуктов горения, %:

CO2=0,993*100/11,28=8,80

H2O=1,939*100/11,28=17,20

N 2=8,144*100/11,28=72,23

O 2=0,2*100/11,28=1,77

_________________________

Сумма-100

Определим расход топлива:

Составим тепловой баланс варочной части печи.

Приходная часть

1. Тепловой поток ,поступающий при сгорании топлива, кВт:

Ф1 = Q нХ,

где Q н-теплота сгорания топлива,кДж/м3 ;

Х- секундный расход топлива, м3 /с.

Ф1 =35200Х кВт.

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

Ф2= VL c в t в Х,

где VL -расход воздуха для горения 1 м2 топлива,м3 ;

t в - температура нагрева воздуха в регенераторе-горелке˚,С;

св -удельная теплоемкость воздуха при температуре нагрева(данные взяты из приложения), кДж/(м3 ˚С).

Принимаем температуру подогрева воздуха в регенераторе1100˚С и повышение температуры в горелкена 50˚С. 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:

Фприх. =35200Х+17150Х=52350Х кВт.

Расходная часть

1.На процессы стеклообразования, кВт:

Ф1 = ng ,

где п- теоретический расход теплоты на варку 1 кг стекломассы, кДж/кг;

g - съем стекломассы, кг/с.

Так как состав стекла и шихты в расчете не учитываются, то по данным Крегера, можно принять расход теплоты на получение 1 кг стекломассы и продуктов дегазации равным 2930 кДж/кг:

g =70*1000/24*3600=0,81 кг/с;

Ф1 =2930*0,81=2373 кВт ,

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

Ф2 = V Д t Д C Д X ,

Где V Д -объем дымовых газов на 1м3 топлива, м3 ;

T Д-температура уходящих из рабочей камеры дымовых газов, ˚С; принимается равной температуре варки

1500˚ С;

C Д –удельная теплоемкость дымовых газов при их температуре, кДж/(м3 *˚С).

Удельную теплоемкость продуктов горения подсчитывают как теплоемкость смеси газов:

сД =c СО 2 rCO2 +cH2O rH2O +cN2 rN2 +cO2 rO2 ,

где r -объемная доля компонентов газовой смеси;

с-теплоемкость газов, кДж/(м3*˚С);

СД1500 =2,335*0,0880+1,853*0,172+1,444*0,722+ +1,529*0,0177=1,6 кДж/(м3 *˚С).

Определяем тепловой поток:

Ф2 =11,28*1500*1,6Х=27072Х кВт.

3. Тепловой поток, теряемый излучением, кВт:

Ф3= ( Со φ F (Т1/100)4 -(Т2/100)4 )/1000.

Где Со - коэффициент излучения, равный 5,7 Вт/(м2 *К4 );

φ - коэффициент диафрагмирования;

F - площадь поверхности излучения, м2 ;

Т1 иТ2 - абсолютная температура соответственно излучающей среды и среды, воспринимающей излучение, К

а ) Излучение через загрузочный карман. Для расчета коэффициента диафрагмирования φ принимаем отверстие за прямоугольную щель высотой Н=0,2м, шириной равной ширине загрузочного кармана –1,7 м, толщиной арки δ=0,5 м.

Тогда

Н/δ=0,2/0,5; φ=0,4.

Рассчитаем площадь излучения:

F =1,7*0,2*2=0,68 м2 (так как загрузочных карманов два).

Принимаем температуру в зоне засыпки шихты t 1 =1400˚ C ,а температуру окружающего воздуха t 2 =20˚С.

Тогда

(Т1 /100)4 =78340 (Т2 /100)4 =73,7

Находим тепловой поток

Фа =(5,7*0,4*0,68(78340-73,7))/1000=121кВт.

б) Излучение во влеты горелок. Принимаем суммарную площадь влетов равной 3% площади варочной части:

F =50,68*0,03=1,5 м2.

Высоту влетов предварительно принимаем равной 0,4м; форма отверстия – вытянутый прямоугольник, размеры которого Н=0,4; δ=0,5:

Н/δ=0,8(φ).

Принимаем среднюю температуру в пламенном пространстве варочной части t 1 =1450˚С, а температуру внутренних стенок горелок t 2 =1350˚С. Тогда(Т1 /100)4 =44205 и (Т2 /100)4 =33215.

Определяем тепловой поток:

Фб =5,7*0,8*1,5(44205-33215)/1000=75,2кВт.

Общий тепловой поток излучением

Ф3 =Фа +Фб =121+75,2=196,2кВт.

4. Тепловой поток, теряемый на нагрев обратных потоков стекломассы, кВт:

Ф4 =(п-1) gc ст ( t 1 - t 2 ),

где п- коэффициент потока, представляющий собой отношение количества стекломассы, поступающей в выработочную часть, к вырабатываемой; п= 3,5;

сст -удельная теплоемкость стекломассы, кДж/(кг*˚С);

t 1 и t 2 –температура соответственно прямого и обратного потоков стекломассы 1350 и 1250˚ С;

сст =0,1605+0,00011 t ст =0,3ккал/(кг*град)*4,19=1,26кДж/ /(кг*˚С);

Ф4 =(3,5-1) 0 ,81*1,26*100=255,15 кВт.

5.Тепловой поток, теряемый в окружающую среду через огнеупорную кладку, кВт:

Ф5 =( t вн - t в/∑ δ/λ+1/α2 )* F ,

где t вн - температура внутренней поверхности кладки, ˚С

t в - температура окружающего воздуха,˚ С;

δ-толщина кладки, м;

λ-теплопроводность огнеупора данного участка, Вт/(м*˚С);

α2 -коэффициент теплоотдачи от наружной стенки окружающему воздуху, Вт/(м2 *˚С).

Если принять

( t вн - t в/∑ δ/λ+1/α2 = q ,

то формула теплопередачи примет вид, кВт:

Ф5 = qF .

Плотность теплового потока выбираем по таблице, в зависимости от температуры внутренней поверхности кладки и термического сопротивления ее r =Σδ/λ; при двуххслойной стенке

r =δ1 / λ 1 + δ 2 / λ 2 ,

Рассчитываем площади поверхностей, ограждающих печь. Принимаем средние размеры варочной части:

по длине бассейна

7,8+0,12=7,92м;

по ширине бассейна

6,5+0,4=6,9м,

по длине пламенного пространства

8+0,4/2=8,2м;

по ширине пламенного пространства

6,62+0,4=7,02м,

где 0,4м – торцовой и боковых стен пламенного пространства.

1) Площадь дна

F дна= F в.ч.+ F з.к. ,

К площади варочной части добавляют площадь дна загрузочного кармана, т.е.

F в.ч.=7,92*6,9=54,6м2 ;

F з.к.=6,9*1,6=11,04м2 ;

F дна=54,6+11,04=65,64м2 .

2) Площадь стен бассейна. Верхний F 1 и средний F 2 ряды имеют одну и ту же площадь:

F1 , F2 =(7,92+1,6)*0,6*2+6,9*0,6=11,42+4,14=15,56 м 2 .

Складываем площади двух продольных и поперечной стены с учетом площади продольных стен загрузочного кармана.

Нижний ряд F 3

F 3 =( 7,92+1)*0,4*2+6,9*0,4=9,89 м2 .

3) Площадь стен пламенного пространства

F п.п. =2 F прод .+ F торц .- F вл.

Принимаем предварительно высоту стены пламенного пространства равной 1 м.

F прод .=8,2*1=8,2 м2 .

Площадь F торц . Определяют по эскизу.

Определяем площади F 1 , F 2 , F к : при этом F торц. = F 1 + F 2 -2 F к.

Где F 1 , F 2 и F к – площадь сегмента, прямоугольника и под арками загрузочных карманов.

Для определения площади сегмента применяем упрощенную формулу:

F сегм. =2/3 bf ,

где b -длина хорды;

f -стрела подъема свода, равная 1,02м.

Тогда

F сегм. = F 1=2/3*7,02*1,2 =5,76м2 ;

6.Обоснование выбора печестроительных материалов.

Выбор огнеупоров для кладки стекловаренных печей определяется их химическим составом и свойствами, а также химическим составом стекломассы и зависит от конструкции и режима эксплуатации печей.

Для кладки основных элементов стекловаренной печи использованы следующие огнеупорные материалы:

Подобные материалы

Расчет радиаторов
МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИИ АРХАНГЕЛЬСКИЙ ЛЕСОТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ К а ф е д р а т е п
Вихревые горелки
Содержание : Характеристики закрученных потоков 3 Формирование закрученных течений 7 Топки, горелки
Тепловой расчет котла Е-75-40ГМ
Министерство Высшего Образования РФ Кафедра Тепловых Электрических Станций Пояснительная записка к
Стекловаренная печь
1.Назначение печи. В данном курсовом проекте будет рассмотрена ванная печь непрерывного действия.
Выпускная работа
1 Введение Я получил задание на курсовой проект рассчитать и спроектировать выпарной аппарат с