Đề tài Tính toán hệ thống cấp gió 62 và thoát khói của lò

Q3 = 0,28.0,01 .377459,6.B = 105,699.B, W d. Nhiệt lượng tổn thất qua các thể xây lò Q4 - Tổn thất do dẫn nhiệt qua tường lò Lò gồm 3 vùng: vùng sấy, vùng nung, vùng đồng nhiệt . Lượng nhiệt mất do dẫn nhiệt qua tường lò của mỗi vùng đều được tính theo công thức: Q = Trong đó : tw1 : Nhiệt độ bề mặt trong tường lò 0C. Giá trị này thường nhỏ hơn giá trị nhiệt độ sản phẩm cháy tktb từ (50 á1000C) ở đây lấy tw1 = tktb – 1000C. Giá trị tw1 tương ứng với mỗi vùng có tsw1 (vùng sấy), tnw1 (vùng nung), tdnw1 (vùng đồng nhiệt) được trình bày trong bảng 3.4. tw2 : Nhiệt độ mặt ngoài tường lò, 0C. Giá trị tw2 (ứng với mỗi vùng với tsw2, tnw2, tdnw2) được tính chính xác bằng phương pháp lặp ( bằng phần mềm tin học ở phụ lục). li : Hệ số dẫn nhiệt của lớp vật liệu thứ i, W/mK Theo phụ lục IX[2] ta có : l1= lmanhêdit = 6,28 – 0,0027.ttb1, W/mK ; l2= lsamôt = 0,8 +0,00064.ttb2, W/mK ; l3= lđiatomit = 0,14 + 0,0003.ttb3, W/mK ; l4 = lkim loại. Vì hệ số dẫn nhiệt của thép khá lớn 45 W/mK và chiều dày bé 5 mm nên bỏ qua nhiệt trở của thép. Vì vậy nhiệt độ bề mặt ngoài của tường lò chính là nhiệt độ bề mặt ngoài của lớp điatomít. Nhiệt độ trung bình của các lớp của tường lò 3 lớp được tính như sau ttb2 = Trong đó : ttb1 : Nhiệt độ trung bình của lớp trong ttb2 : Nhiệt độ trung bình của lớp giữa ttb3 : Nhiệt độ trung bình của lớp ngoài tkk – nhiệt độ không khí bao quanh lò, giá trị này được chọn cho cả mùa hè và mùa đông: tkk = 200C, giá trị tw2 chưa biết ( dùng phần mềm tính lặp được tw2). Qtường tính theo công thức: Qtường = a.(tw2 – tkk). F tường Ftường diện tích bề mặt phía ngoài của tường tiếp xúc với không khí được tính cho từng vùng: vùng sấy, vùng nung, vùng đồng nhiệt. Ftường= Hngoài. Lngoài, m2 a: Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu từ bề mặt ngoài tường lò tới môi trường tính cho vỏ thép: a = 7,9 + 0,053.tw2, W/m2K [3] Bảng 3.4. Các thông số và kết quả tính toán dẫn nhiệt qua tường lò Những thông số cơ bản Giá trị các thông số ở các vùng lò Vùng sấy Vùng nung Vùng đồng nhiệt tkk, 0C 20 20 20 tktb, 0C 1025 1350 1325 tw1, 0C 925 1250 1225 tw2, 0C 121,7 155,8 153,3 l1, W/mK 4,3247 3,6436 3,6959 l2, W/mK 1,1349 1,2499 1,2410 l3, W/mK 0,2368 0,2688 0,2664 d1, mm 0,232 0,232 0,232 d2, mm 0,116 0,116 0,116 d3, mm 0,116 0,116 0,116 a, W/m2K 12,233 13,7 13,59 q, W/m2 1243,0 1860,8 1811,1 Ftường, m2 46,8 113,8 12,2 Qtường, W 58200 211759 22095 ồQtường = 292054 W - Tổn thất nhiệt qua nóc lò tại các vùng (Qsấy, Qnung, Qđồng nhiệt) Tổn thất nhiệt qua nóc lò cũng được tính cho từng vùng: Vùng sấy (Qsấy), vùng nung (Qnung), vùng đồng nhiệt (Qđồng nhiệt). Nóc lò là nóc phẳng (nóc treo) nên quá trình tính toán tổn thất cũng tương tự như đối với tường lò. Q = Q = a (tw – tkk). Fnóc, W Trong đó: Fnóc = Lngoài. Bngoài, m2 Diện tích ngoài của nóc lò được tính cho từng vùng: vùng sấy, vùng nung, vùng đồng nhiệt. a: Hệ số toả nhiệt đối lưu từ nóc lò tới môi trường xung quanh, W,m2K (tính cho bề mặt gạch). a = 7,9 + 0,053 .tw2, W/m2K; l1 = lmanhêdit = 6,28 – 0,0027. ttb1 , W/mK l2 = lđiatomit = 0,14 + 0,0003. ttb2 , W/mK Các kết quả tính toán được trình bày trong bảng 3.5. Đáy lò được xây trực tiếp trên nền móng, vì vậy khó xác định chính xác nhiệt độ đáy lò. Trong khi tính toán, ta thường xác định lượng nhiệt tổn thất qua đáy lò theo những số liệu thực nghiệm. Qđáy = 0,15.Qtường = 0,15.292054 = 43808 W. Vậy lượng nhiệt tổn thất Q4 = Q tường + Qnóc + Qđáy = 292054 + 276512 + 43808 = 612374 W Bảng 3.5. Kết quả tính tổn thất nhiệt qua nóc lò Các thông số cơ bản Giá trị các thông số ở mỗi vùng lò Vùng sấy Vùng nung Vùng đồng nhiệt tkk, [ 0C] 20 20 20 tktb,[ 0C] 1025 1350 1325 tw1, [0C] 925 1200 1225 tw2,[ 0C] 122,6 156,4 153,9 l1, [W/mK] 4,3241 3,6432 3,6955 l2, [W/mK] 0,237 0,2689 0,2 d1, [m] 0,232 0,232 0,232 d2, [m] 0,116 0,116 0,116 a, [W/m2K] 14,398 16,192 16,058 q, [W/m2] 1477,2 2209,3 2150,6 Fnóc,[ m2 ] 48,7 66,8 26,5 Qnóc , [W ] 71940 147581 56991 ồQnóc , [W ] 276512 e. Lượng nhiệt tổn thất do bức xạ qua cửa lò khi mở Q5 Khi lò làm việc các cửa có thể mở một phần hoặc mở hoàn toàn để vào liệu, ra liệu. Do đó tổn thất nhiệt do bức xạ khi mở cửa Q5 = C0 . Trong đó: C0 = 5,67 W/m2K Tk: nhiệt độ trung bình của sản phẩm cháy ở vùng có cửa, K F: diện tích phần mở cửa, m2 F: hệ số chẵn, xác định theo chiều dày tường và kích thước mở cửa. Với cửa vào phôi F = 0,64, cửa ra phôi: Y = 1 z: Số cửa cùng kích thước cùng điều kiện làm việc. + Cửa vào liệu: Chiều rộng 4,8m, chiều cao 0,44m. + Cửa ra liệu: Chiều rộng 4,8m chiều cao 0,44m. + Cửa quan sát: kích thước 345 x 465 mm Vùng sấy: 6 cửa Vùng nung: 10c ửa Vùng đồng nhiệt: 2 cửa Các cửa quan sát mở: a x b = 345 x 345 mm, do đó F = 0,43 Các kết quả tính toán được trình bày ở bảng 3.6  Bảng 3.6. Kết quả tính tổn thất nhiệt do bức xạ qua cửa Các công thức cơ bản Vùng sấy Vùng nung Vùng đồng nhiệt Cửa vào liệu Cửa quan sát Cửa quan sát Cử ra liệu Cửa quan sát tk[0C] 700 1025 1350 1325 1325 Tk[K] 973 1298 1623 1598 1598 F[m2] 0,66 0,119 0,119 0,66 0,119 F 0,64 0,43 0,64 0,64 0,43 Y 1 0,147 0,147 1 0,147 z 1 6 10 1 2 Q5i[W] 3155,1 7263,9 29593 22957,9 5562,2 ik [kJ/m3] 1025,4 1373,7 2126,6 2090,6 2090,6 r[kg/m3] 0,3465 0,2597 0,2077 0,211 0,211 Vt[m3] 1,56 0,347 0,421 2,15 0,417 V0 [m3] 1230,5 262,7 254,9 1321 256,4 Q6i [W] 51933,8 28824,9 37186 113670,8 29408,8 SQ6i [W] 26102 SQ5i [W] 68531 f. Lượng nhiệt tổn thất do lọt sản phẩm cháy khi mở cửa Q6 Trong thực tế, khi vận hành lò có một phần sản phẩm cháy lọt ra ngoài khi mở cửa nên có tổn thất: Q6 = 0,28 .Ck.tk. V0 .Y. W Trong đó: Ck.tk= ik: entanpi của sản phẩm cháy khi mở cửa, kJ/m3; Y: Hệ số thời gian mở cửa V0: lượng sản phẩm cháy qua cửa khi mở cửa: V0 = - Với cửa vào liệu, ra liệu Vt = m.H.B Trong đó: H: chiều cao phần mở cửa Hvào = 0,3m; Hra = 0,3m. B: Chiều rộng cửa: Bvào = 4,8m; Bra = 4,8m. m = 0,62 hệ số lưu lượng rk = ; Khối lượng riêng của sản phẩm cháy tại vùng mở cửa. g: gia tốc trọng trường, g = 9,81m2/s Các kết quả tính toán được trình bày trong bảng 3.6. Từ bảng 3.6. Lượng nhiệt tổn thất do lọt sản phẩm cháy qua cửa lf: Q6 = 261024 W g. Lượng nhiệt tổn thất do khói ra môi trường Q7 Sản phẩm cháy qua cống khói có nhiệt độ tương đối cao vì vậy gây ra tổn thất nhiệt. Q7 = 0,28 . Ck.tk.(b.Vn- SV0.y) Trong đó: Ck.tk= ik, entanpi của sản phẩm cháy ở vùng mở cửa kJ/m3 tk = 700 [0C]; ik = 1025,4 kJ/m3. Vn: lưu lượng sản phẩm cháy tạo ra khi đốt1m3 khí thiên Vn = 12,035 m3/m3. SV0. y : Tổng sản phẩm cháy đã lọt qua các cửa SV0. y = (12,035 + 262,7 + 254,9 + 1321+ 256,4).0,147 = 488,85 m3/h. Q7 = 0,28.1025(12,035. B – 488,85) = 3455,393.B- 140355 W h. Lượng nhiệt do nước làm mát các kết cấu lò Q8. Q8 = 0,1. SQthu = 0,1 (Qc+ Qtoả) = 0,1. (10569,9.B + 237300) = 1056,99 .B + 23730 , W. 3.2.3. Cân bằng nhiệt và lượng tiêu hao nhiên liệu khí a. Tính lượng tiêu hao nhiên liệu khí B ồQthu = SQchi (1) SQchi = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 + Q6 + Q7 + Q8 = 11977000 + 204,715.B + 165,699.B + 612374 + 68531 + + 261024 + 3455,393 .B – 140355 + 1056,99.B + 23730 W SQthu = 10569,9.B + 237300 + 1222,8 .B = 11792,7.B + 237300 W Giải phương trình (1) ta được B = 2573,321 m3/h= 2573321kg/h b. Suất tiêu hao nhiên liệu tiêu chuẩn b = , kg nhiên liệu tiêu chuẩn, kg kim loại. Trong đó B – lượng tiêu hao nhiên liệu Qt – nhiệt trị thấp của nhiên liệu P – Sản lượng lò b = kgnltc/tấn Bảng 3.7. Bảng cân bằng nhiệt của lò TT Nhiệt thu TT Nhiệt chi Các khoản thu Giá trị [W] Tỉ lệ [%] Các khoản chi Giá trị [W] Tỉ lệ [%] 1 Nhiệt lượng do đốt cháy khí đốt 27199746 88,93 1 Nhiệt lượng dùng để nung kim loại 11977000 55,77 2 Nhiệt lượng do phản ứng toả nhiệt 237300 0,78 2 Nhiệt lượng tổn thất do cháy không hoàn toàn về hoá học 619437 1,5 3 Nhiệt lượng do không khí nóng mang vào 3146657 10,29 3 Nhiệt lượng tổn thất do cháy không cháy hoàn toàn về cơ học 271997 0,9 4 Nhiệt lượng tổn thất do dẫn nhiệt qua các thể xây lò 612374 2,5 5 Lượng nhiệt tổn thất do bức xạ qua cửa lò 68531 0,25 6 Lượng nhiệt tổn thất do lọt sản phẩm cháy qua cửa 261024 1,2 7 Lượng nhiệt tổn thất do khói thải mang đi 8751318 28,58 8 Lượng nhiệt do nước làm mát kết cấu lò 2743705 9,3 S 30583703 100 S 30614395 100 c. Hệ số sử dụng nhiên liệu có ích. hnl = Trong đó Q1 – lượng nhiệt để nung kim loại, Q1 = 11977000W; Qtoả - lượng nhiệt toả do phản ứng oxy hoá, Qc – lượng nhiệt do đốt cháy khí đốt hnl = d. Hệ số sử dụng nhiệt có ích hcó ích = Trong đó: Qcấp – lượng nhiệt cấp cho lò, Qcấp = Qc + Qkk Qc – Lượng nhiệt do đốt cháy khí đốt . Qkk – lượng nhiệt do không khí nóng mang vào hcó ích = e. Hệ số sử dụng nhiệt của lò h = Trong đó: Qvào – lượng nhiệt đưa vào lò; Qvào = Qcấp=30346403W Qra – lượng nhiệt tổn thất do sản phẩm cháy mang ra khỏi lò Qra = Q7=8751318 W h = Bảng 3.8. Các chỉ tiêu kỹ thuật nhiệt của lò TT Các chỉ tiêu kỹ thuật Ký hiệu Giá trị Đơn vị 1 Suất tiêu hao nhiên liệu tiêu chuẩn b 0,0663 Kg/kg 2 Hệ số sử dụng nhiên liệu có ích hnl 58,97 % 3 Hệ số sử dụng nhiệt có ích của lò hcó ích 56,12 % 4 Hệ số sử dụng nhiệt của lò h 71,16 % Năng suất riêng của lò :P = Chương 4 : Tính toán mỏ đốt khí 4.1. Chọn số lượng và cách bố trí mỏ đốt Để đảm bảo cấp nhiệt đều cho lò trong buồng lò, ta chọn nhiều mỏ đốt. Tổng số mỏ đốt được chọn là 12 mỏ, với cách bố trí, phân phối như sau: - Vùng đồng nhiệt: 3 mỏ - Vùng nung: 9 mỏ Trong đó 4 mỏ đốt phía trên, 5 mỏ đốt phía dưới 4.2. Tính các kích thước cơ bản của mỏ đốt 4.2.1. Kích thước cơ bản của mỏ đốt - Tiết diện miệng phun khí đốt Fk = Trong đó: B: lượng khí đốt cần cấp cho lò, B = 2158,886 m3/h wk: tốc độ chuyển động của khí đốt qua miệng phun, lấy wk = 13 [m/s] N = 12: số mỏ đốt Fk = - Đường kính miệng ống phun khí đốt - Tiết diện miệng ống phun hỗn hợp khí đốt và không khí Fc = Fk + Fkk , m2 Trong đó: Fk: tiết diện miệng ống phun khí đốt m2; Fkk: tiết diện miệng ống phun không khí; Tiết diện Fkk xác định phụ thuộc vào loại nhiên liệu thể hiện ở tỉ số Fkk /Fk theo bảng 61[1] Fkk = 14.Fk = 14. 0,00458= 0,06412 m2 Fc = 15.Fk = 15.0,00458 = 0,0687 m2 - Đường kính miệng ống phun hỗn hợp dc = 4.2.2. Tổn thất áp suất qua mỏ đốt - Tổn thất áp suất khi không khí qua mỏ đốt Trong đó : k1 : hệ số tổn thất, thường chọn k = 2 r0kk = 1,293 kg/m3 tkkn : nhiệt độ nung nóng không khí; không khí ở đây nung trước đến nhiệt độ: tnkk = 3000C wkk : Tốc độ không khí qua mỏ đốt Vậy - Tổn thất áp suất khi khí qua mỏ đốt Trong đó k2: Hệ số tổn thất, thường lấy k2 = 1,5 wk: tốc độ khí qua miệng phun m/s đã chọn wk = 13m/s; tdk : nhiệt độ ban đầu của khí đốt tkd = 200C rk0: khối lượng riêng của khí đốt được xác định theo công thức sau: = = 0,7987 kg/m3 Do đó: Chương 5. Tính toán thiết bị trao đổi nhiệt 5.1. Các số liệu ban đầu 5.1.1. Lượng không khí cần nung nóng Vokk V0kk = B.Ln.f, m3/h Trong đó : B : Lượng tiêu hao nhiên liệu, B = 2573,321 m3/h Ln : lượng tiêu hao không khí ; Ln = 11,33m3/m3 F: tỉ lệ nung trước không khí; f = 1 V0kk = 2573,321 .11,33 = 29156 m3/h 5.1.2. Nhiệt độ không khí vào mỏ đốt t’’kk = tkk + 1kkDtkk Trong đó : tkk : nhiệt độ không khí vào mỏ phun ; tkk = 3000C lkk : chiều dài đường ống dẫn không khí từ đầu ra của thiết bị nung gió tới mỏ phun. Chọn lkk = 40m (theo mặt bằng và cách bố trí đường ống dẫn không khí). Dtkk : độ giảm nhiệt độ trên 1m chiều dài ống dẫn chọn Dtkk = 20C/m [1] t’’kk = 300 + 40.2 = 3800C 5.1.3 Lượng khói vào thiết bị trao đổi nhiệt Vok Vok = B.Vn - Vlọt + DVm. m3/h Trong đó : Vn: lượng sản phẩm cháy tạo ra khi đốt cháy 1m3 nhiên liệu, Vn = 12,493 m3/m3 Vlọt : lượng sản phẩm cháy lọt qua cửa khi mở cửa, Vlọt = SV0Y = 488,85 m3/h DVm : lượng không khí bị hút thêm vào trên đường ống dẫn khói. ở đây, đường cống dẫn khói được xây kín. DVm ằ 0. Vok = 2573,321. 12,493 – 488,85 = 31660 m3/h 5.1.4. Nhiệt độ của khói vào thiết bị t’k t’k = tk = lk.Dtk, 0C Trong đó : tk: nhiệt độ khói đi vào kênh khói; tk = 7000C Dtk : độ giảm nhiệt độ trên 1m chiều dài ống dẫn khối. Chọn Dtk = 40C/m (bảng 73 [1]) lk: chiều dài đường ống dẫn khói từ kênh khói đến thiết bị nung nóng, chọn lk = 20m (chọn theo mặt bằng và cách bố trí lò và thiết bị). t'k = 700 . 20.4 = 6200C 5.1.5. Cấu trúc của thiết bị nung nóng không khí Thiết bị nung gió được đặt trong cống khối Kiểu thiết bị nung nóng. - Khói và không khí chuyển động trực giao tiếp và ngược chiều nhau. - Không khí chuyển động bên trong chùm ống đặt so le, khói chuyển động bên ngoài chùm ống. Cấu trúc của thiết bị nung gió được trình bày trên hình 5.1. 5.2. Tính toán thiết bị nung gió 5.2.1. Lượng nhiệt cần cấp cho không khí Qkk Qkk = 0,28.Vokk .(i’’kk – i’ kk), W Trong đó: Vokk : lượng không khí cần nung nóng; Vokk = 29156 m3/h i'kk, i’’kk: Entanpi của không khí ở nhiệt độ vào (tvàokk = 200C) và nhiệt độ ra khỏi thiết bị nung gió (trakk = 380 0C), i’kk = i20 = 25,96 kJ/m3tc; i’’kk = i’’380 = 507,5 kJ/m3 (bảng 15 [1]) Qkk = 0,28.29156.(507,5 – 25,96) = 3931138W. 5.2.2. Lượng nhiệt do khói mang vào thiết bị Q’k Q’k = 0,28 .Vok.i’k, W Trong đó Vok: lượng khói vào thiết bị nung gió; Vok= 31660 m3/h i'k : En tanpi của khói ứng với nhiệt độ của khói vào thiết bị nung gió. Theo bảng 16 [1] ta có entanpi của các khí thành phần có trong khói như sau: ứng với nhiệt độ t’k = 620 0C i’k = i’k = 0,01(9,08.1284,5+17,02.1000,5+72,16.832,1+1,74.882,3) = 902,7 kJ/m3 Q’k = 0,28.31660.902,7 = 8002254 W. 5.2.3. Tổng thiết diện cắt ngang của các ống dẫn không khí trong thiết bị nung gió Fkk (Tính cho một chiều đi của không khí) Fkk = Trong đó: V0kk: Lưu lượng không khí cần nung nóng. V0kk = 29156 m3/h w0kk: tốc độ không khí trong ống dẫn. Chọn w0kk = 10m/s Fkk = 5.2.4. Chọn kích thứơc ống thép nhẵn Các ống dẫn không khí trong thiết bị nung gió là các ống thép nhẵn và thẳng. Các thông số của ống được chọn theo bảng 68 [1] và được trình bày ở bảng 5.1. Bảng 5.1. Các thông số của ống thép nhẵn Đường kính trong của ống mm Đường kính ngoài của ống mm Chiều dày thành Mm Trọng lượng 1m chiều dài Kg 53 60 3,5 4,88 5.2.5. Số ống dẫn không khí N (ống) Số ống dẫn không khí tính cho một chiều đi của không khí N = , ống Trong đó: f0: tiết diện một ống, m f0 = N = ống Chọn N = 300 ống. Ta bố trí các ống so le với nhau gồm 20 hàng ngang và 15 hàng dọc với các bước ngang S1 và bước dọc S2. Chọn S1 = S2 = 1,5.dn = 1,5.0,06 = 0,09 m Cấu trúc thiết bị nung gió được trình bày trên hình 5.1. 5.2.6. Tổng tiết diện thực tế cắt ngang của các ống dẫn không khí Ftkk = N. f0 = 300.0,0022 = 0,66m2. 5.2.7. Tốc độ thực của không khí ở điều kiện tiêu chuẩn 5.2.8. Hệ số truyền nhiệt của thiết bị k Trong đó: ak : hệ số trao đổi nhiệt từ khói tới bề mặt ngoài ống thép, W/m2K, akk: hệ số trao đổi nhiệt từ không khí tới mặt trong ống thép, W/m2K, lt: hệ số dẫn nhiệt của thép làm ống. Với các thép thông thường ta có: lt= 50 W/mK. a. Xác định a k ak = ađl + abx, W/m2K. Trong đó: ađl: hệ số trao đổi nhiệt đối lưu của khói, W/m2K, abx: hệ số trao đổi nhiệt bức xạ của khói, W/m2K. - Xác định nhiệt độ trung bình của khói trong thiết bị tk Entanpi của khói ra khỏi thiết bị. i'’k Trong đó: V0k: Lượng khói qua thiết bị, V0k = 25493 m3/h Q’’k: lượng nhiệt khói mang ra khỏi thiết bị, W Q’k – Q’’k = Q’’k= Q’k - h: Hiệu suất nhiệt của thiết bị nung gió thiết bị bằng kim loại h = 0,9 Q’’k = 8002254- kJ/m3 Với i’’k = 413,3 kJ/m3 và thành phần khói đã được xác định ta tìm được nhiệt độ khói ra khỏi thiết bị t’’k = 3270C Nhiệt độ trung bình của khói trong thiết bị: tktb = 0,5.(t’k +t’’k) = 0,5.(620 + 326) = 4730C - Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu của khói ở nhiệt độ ttbk = 4730C, khói có các thông số vật lý: u = 72,32.10-6 m2/s; Prt = 0,63; l = 6,39.10-2 W/mK [5] Chọn tốc độ khói điều kiện tiêu chuẩn w0k = 2m/s Tốc độ khói ở điều kiện thực tế: wk = w0k Với Ret = 3961 dòng chảy chế độ chảy quá độ Nuf = C.Renf.Pr f0,33. Trong đó : C,n : Các hệ số, với ống so le C = 0,41 ; n = 0,6 ; es: Hệ số tính tới ảnh hưởng của bước ống vậy es = ey: hệ số tính tới góc va giữa dòng khói và chùm ống. Dòng khói chuyển động trực giao và ngược chiều với chùm ống. y = 900 ; ey = 1 Prw: tiêu chuẩn Prandt của khói ứng với nhiệt độ trung bình của vách ống Nhiệt độ trung bình của ống khí Prw = 0,647[5] Nuf = 5,67.59440,60,630,33. ađl = Giá trị này được tính cho các dãy ống thứ ba trở đi vì từ dãy ống thứ ba, hệ số toả nhiệt ổn định. Hệ số toả nhiệt của dãy ống thứ nhất và dãy ống thứ hai được tính như sau: a1 = 0,6 ađl, a2 = 0,7 ađl - Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu của khói tới mặt ngoài chùm ống: ađl Với n là số dãy ống, n = 15.4 = 60 (theo cấu trúc thiết bị nung không khí). ađl = - Hệ số trao đổi nhiệt bức xạ của khói Trong đó: C0 – hệ số bức của vật đen tuyệt đối, C0 = 5,67 W/m2K4 Tktb – nhiệt độ trung bình của khói, K; Tktb = tktb + 273 = 473 + 273 = 746K Twtb – nhiệt độ trung bình của vách ống Twtb = twtb + 273 = 337 + 273 = 610K e - độ đen qui dẫn giữa khói và vách ống. e = ek - độ đen của khói ek = eCO2 + b.eH2O + Chiều dày bức xạ hiệu quả của khói Shq Shq = 1,08.dn. [7] Shq = 1,08.0,06. + Các tích số M MCO2 = PCO2. Shq = 0,0908.0,095= 0,0086at.m ; MH2O = PH2O. Shq = 0,1702.0,095= 0,162 at.m ; Với PCo2 = 0,0908 at, PH2O = 0,1702 at. Từ các giá trị ttbk = 4730C, MCO2 = 0,0086 at.m, MH2O = 0,0162 at.m Xác định được: Độ đen của khí cacbonic eCO2 = 0,012; Độ đen của hơi nước eH2O = 0,035 Hệ số hiệu chỉnh b = 1,13 ek= 0,012 + 1,13.0,035 = 0,052 ew - độ đen của vật liệu thành ống, ống làm bằng kim loại ew = 0,8 e = = 0,051 Do đó abx = 5,67.0,051 Hệ số trao đổi nhiệt từ khói tới bề mặt ngoài ống. akk = ađl + abx = 53,1 + 3,64 = 56,65 W/m2K b. Xác định hệ số toả nhiệt của không khí ekk Không khí gồm chủ yếu các khí hai phân tử nên hầu như không có trao đổi nhiệt bức xạ. Vì vậy chỉ có trao đổi nhiệt bằng đối lưu akk = adl, W/m2K. Không khí chuyển động trong các ống có đường kính dt = 0,053m, ở nhiệt độ ttbkk = 2000C có các thông số vật lý. u = 34,85.10-6m2/s ; Prf = 0,68 ; l = 3,93.10 -2W/mK Tốc độ chuyển động thực của không khí wkk = w0kk(1+ )= 12(1+) = 20,79m/s Ref = Ref > 104, dòng không khí chảy rối Nuf = 0,018Ref0,8 .el.eR Trong đó : eR : Hệ số hiệu chỉnh tính đến độ cong của ống Vì ống thẳng nên eR = 1 el: Hệ số hiệu chỉnh tính đến chiều dài ống. Giá trị H0 chưa có, nhưng chiều cao của thiết bị trao đổi nhiệt phải đủ lớn tương xứng với chiều cao của cống khói. Do vậy lấy H0 = 1,7m. Với = 32; Ref = 27356 ta có el = 1,05 Nuf = 0,018.273560,8. 1,05.1= 69 akk= adl = c. Xác định số truyền nhiệt kl = Do có sự bám bẩn của khói ở bề mặt phía ngoài của ống nếu sự truyền nhiệt có bị giảm đi. Coi sự giảm đi này là 10%. Vậy hệ số truyền nhiệt thực tế của thiết bị nung gió là. k1 = 0,9. 4,33 = 3,9 W/mK. 5.2.9. Tính độ chênh nhiệt độ trung bình giữa khói và không khí Dth Dth = eDt. Dt, 0C Dt = Trong đó: Dtd: độ chênh lệch độ giữa khói và không khí ở đầu thiết bị nung gió Dtd = t’k – t’’kk = 620 – 326 = 2940C Dtc = t’’k – t’kk = 380 - 20 = 3600C Dt = eDt: hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào các thông số R và P. trong thiết bị nung gió, khói và không khí chuyển động trực giao, ngược chiều. R = P = Từ R = 0,82 ; P = 0,6 xác định được eDt = 0,93 Dth = 0,93.326 = 3030C 5.2.10. Xác định chiều dài ống dẫn không khí và chiều dài của một đoạn ống. a. Tính tổng chiều dài của ống dẫn không khí Qkk = kt.Dth.L L = Trong đó Qkk : - lượng nhiệt cần để nung nóng không khí ; Qkk = 3931138 W kt – hệ số truyền nhiệt thực của thiết bị : kt = 3,9 W/mK L = b. Tính chiều dài của một đoạn ống Theo cấu trúc của thiết bị nung gió ta có số đoạn ống là 300.4 = 1200, vì vậy mỗi đoạn ống có chiều dài H0 = 5.2.11. Kích thước của thiết bị thông gió a. Chiều dài của thiết bị nung gió L = (N.n2 – 1) S2 + 2.a, m Trong đó: N: số chùm ống nằm dọc theo chiều chuyển động của khói; N = 4. n2 : Số dãy ống theo chiều chuyển động của khói trong một chùm ống n2 = 15 S2 bước ống dọc S2 = 0,0845 m. a: khoảng cách từ miệng khói vào hàng ống đầu tiên a = 0,09. L = (4.15-1) .0,09 + 2. 0,09 = 5,5m b. Chiều rộng của thiết bị nung gió B = (n1 – 1).S1 + 2.b,m Trong đó: n1: số dãy nằm vuông góc với chiều chuyển động của khói n1 = 20. S1: Bước ống ngang; S1 = 0,09m b: bề rộng cấu tạo theo chiều ngang của thiết bị nung gió b = 0,045 m B = (20-1).0,09 + 2. 0,045 = 1,8m c. Chiều cao thiết bị nung gió H = H0 + hg + hd Trong đó: H0: Chiều dài của một đoạn ống dẫn không khí, H0= 2,77m; hg : chiều cao của hộp góp gió. Chọn hg = 0,2m; hd: chiều cao đầu dẫn không khí vào và ra; Chọn hd = 0,55m H = 2,77 + 0,2 + 0,55 = 3,52 m d. Kích thước miệng gió vào và ra , m Trong đó: V0kk: lưu lượng không khí qua thiết bị nung gió: V0kk= 29156 m3/h. w: Tốc độ không khí đi vào, ra tại miệng gió Tại miệng gió vào w = 10m/s, tại miệng gió ra w = 6m/s 5.1.12. Kiểm tra nhiệt độ cực đại của thành ống Đã biết ak = 56,65; akk = 48,2; t’’kk = 380 0C; t’’k = 326 0C 5.3. Tính tổn thất áp suất trong thiết bị nung gió 5.3.1. Tổn thất áp suất của khói hk hk = 9,8.k.C (m+1), N/m2 Trong đó: k: Hệ số tổn thất, phụ thuộc vào nhiệt độ trung bình của khói và tốc độ của khói wk = 5,5 m/s, từ đó k = 0,2 [1] C: hệ số hiệu chỉnh,C = js1 .jS2 .jd . jt js1: hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc Với có jS1 = 0,9; js2= 1,2; jd = 1,1; jt= 0,95. C = 0,9.1,2.1,1.0,95 = 1,13 m: Tổng số ống mà khói đi qua; m = 20.4 = 80 dáy ống hk = 9,8.0,2.1,13. (80+1) = 179,4 N/m2 5.3.2. Tổn thất áp suất của không khí hkk hkk = hms + hcb + hhh Trong đó: hms : tổn thất áp suất do ma sát hcb: tổn thất áp suất cục bộ hhh: Tổn thất áp suất hình học Tổn thất áp suất hình học được tính cho hai nhịp ống đi lên và hai nhịp ống đi xuống có giá trị bằng nhau nhưng ngược dấu nên tổn thất áp suất hình học bằng không. a. Tổn thất áp suất do ma sát hms = m., N/m2 Trong đó: m: Hệ số ma sát, ống nhẵn bằng kim loại m = 0,035 w0kk: Tốc độ không khí đi trong ống, w0kk = 10m/s; r0kk: khối lượng riêng của không khí ở điều kiện tiêu chuẩn r0kk = 1,293 kg/m3 : nhiệt độ trung bình của không khí trong thiết bị nung gió, = 2000C L0 : chiều dài đường đi của không khí, L0 ằ 4.H0 = 4.2,77 = 11,08m; dt : Đường kính trong của ống dẫn không khí, dt = 0,053 m. hms = 0,035. b. Tổn thất áp suất cục bộ = 4. 1.= 400N/m2 Trong đó: n1: Số lần không khí đi vào ống; n1 = 4; k1: hệ số tổn thất; k1 = 1; nhiệt độ không khí vào thiết bị; = 4. 1.= 400N/m2 N/m2 Trong đó: w0kk: Vận tốc không khí tại hộp gió; chọn w0kk = 4m/s; k2: Hệ số tổn thất; k2 = p. (v-1) p – số lần đổi chiều chuyển động ở hộp gió; p = 6 (6 lần đổi chiều 900) v – số kênh không khí đi qua; v = 4 k2 = 6.(4-1) = 18 - Tổn thất cực bộ khi không khí ra khỏi các ống N/m2 Trong đó n2: số lần không khí đi vào ống; n2= 4 k3 – hệ số tổn thất đột mở; k3 = (1+)2; f – tiết diện một ống dẫn không khí, m2 F – tiết diện ngang đầu ra của đường ống dẫn không khí,m2 Vì f << F nên coi k3= 1 Tckk – nhiệt độ không khí ra khỏi thiết bị nung gió; tckk = 3800C - Tổn thất cục bộ tại đầu vào của thiết bị nung gió Trong đó: wkk – tốc độ không khí tại miệng vào, wkk = wvkk = 10m/s k4 – hệ số tổn thất cục bộ, phụ thuộc tỷ số và góc mở a; F1 – tiện ống dẫn không khí vào,m3 F2 – tiện ống dẫn không khí sau khi mở , m3 Với = 0,236 và a = 450, ta có k4 = 0,5. sin450 (1 -) = 0,5.sin450 (1- 0,236) = 0,27 - Tổn thất cục bộ tại đầu ra của thiết bị nung gió Trong đó k5: hệ số tổn thất cục bộ, phụ thuộc các đại lượng: với = 0,45; a = 450 , được tính theo công thức k5 = 0,5.(1-) = 0,5 (1-0,45) = 0,28. Do vậy Tổng tổn thất cục bộ hcb = hcb = 1647 N/m3 Vậy tổn thất áp suất của không khí hkk = 1647 + 820 = 2467 N/m3 Tổn thất áp suất trong thiết bị nung gió được trình bày trong bảng 5.2.  Bảng 5.2. Tổn thất áp suất trong thiết bị nung gió TT Các loại tổn thất áp suất Ký hiệu Giá trị N/m2 1 Tổn thất cục bộ khi không khí vào các ống 400 2 Tổn thất cục bộ khi không khí đổi chiều chuyểnđộng 1800 ở hộp gió 323 3 Tổn thất cục bộ khi không khí ra khỏi các ống 890 4 Tổn thất cục bộ tại đầu vào của thiết bị nung gió 19 5 Tổn thất cục bộ tại đầu ra của thiết bị nung gió 15 6 Tổn thất áp suất ma sát hms 820 7 Tổng tổn thất áp suất của không khí hkk