Đồ án Thiết kế lò nung liên tục để nung tháp cán

ố dẫn nhiệt trung bình của phôi thép trong vùng nung ltb=lcx=41,87 [W/m.K] rkl: Khối lượng riêng của thép, rkl=7800[kg/m3] Ckl: Tỷ nhiệt của thép Ckl= Tra bảng và nội suy,ta được: i1144=800 [kJ/kg] i562= 312,6[kJ/kg] Ckl==0,84[kJ/kg.K] a=3,6. =0,023[W/m2.K] II.2.3.6.Thời gian trong vùng nung: Từ tiêu chuẩn Fo= tn=» 0,30 [h] II.2.4.Tính thời gian đồng nhiệt : II.2.4.1.Tính mức độ đồng nhiệt : Mức độ đồng đều nhiệt độ của phôi nung được xác định theo công thức : d= Trong đó : tmd: Nhiệt độ bề mặt phôi đầu vùng đồng nhiệt, tmd=1200 [°C] tmc: Nhiệt độ bề mặt phôi cuối vùng đồng nhiệt, tmc=1200 [°C] ttd: Nhiệt độ tâm phôi đầu vùng đồng nhiệt, ttd=1116 [°C] ttc: Nhiệt độ tâm phôi đầu vùng đồng nhiệt, ttc=1185 [°C] d===0,18 Từ mức độ đồng nhiệt d=0,18 tra bảng , ta được Fo=0,45 II.2.4.2.Hệ số dẫn nhiệt độ: a) Hệ số dẫn nhiệt độ trung bình: ltb= [W/m.K] ltb= ltb== 39,12 [W/m.K] b) Nhiệt độ trung bình của phôi thép trong giai đoạn đồng nhiệt : ttb= [°C] tkld: Nhiệt độ tb của phôi thép đầu vùng đồng nhiệt, tkld=1144 [°C] tklc :Nhiệt độ trung bình của phôi thép cuối vùng đồng nhiệt tklc= tkltb= tt4+.( tm4- tt4) [°C] tklc= 1188+.( 1200- 1188)=1191 [°C] ttb===1168 [°C] c) Tỷ nhiệt của phôi thép : Nhiệt dung riêng trung bình của thép ở vùng đồng nhiệt: Ckl= Trong đó : itb: Entanpi của thép ở nhiệt độ trung bình ttb=1167 itb=817,08 [kJ/kg] Ckl===0,7[kJ/kg.K] Hệ số dẫn nhiệt độ của phôi trong vùng đồng nhiệt: a=3,6. [m2/h] a=3,6.= 0,026 [m2/h] II.2.4.3.Thời gian đồng nhiệt: Từ tiêu chuẩn Fourier : Fo= Ta có thời gian đồng nhiệt: tđn= » 0,08 [h] II.3.Tổng thời gian nung phôi trong lò : Trong thực tế, do có lớp oxit bao phủ trên bề mặt vật nung nên khả năng dẫn nhiệt của kim loại giảm. Tính đến ảnh hưởng này người ta tăng thời gian nung phôi lên 20% vậy tổng thời gian nung phôi trong lò là: tå = ts+1,2.tn+ tđn tå = 0,902+1,2.0,49+0,08 = 1,57[h] II.4.Xác định chiều dài lò: II.4.1.Chiều dài vùng sấy: a) Chiều dài có hiệu của vùng sấy được tính theo công thức: Lsch= [m] Trong đó : b: chiều rộng của phôi b=0,1 [m] P: Năng suất lò,P=17[t/h]=17000[kg/h] ts: Thời gian nung phôi trong vùng sấy ts=0,902 n: Số dãy phôi,n=2 g: Khối lượng một phôi : Lsch===6,19 [m] b) Chiều dài thực tế vùng sấy: Vì vùng sấy có đặt kênh khói ở trên cao nên chiều dài thực tế chính là chiều dài lý thuyết Lstt= Lslt=9,63 [m] II.4.2.Chiều dài vùng nung : Chiều dài thực tế vùng nung : Lnch==3,84 [m] II.4.3.Chiều dài vùng đồng nhiệt : a) Chiều dài có hiệu vùng đồng nhiệt: Lđnch==0,67 [m] b) Chiều dài thực tế vùng đồng nhiệt : Chiều dài thực tế vùng đồng nhiệt được lấy dư thêm 0,9 [m] để duy trì sự cháy ổn định từ các mỏ đốt. Lđntt=0,67+0,9=1,57 [m] II.4.4.Chiều dài thực tế của lò: Lå = Lstt+ Lntt+ Lđntt=9,36+3,84+1,75 = 14,77 [m] II.5.Các kết quả tính toán : Các kích thước cơ bản của lò và thời gian nung được trình bày trong bảng II.1 Bảng II.1: Các kich thước cơ bản của nội hình lò và thời gian nung Đại lượng Vùng sấy Vùng nung Vùng đồng nhiệt Toàn lò Chiều ngang B [m] 3,2 3,2 3,2 - Chiều cao thực H[m] Hstt=0,879 Hntt=1,38 Hdntt=1,088 - Chiều dài thực L [m] Lstt=6,19 Lntt=3,84 Ldntt=1,75 11,6 Thời gian [h] ts=0,58 tn=0,3 tdn=0,08 1,282 CHƯƠNG III TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT XÁC ĐỊNH LƯỢNG DẦU TIÊU HAO I.CẤU TRÚC Lề I.1.Kớch thước nội hỡnh lũ: Các kích thước nội hỡnh lũ đó được tính ở chương II và được trình bày ở bảng III.1. Bảng III.1: Các kích thước nội hỡnh lũ Cỏc vùng làm việc Các kích thước nội hỡnh lũ Chiều dài Ltr [mm] Chiều rộng Btr [mm] Chiều cao Htr [mm] Vùng sấy 9360 3200 879 Vùng nung 6280 3200 1380 Vùng đồng nhiệt 2213 3200 1088 17853 ─ ─ I.2.Chọn vật liệu và kích thước thể xây: I.2.1.Chọn vật liệu xõy lũ : Vật liệu xõy lũ được lựa chọn phải đảm bảo tính chịu nóng ,tính bền nhiệt, tính cách nhiệt , đảm bảo độ bền cơ học và hoá học. Bảng III.2:Vật liệu và chiều dày các lớp thể xây của lò Thể xây Lớp chịu nóng Lớp cách nhiệt Vỏ lò [mm] Chiều dày chung [mm] Vật liệu Chiều dày [mm] Vật liệu Chiều dày [mm] Tường lò Samốt A 230 Samốt C Điatụmớt 115 115 5 465 Núc lò Samốt A 230 Điatụmớt 115 - 345 Đỏy lò Vùng sấy Samốt A Samốt A Samốt C Điatụmớt 115 115 67 67 Gạch đỏ 250 - 614 Vùng nung Samốt A Samốt A Samốt C Điatụmớt 115 115 67 67 Gạch đỏ 250 - 614 Vùng đồng nhiệt Manhedit Samốt A Samốt C Điatụmớt 115 115 67 67 Gạch đỏ 250 - 614 Các loại vật liệu xõy lũ đó được lựa chọn đảm bảo những yêu cầu nêu trên và được trình bày ở bảng III.2 I.2.2.Chọn kích thước thể xây : Lò nung liên tục có chế độ nhiệt độ nhiệt ổn định .Vì vậy lò nung liên tục không có tổn thất nhiệt do tích nhiệt cho tường lò (trừ khi lò làm việc lần đầu hoặc khi lò làm việc trở lại sau một thời gian nghỉ) Để giảm gây tổn thất nhiệt do dẫn nhiệt qua tường lò , người ta có xu hướng tăng chiều dày tường lò khi vật liệu đã được lựa chọn thích hợp . I.3.Kớch thước ngoại hình lò: Trên cơ sở kích thước nội hinh lò ,kích thước thể xây ,khoảng cách từ cửa ra liệu đến cuối lò ta xác định được kích thước ngoại hình lũ .Cỏc kích thước ngoại hình lò được trình bày ở bảng III.3 Bảng III.3 : Kích thước ngoại hinh lò STT Chiều dài Chiều cao Chiều rộng Vùng sấy Vùng nung Vùng đồng nhiệt Toàn lò Vùng sấy Vùng nung Vùng đồng nhiệt Cả 3 vùng Kí hiệu Lng Lng Lng L Hng Hng Hng Bng giá trị [mm] 6655 3840 2035 12530 1838 2339 2047 4130 I.4.Cấu trúc tổng thể của lò: Trên cơ sở kích thước nội hỡnh lũ ,kích thước ngoại hình lũvà kích thước thể xây ta có được cấu trúc lò. Cấu trúc cơ bản của lò để tiến hành tính cân bằng nhiệt được trình bày ở hình III.1. II.TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT II.1.Cỏc khoản thu nhiệt lượng: II.1.1.Nhiệt lượng do đốt cháy dầu FO: Dầu FO khi bị đốt cháy sẽ toả ra một lượng nhiệt được xác định theo công thức : Qc = 0,28.B.Qt [W] trong đó : B: Lượng tiêu hao dầu FO [kg/h] Qt: Nhiệt trị thấp của dầu FO; Qt = 38731[kJ/kg] (Xem chương I ) 0,28 : Hệ số chuyển đổi đơn vị Qc = 0,28.B.Qt Qc = 0,28.B.38731 = 10844,7.B [W] Qc =10844,7.B[W] II.1.2.Nhiệt lượng do không khí nóng mang vào: Khụng khí được nung nóng sẽ mang vào lò lượng nhiệt : Qkk = 0,28.Ckk.tkk.Ln.f.B [W] Trong đó : Ckk.tkk = ikk : Entanpy của không khí ở nhiệt độ tkk = 300 [oC] ikk = 395,42[kJ/m3tc] (Xem chương II) Ln : Lượng không khí thực tế cần để đốt cháy 1 kg dầu FO Ln = 12,59[m3/m3tc] f : Tỷ lệ nung trước không khí . f = 1 ( coi f 1 vì bỏ qua lượng không khí nén ) Qkk = 0,28.Ckk.tkk.Ln.f.B Qkk = 0,28.395,42.12,59.B =1394.B [W] Qkk = 1394.B [W] II.1.3.Nhiệt lượng do nung trước dầu FO: Theo số liệu ban đầu , dầu FO được nung nóng trước tới nhiệt độ tdầu = 110 [oC] Qdầu = 0,28.Cdầu.tdầu.B [W] Trong đó : Cdầu : Nhiệt dung riêng của dầu FO ; Cdầu = 2,176 [kJ/kg] tdầu : Nhiệt độ nung trước của dầu FO ; tdầu = 110 [oC] Qdầu = 0,28.Cdầu.tdầu.B Qdầu = 0,28.2,176.110.B =67,021.B [W] Qdầu = 67,021.B [W] II.1.4.Nhiệt lượng do các phản ứng toả nhiệt: Khi nung, kim loại bị oxy hoá . Phản ứng oxy hoá kim loại là phản ứng toả nhiệt . Qtoả = 0,28.a.q.P [W] Trong đó : a: Tỷ lệ kim loại bị oxy hoá khi nung trong lò ;a = 0,5% = 0,005 q : Lượng nhiệt toả ra khi 1 kg sắt (Fe) bị oxy hoá q = 5650 [kJ/kg] P : Năng suất lò ; P = 17000 [kg/h] Qtỏa = 0,28.a.q.P Qtoả = 0,28.0,005.5650.17000 = 134470 [W] Qtoả =134470 [W] II.2.Cỏc khoản chi nhiệt lượng : II.2.1.Nhiệt dùng để nung kim loại: Đẻ nung kim loại tới nhiệt độ yêu cầu cần một lượng nhiệt: Qt = 0,28.P.(ic – iđ) [W] Trong đó: P: Năng suất lò ; P = 17000 [kg/h] iđ ,ic : Entanpy của thép trước và sau khi nung iđ = i20 = 9,4 [kJ/kg] ic = i1229 = 854,81 [kJ/kg] Q1 = 0,28.P.(ic – iđ) Q1 = 0,28.17000.( 854,81 – 9,4) = 4024151,6 [W] Q1 =4024151,6 [W] II.2.2.Lượng nhiệt tổn thất do cháy không hoàn toàn hoá học : Do cháy không hoàn toàn hoá học nên tạo ra một lượng khí CO và H2. Cỏc khí này là các chất cháy , vì vậy khi thoát ra khỏi lò sẽ gây ra lượng nhiệt tổn thất. Q2 = 0,28.p.g.B.Vn [W] Trong đó : p: Tỷ lệ khí CO và H2 có trong sản phẩm cháy .Giá trị này phụ thuộc vào thiết bị đốt .Lũ dựng mỏ phun thấp ỏp nờn p = 0,005 g: Nhiệt trị trung bình của cỏc khớ CO và H2 ; g = 12140 [kJ/m3tc] Vn : Lượng sản phẩm cháy thực tế sinh ra khi đốt cháy 1 kg dầu FO ; Vn = 12,70 [m3/m3tc] (Xem bảng I.2) Q2 = 0,28.p.g.B.Vn Q2 = 0,28.0,005.12140.12,70.B = 215,85.B [W] Q2 = 215,85.B [W] II.2.3.Lượng nhiệt tổn thất do cháy không hoàn toàn cơ học : Lượng nhiệt tổn thất này đực xác định theo công thức : Q3 = 0,28.K.Qt.B [W] Trong đó: Qt : Nhiệt trị thấp của dầu FO ;Qt = 38731 [kJ/kg] K : Hệ số mất mát do cháy không hoàn toàn cơ học , với nhiên liệu lỏng ;K = 0,005 ( tổn hao 0,5% ) Q3 = 0,28.K.Qt.B Q3 = 0,28.0,005.38731.B = 54,22.B [W] Q3 = 54,22.B [W] II.2.4. Lượng nhiệt tổn thất do dẫn nhiệt qua các thể xõy lũ : a.Tổn thất do dẫn nhiệt qua tường lò : ( ; ; Q [W] ) Lò gồm 3 vựng : Vựng sấy, vung nung và vùng đồng nhiệt .Lượng nhiệt mất do dẫn nhiệt qua tường lò của mỗi vùng đều được tính theo công thức : [W] [*] Trong đó: : Nhiệt độ mặt trong của tường lò [oC] .Giá trị này thường nhỏ hơn giá trị của sản phẩm cháy (tktb) khoảng 50 [oC] : Nhiệt độ mặt ngoài của tường lò [oC]. Giá trị chưa biết nên được giả thiết (và sau đó sẽ được kiểm tra lại ). : Hệ số dẫn nhiệt của lớp vật liệu thứ i [W/m.K] phụ thuộc vào vật liệu và nhiệt độ trung bình của lớp thứ i Theo bảng phụ lục IX [2] ta có : samốt A = 0,88 + 0,00023.ttb1 samốt C = 0,116 + 0,00016.ttb2 điatomớt = 0,14 + 0,0003.ttb3 : Chiều dày của lớp tường thứ i [m]. Chiều dày của các lớp tường lò được trình bày ở hình III.2 Hình III.2: Các lớp tường lò Nhiệt độ trung bình của các lớp đối với tường lò 3 lớp được tinh theo công thức : Trong đó: tkk : Nhiệt độ của không khí bao quanh lò : tKK = 20 [oC] ttb1 :Nhiệt độ trung bình của lớp trong [oC] ttb2 :Nhiệt độ trung bình của lớp giữa [oC] ttb3 :Nhiệt độ trung bình của lớp ngoài [oC] Các giá trị [W] tính theo công thức [*] được ghi trong bảng III.4. Trong công thức [*] giá trị của mỗi vùng chưa biết .Giá trị của sẽ được xác định khi nhiệt độ lò , vật liệu xây và chiều dày các lớp của tường lũ đó xỏc định.Do giá trị . Giả thiết này được tính toán kiểm tra lại theo công thức (**).Nếu giá trị của Qtường tính theo 2 công thức này sấp xỉ bằng nhau thì giá trị của chọn ở trên là đỳng .Cỏc giá trị tính toán được nghi trong bảng III.4 Qtường Ftường [W] [**] Trong đó : Ftường : Diện tích bề mặt ngoài của tường lò [m2] (Xem bảng III.4) : Hệ số trao đổi nhiệt tổng cộng từ bề mặt ngoài tường lò tới môi trường xung quan được xác định theo công thức : [W/m2.K] (khi mặt ngoài là vỏ thép) Bảng III.4. Các thông số và kết quả tính toán dẫn nhiệt qua tương lò NHỮNG THÔNG SỐ CƠ BẢN GIÁ TRỊ CÁC THÔNG SỐ Ở MỖI VÙNG Lề Vùng sấy Vùng nung Vùng đồng nhiệt tKK [oC] 20 20 20 tktb [oC] 1000 1300 1275 [oC] 950 1250 1225 [oC] 81 101 100 ttb1 [oC] 718 943 924 ttb2 [oC] 485 635 623 ttb3 [oC] 258 328 322 [W/m.K] 1,045 1,097 1,093 [W/m.K] 0,194 0,218 0,216 [W/m.K] 0,217 0,238 0,237 [m] 0,230 0,230 0,230 [m] 0,115 0,115 0,115 [m] 0,120 0,120 0,120 [W/m2.K] 10,483 11,50 11,43 Ftường [m2] 32,05 17,96 16,78 Qtường [W] theo (*) 20398 16628 15114 Qtường [W] theo [**] 20495 16501 15169 Sai số giữa (*) và (**) 0,52 0,76 0,36 Qtường [W] 52165 Tổn thất nhiệt do dẫn nhiệt qua tường lò :Qtường = 52165 [W] Qtường = 52165 [W] b.tổn thất nhiệt qua núc lũ: ( [W] ) Tổn thất do dẫn nhiệt qua núc lũ cũng được tính cho từng vựng: Vựng sấy ( ) , vùng nung ( ) , vùng đồng nhiệt ( ).Quá trình tính toán tổn thất nhiệt cũng tương tự như đối với tường lò. [W] (*) QnócFnóc [W] (**) Trong đó : l : Chiều dài nóc ứng với mỗi vùng [m] ; (bảng III.5) j : Góc ở tõm vũm ; j = 60o Di : Đường kính của lớp thứ i D1 = 2.R1 = 2.3,2 = 6,4 [m] D2 = 2.R2 = 2.3,432 = 6,864 [m] D3 = 2.R3 = 2.3,547 = 7,1 [m] Fnóc : Diện tớch nóc [m2] Fnóc = [m] a : Hệ số trao đổi nhiệt từ núc lũ tới môi trường xung quanh: Khi mặt ngoài là gạch, a được xác định theo công thước : a = 7,9 + 0,053. [W/m2.K] Các kết quả tính toán được trình bày trong bảng III.5 Vậy tổn thất nhiệt do dẫn nhiệt qua núc lũ : Qnóc = Qsnóc + Qnnóc + Qdnnóc Qnóc = 46270 + 34515 + 14132 = 94917 [W] Qnóc = 94917 [W] Bảng III.5: Các thông số và kết quả tính toán dẫn nhiệt qua núc lũ NHỮNG THÔNG SỐ CƠ BẢN GIÁ TRỊ CÁC THÔNG SỐ Ở MỖI VÙNG Lề Vùng sấy Vùng nung Vùng đồng nhiệt tKK [oC] 20 20 20 tktb [oC] 1000 1300 1275 [oC] 950 1250 1225 Tw ngoài [oC] 88 109 120 ttb [oC] 485 635 623 ttb1 [oC] 718 943 924 ttb2 [oC] 253 328 322 l1 [W/m.K] 1,045 1,097 1,093 l2 [W/m.K] 0,156 0,168 0,168 a [W/m2.K] 12,564 13,667 13,73 D1 [m] 6,4 6,4 6,4 D2 [m] 6,864 6,864 6,864 D3 [m] 7,1 7,1 7,1 j [độ] 60 60 60 l [m] 9,825 6,28 2,678 Fnóc 24,74 14,3 7,56 Qnóc (*) [W] 21246,6 17387 8993,5 Qnóc (**) [W] 21136,6 17406,7 8926,6 Sai số giữa (*) và (**) [%] 0,52 0,11 0,74 Qnóc [W] 47470 c.Tổn thất nhiệt do dẫn nhiệt qua đỏy lũ : (Qđáy [W]) Đỏy lò được xây trực tiếp trên nền móng ,vì vậy khó xác định được chính xác nhiệt độ đỏy lũ. Trong tính toán ,ta thường xác định lượng nhiệt tổn thất qua đỏy lũ theo những số liệu thực nghiệm. Qđáy = 0,15.Qtường [W] Qđáy = 0,15. 52165 = 7824,75 [W] Qđáy = 7824,75 [W] Vậy lượng nhiệt tổn thất do dẫn nhiệt qua tương, nóc và đỏy lũ : Q4 = Qtường + Qnóc + Qđáy Q4 = 52165 + 47470 + 7824,75 = 107460 [W] Q4 = 107460 [W] II.2.5.Lượng nhiệt tổn thất do bức xạ qua cửa lò khi mở cửa : Khi làm việc , các cửa có thể mở một phần hoặc hoàn toàn để vào vật liệu ,ra liệu .Do đó có tổn thất nhiệt do bức xạ ra ngoài qua cửa : a.Lượng nhiệt tổn thất qua cửa vào liệu : Lượng nhiệt này được tinh theo công thức : Qcửa [W] Trong đó : Co : Hệ số bực xạ; Co = 5,67 [W/m2.K] TK : Nhiệt độ trung bình của sản phẩm cháy ở vựng cú cửa [oK] F : Diện tích phần mở cửa [m2] ; F = 2,0.0,13 = 0,26 [m2] Y : Hệ số thời gian mở cửa ; Y được xác định theo công thức : Trong đó : St : Thời gian mở cửa trong 1 h Giả thiết rằng : Thời gian mở cửa một lần t = 20 [s] Số lần mở cửa trong 1h là N [lần] .N được tính theo công thức : [lần] Trong đó : P : Công suất của lò ; P = 17000 [kg/h] g : V.r = 0,502.3.14.1,3.7800 = 79,6 [kg/phụi] N = ==213,57 [lần] Y = =0,66 f : Hệ số chắc chắn ; xác định theo chiều dày tường và kích thước cửa mở :f = 0,5 Z : Số cửa cùng kích thước ,cùng điều kiện làm việc ;Z = 1 Vây lượng nhiệt tổn thất qua cửa vào liệu : Q’cửa = Q’cửa = 5,67.. 0,26. 0,5. 0,66.1 =4360,5 [W] b.Lượng nhiệt tổn thất qua cửa ra liệu : Lượng nhiệt này được tính theo công thức : Q’’cửa = [W] Trong đó : Co = 5,67 [W/m2.K4] F = 0,5.0,2 = 0,1 [m2] f = 0,5 Z = 2; Y = 0,66 Q’’cửa = 5,67.. 0,1. 0,5. 0,66.2 = 20134 [W] Vậy tổng tổn thất nhiệt qua các cửa là: Q5 = Q’cửa + Q’’cửa = 4360,5 + 20134 = 24494,5 [W] Q5 = 24494,5 [W] II.2.6.Lượng nhiệt tổn thất do lọt sản phẩm cháy khi mở cửa lò: Trong thực tế , khi vận hành lò khí lũ cú áp suất dương nờn cú lượng nhiệt tổn thất do lọt sản phẩm cháy khi mở cửa a.Lượng nhiệt tổn thất do lọt sản phẩm chát khi mở cửa vào liệu: Q’lọt = 0,28.Ck.tk.Vo.y [W] rkk : Khối lượng riêng của không khí ở điều kiện nhiệt độ môi trường tkk = 20 [oC] [kg/m3] rk : Khối lượng riêng của sản phẩm cháy ở nhiệt độ nơi mở cửa [kg/m3] Trong đó : Ck.tk = ik :Entanpy của sản phẩm cháy tại vùng mở cửa [kJ/m3tc] ik = 960,75 [kJ/m3tc] với tsấy = 700 [oC] y : Hệ số thời gian mở cửa ; y = 0,66 Vt = m.H.B [m3/s] Vt = 0,62.0,2.2. = 0,74 [m3/s] Vo : Lượng sản phẩm cháy lọt qua cửa khi cửa mở. Các cửa đều có dạng cửa nằm (B > H) nên : Vo ==.3600 =.3600=747,5 [m3tc/h] H: Chiều cao phần cửa mở [m]; H = 0,2 [m] B: Chiều rộng cửa [m] ;B = 2 [m] g : Gia tốc trọng trường ; g = 9,81 [m/s2] m : Hệ số lưu lượng ; m = 0,62 Vậy Q’lọt = 0,28.960,75.749,5.0,674 = 132716 [W] b.Lượng nhiệt tổn thất do lọt sản phẩm chát khi mở cửa ra liệu : Q’’lọt = 0,28.Ck.tk.Vo.y [W] Tương tự ta có : Ck.tk = ik = 1798,27 với tkđồng nhiệt = 1250 [oC] y = 0,66 ; H = 0,2 [m] ;B = 0,5 [m] ; g = 9,81 [m/s2]; m = 0,62 Vt = 0,74 [m3/s] ;Vo = 747,5 [m3tc/h] Vậy : Q’’lọt = 0,28.1798,1.747,5.0,66 = 248386 [W] Vậy tổng tổn thất nhiệt do lọt sản phẩm cháy qua cửa là: Q6 = Q’lọt + Q’’lọt = 132716 +248386 = 381102 [W] Q6 = 381102 [W] II.2.7.Lượng nhiệt tổn thất do sản phẩm cháy qua kờnh khúi ra ống khói: Sản phẩm cháy qua kờnh khúi ra ồng khúi cú nhiệt độ tương đối cao vì vậy gây ra tổn thất nhiệt : Q7 = 0,28.Ck.tk.(B.Vn - SVo.y) Trong đó : Ck.tk = ik :Entanpy của sản phẩm cháy ở nhiệt độ ra khỏi lò tk = 700 [oC] ; ik = i700 = 960,75 [kJ/m3tc] Vn : Lượng sản phẩm cháy tạo ra khi đốt 1 kg dầu FO: Vn = 12,70 [m3/kg] SVo.y :Tổng sản phẩm chỏy đó lọt qua các cửa SVo.y = 493,35 [m3tc/h] Q7 = 0,28.960,75.(B.12,70 – 493,35) Q7 = 3416B – 132716 [W] Q7 = 3416.B – 132716 [W] II.2.8.Lượng nhiệt tổn thất do nước làm mỏt cỏc kết cấu lò : Phôi nung được nung 1 mặt . Ta chỉ sử dụng nước làm nguội hộp cửa vào liệu và ra liệu để tránh cửa bị cong vênh .Lượng nhiệt mất do nước làm nguội tại đây chỉ chiếm khoảng 5% tổng nhiệt lượng thu : Q8 = 0,05.SQthu [W] Trong đó : SQthu : Tổng các nhiệt lượng thu : SQthu = Qc + Qkk + Qdầu + Qtỏa SQthu = 10845.B + 1394.B + 67,021.B + 134470 SQthu = 12306.B + 134470 [W] Q8 = 0,05.(12306.B + 134470) Q8 = 615,3.B + 6723,5 [W] Q8 = 615,3.B + 6723,5 [W] Vì lò nung liên tục được thiết kế không có các cửa qan sát (mà thay bằng các lỗ quan sát ) .Vì vậy không tính tổn thất nhiệt do bức xạ cũng như lọt sản phẩm cháy cho cửa này . II.3 .Tính lượng tiêu hao dầu FO và các thông số nhiệt đặc trương của lò: II.3.1. Lượng tiêu hao dầu : ([kg/h] ) Trên cơ sở cân bằng lượng nhiệt thu và nhiệt chi của lò , ta xác định dược lượng tiêu hao dầu FO: SQthu = SQchi SQthu = 12306.B + 134470 [W] SQchi = Q1 +Q2 +Q3 +Q4 +Q5 + Q6 + Q7 + Q8 = 4024151,6 + 215,85.B + 54,22.B + 107460 + 24494,5 + 381102 + (3416.B -132716) + (615,3.B + 6723,5) SQchi = 4303.B + 4411215,6 [W] Từ đó ta có : 12306.B + 134470 = 4303.B + 4411215,6 Þ B = 534,4 [kg/h] B = 534,4 [kg/h] II..3.2.Bảng cân bằng nhiệt : Trên cơ sở tính toán ta lập được bảng cân bằng nhiệt ( bảng III.6) No Các khoản thu nhiệt [W] [%] No Các khoản chi nhiệt [W] [%] 1 - Nhiệt do đốt cháy nhiên liệu 5795407,7 86,41 1 - Nhiệt dùng nung kim loại 4024151,6 59,97 2 - Nhiệt do nung trước không khí 744953,6 11,1 2 - Nhiệt mất do cháy không hoàn toàn hoá học 115350 1,72 3 - Nhiệt do nung trước nhiên liệu 35826 0,53 3 - Nhiệt mất do cháy không hoàn toàn cơ học 28975 0,43 4 - Nhiệt do phản ưng toả nhiệt 134470 2 4 - Nhiệt mất do dẫn nhiệt qua các thể xây 107460 1,60 5 - Nhiệt mất do bức xạ qua cửa lò lúc mở 24494,5 0,365 6 - Nhiệt mất theo khớ lũ lỳc mở cửa 381102 5,68 7 - Nhiệt mất do sản phẩm cháy mang ra khỏi lò 1692794 25,23 8 -Nhiệt mất do nước làm mát ở cửa ra vào liệu 335540 5 Tổng cộng 6710647 100 Tổng cộng 6709867 100 Sai số : d = .100%=0,01 [%] II.3.3.Xuất tiêu hao nhiên liệu b ([kg/kg]) [kg/kg] b === 0,04 [kg/kg] II.3.4.Hệ số sử dụng nhiên liệu có ích hnl [%] hnl = [%] Trong đó : Q1: Lượng nhiệt để nung kim loại ;Q1 =4024151,6 [W] Qtỏa : Lượng tỏa ra do phản ứng oxy hóa ; Qtỏa = 134470 [W] Qc: Lượng nhiệt tỏa ra do đốt cháy dầu FO ; Qc = 5975430 [W] hnl = =55,8 [%] hnl = 55,8 [%] II.3.5.Hệ số sử dụng nhiệt có ích hci: h=.100[%]ci hci = =59,15 [%] II.3.6.Hệ số sử dụng nhiệt của lò hci [%] [%] Trong đó : Qvào : Lượng nhiệt đưa vào lò Qvào = SQcấp = Qc + Qkk + Qdầu =6576177,3 [W] Qra = Q7 = 3416.B – 132716 =1692794,4 [W] ht = .100 = 74,26[%] III.CÁC KẾT QUẢ TÍNH TOÁN NHIỆT CỦA Lề Các kết quả tính toán nhiệt của lò được trình bày trong bảng III.7 Bảng III.7:Tớnh toỏn nhiệt của lò No Các đai lượng Kí hiệu Giá trị 1 Lượng tiêu hao dầu FO B 534,4 [kg/h] 2 Xuất tiêu hao nhiên liệu tiêu chuẩn b 0,04 [kg/kg] 3 Hệ số sử dụng nhiên liệu có ích hnl 55,8 [%] 4 Hệ số sử dụng nhiệt có ích hci 59,15 [%] 5 Hệ số sử dụng nhiệt của lò ht 74,26 [%] CHƯƠNG IV TÍNH TOÁN MỎ PHUN DẦU FO A.CÁC SỐ LIỆU BAN ĐẦU 1.Khối lượng riêng của dầu ở 20 [oC]: r20o = 1044 [kg/m3] 2.Lượng tiêu hao dầu FO : B = 534 [kg/h] ( xem chương III ) 3.Nhiệt độ nung trước dầu FO : tdầu = 110 [oC] 4. Nhiệt độ nung trước không khí: tkk = 300 [oC] 5.Kích thước thực tế của cỏc vựng cú bố trí mỏ phun ( vùng nung , vùng đồng nhiệt ) : Kích thước nội hỡnh lũ Vùng nung [mm] Vùng đồng nhiệt [mm] Chiều cao = 1380 = 1088 Chiều dài = 6280 = 2213 B.TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MỎ PHUN DẦU FO I.LỰA CHỌN KIỂU MỎ PHUN : Khi lựa chọn mỏ phun ta phải xem xét đến các yếu tố sau : I.1. Chiều dài của cỏc vựng định bố trí mỏ phun : Ngọn lửa của mỏ phun cao áp dài hơn so với mỏ phun thấp áp , vì vậy theo chiều dài của vựng cú bố trí mỏ phun phải lớn hơn chiều dài ngọn lửa . Theo các số liệu ban đầu , vùng đồng nhiệt và vùng nung đều có chiều dài đủ lớn để bố trí mỏ phun cao áp. I.2. Độ nhớt của dầu FO: Để cháy tốt , dầu FO cần phải được biến bụi và hoà trộn tốt với không khí. Độ nhớt của dầu càng cao thì việc biến bụi càng khó khăn. Dầu FO có độ nhớt cao nên ta phảo dung khi nén để biến bụi. Các mỏ phun dùng khí nén thuộc loại mỏ phun cao áp. I.3. Tính kinh tế trong vận hành , bảo dưỡng và sửa chữa : Chi phí vận hành cho mỏ phun cao áp dùng chất biến bụi bằng hơi nước cao hơn so với mỏ phun cao áp dùng chất biến bụi bằng không khí nén. Vì nếu dùng hơi nước thì phải có hơi lò cung cấp hơi cho các mỏ phun , do đó chi phí chung cho 1 kg kim loại sẽ tăng lên. Nếu dùng không khí nộn thỡ có thể lấy trực tiếp từ máy nén. Không khí nén ngoài tác dụng biến bụi dầu FO còn đóng vai trò cung cấp oxy cho sự cháy của dầu FO, vì thế chi phí cho việc nung kim loại sẽ giảm. Trong vận hành cũng như trong bảo dưỡng , sửa chữa , việc dùng không khí nén có nhiều ưu điểm hơn so với dùng hơi nước. MỖi khi nỏ phun bị tắc việc thông rửa cũng dễ dàng hơn. Từ những cơ sở trên ta thấy rằng mỏ phun cao áp dùng không khí nén làm chất biến bụi phù hợp với điều kiện làm việc của lũ. Trờn cơ sở phân tích này ta quyết định chọn mỏ phun cao áp dùng không khí nộnlàm chất biến bụi. Cấu trúc cơ bản của mỏ phun được trình bày ở hình IV.1 I.4. Chọn số lượng và cách bố trí mỏ phun : Để đảm bảo cấp nhiệt đều cho lũ , nờn chọn nhiều mỏ phun và đặt thành từng hàng ở mỗi vùng đốt. Tuy nhiên khi chọn số mỏ phun cần phải lưu ý kích thước tường lò nơi đặt mỏ đốt. Giữa các mỏ phun phải có khoảng cách cần thiết lớn hơn đường kính ngọn lửa. Dựa trên những lưu ý trên , số mỏ phun được chọn cho toàn lò là 8 mỏ và phân phối cho mỗi vùng đốt như sau : Vùng đồng nhiệt : 2 mỏ Vùng nung : 6 mỏ và chia đều sang 3 bên tường lò ( mỗi bên 3 mỏ) III.CÁC KÍCH THƯỚC CƠ BẢN CỦA MỎ PHUN: III.1.Tớnh và chọn các thông số kỹ thuật của không khí nén và dầu FO: 1.Công suất mỏ phun : [kg/s] Trong đó : N : Số lượng mỏ phun ; N = 8 B* : Lượng tiêu hao dầu FO cho toàn lò [kg/h] Để có thể cường hoá vận hành lò ta chọn : B* = K.B Trong đó : B : Lượng tiêu hao dầu FO ; B = 534 [kg/h] ( xem chương III) K : Hệ số dự trữ công suất ; chọn K = 1,03 B* = K.B = 1,03.534 = 550 [kg/h] Chọn B* = 550 [kg/h] Công suất mỏ phun : G1 == = 0,02 [kg/s] [kg/s] G1 = 0,02 [kg/s] 2.Lượng tiêu hao không khí nén : Để biến bụi dầu FO , ta phải dùng không khí nén. Lượng không khí nén để biến bụi 1 kg dầu FO được coi là xuất tiêu hao không khí nén. Trong thực tế xuất tiêu hao không khí j = 0,6 ữ 0,8 [kg không khí nén / kg dầu FO] Để biến bụi tốt ta chọn : j = 0,8 [kg không khí nén/ kg dầu FO] 3. Áp suất của không khí nén : Để đảm bảo tính ổn định về áp suất của không khí nén khi vận hành mỏ đốt ta phải khống chế áp suất của không khí nén trong bình chứa ở giá trị cao: Áp suất của không khí nén trước mỏ phun : Để điều chỉnh được áp suất không khí nén ổn định ta có thể lắp van điều áp trên đường cấp không khí nén. 4.Nhiệt độ của không khí nén : 5.Nhiệt độ của dầu FO khi vào mỏ phun: tdầu = 110 [oC] 6. Áp suất của không khí thứ cấp trước mỏ phun : ho = 5 [kN/m2] 7.Nhiệt độ không khí vào mỏ phun : tkk = 300 [oC] 8. Áp suất môi trường lò : Trong vận hành lò , áp suất khói trong không gian lò thường là áp suất dương. ( Pm.tr.lũ > Pkhi quyển = 0,98 [bar]).Do đó chọn Pm.tr.lũ = 0,992 [bar] 9. Áp suất dư dầu FO trước mỏ phun: Pdầu = 2 [bar] = 200 [kN/m2] III.2.Tớnh toán cỏc kich thước cơ bản của mỏ phun: ( Xem hình IV.1 ) III.2.1. Đường kính trong của miệng phun dầu FO : d1 [mm] Trong đó: F1 : Tiết diện miệng phun của đầu kim phun dầu [mm2] wdầu: Tốc độ của dầu FO tại miệng phun [m/s] Pdầu : Áp suất dư của dầu ; pdầu = 2 [bar]