Вращающиеся печи: теплотехника, управление и экология - Лисиенко В.Г.
ISBN 5-98457-018-1
Скачать (прямая ссылка):
Итерационный процесс расчета Р быстро сходится.
Площадь торцевой зоны F и объем газовой зоны V рассчитываем по очевидным формулам:
Заметим, что формулы (4.380) и (4.384) позволяют связать геометрические характеристики печи с ее производительностью и продолжительностью обжига.
Обобщенные угловые коэффициенты в системе открытых поверхностей футеровки и материала с учетом поглощения в газовых зонах определим по формуле:
где ф№ — средний угловой коэффициент излучения зоны / на зону к; к. — коэффициент поглощения в пределах /-той объемной зоны; суммирование производится по всем объемным зонам, разделяющим г-тую и Л-тую зоны.
Эффективную длину пути луча для /-той объемной зоны определим по формуле:
где F. и F. — объем и площадь поверхности /-той зоны.
Коэффициент поглощения можно найти по одной из многочисленных известных в литературе аппроксимирующих формул, например:
/M = i?2(P-sin Р)/2,
(4.382)
в котором^ — площадь сегмента, м2; р — центральный угол сегмента в ради-
р„+' = 2/м/я2 + sin рр,
(4.383)
где р/>ч и рр — (р + 1 )-е и р-тое приближения центрального угла Р в радианах.
(4.384)
(4.385)
J
5эф = 3,6 V/F.,
J J J
369
kj = (0,8 +1,6 ¦ 10“5 pU20 )(1 - 0,3 8 • 10“3 Tj ) ^ (рсс,2 +Ри2о)-М5/^,
где рс0 и рно — парциальные давления диоксида углерода и водяных паров, определяемые из расчета горения топлива, Па; Т. — температура /-той газовой зоны, К.
Матрицу геометрических угловых коэффициентов в системе тел (см. рис. 4.146) определим методом статистических испытаний.
Определение степени черноты. Считая газ серым, степень черноты /-той объемной зоны найдем по формуле
е. = 1 - ехр (-&5эф). (4.386)
Увеличение степени черноты объемных зон вследствие запыленности газового потока учтем коэффициентом, равным 1,4. Зависимостью степени черноты поверхностных зон материала и футеровки печи от температуры будем пренебрегать, и примем их постоянными по справочным данным. Например, для шамота е = 0,6. Степень черноты торцевых зон примем равной единице.
Расчет коэффициентов радиационного обмена. Определив обобщенные разрешающие угловые коэффициенты излучения и степени черноты всех зон и считая, что все тела являются серыми, по формуле найдем коэффициенты радиационного обмена:
аы = EAOTA - 5и>> гД = 1,(4.387)
Расчет мощности тепловыделения в объемных зонах. Мощность тепловыделения за счет сжигания газа в /-той объемной зоне определим по формуле:
еГ = Яенр(С+1-С), (4.388)
где В — расход топлива на печь, кг/с; QJ — низшая теплота сгорания топлива, Дж/кг; С. — концентрация топлива на границе /-той объемной зоны (на выходе из горелки концентрация топлива С = 1). Для расчета С примем экспоненциальную зависимость выгорания топлива по длине факела
С. = ехр(-тф/2), (4.389)
где /Иф — эмпирическая константа; / — длина факела на границе /-той объемной зоны. Постоянную тф найдем, задав ориентировочную длину факела /ф. При этом примем, что факел заканчивается в сечении, где С = Сф — заданная величина недожога (обычно считают, что Сф « 0,02). Тогда из формулы (4.389) имеем:
% = -1п(Сф)//ф2, (4.390)
370
или, приняв Сф = 0,02, окончательно получим:
(4.391)
Длина факела зависит от способа организации сжигания топлива в рабочем пространстве печи, т.е. от конструкции газогорелочного устройства, установленного в печи. На практике конструкцию горелки выбирают в зависимости от требований технологии обжига конкретного материала. Длина факела в принципе может быть рассчитана, однако, в данной модели величину / будем задавать в качестве исходного параметра.
Расчет коэффициентов конвективного обмена. Используя известные выражения для конвективных тепловых потоков Qf обозначим через Gncr поток массы продуктов сгорания, кг/с, равный:
где В — расход топлива, кг/с; Кр в — коэффициент расхода воздуха, равный для условий обжиговых вращающихся печей 1,25-1,5; Q — стехиометрическое число, которое показывает, какое количество окислителя (воздуха) необходимо для сжигания 1 кг топлива, кг/кг.
Обозначим через с , Дж/(кг-К), среднюю удельную теплоемкость продуктов сгорания при постоянном давлении в интервале температур от 273 К до Г., а через срт и срв — аналогичные величины для топлива и воздуха, поступаю-
где для всех объемных зон, кроме первой по ходу газов зоны (г = т + 1,..., / - 1)
Для первой по ходу газов объемной зоны (при разбиении печи (см. рис. 4.146) на пять участков — зона № 17), в которую вводятся топливо и воздух:
Коэффициенты конвективного обмена gkj для поверхностных зон (i - 1, ..., т) определяются по формулам:
(4.392)
щих в печь с температурой Т и Г соответственно. Получим
(4.393)
к
(4.394)
0 при кф ],кФ V,
gki=WiFi при к фу,
- aiFi при к = г,
(4.396)
371
где j — номер смежной объемной зоны. Для объемных зон (;' = т + 1, I) выражения для этих коэффициентов принимают следующий вид:
Ski =
О
ajFj г G
pj+\ п.сг
при кФ ],кфг + 1,кф /; при к Ф у, при k~i +1;
при к = i,
(4.397)
V j
где j — номера поверхностных зон, смежных с г'-той объемной зоной.
Зависимость удельной изобарной теплоемкости от температуры и состава продуктов сгорания может быть определена по формуле
