Thiết kế lò nung liên tục để nung thép cán

] 0C]. Nên chuẩn bị chính xác là Bi = Từ Bi= 0,191 và =0,423 tra giản đồ hình 27[1] ta được F0 = 4,15 :với Fo=4,15 và Bi =0,191 tra giản đồ hình 28[1] ta có =0,5 Vậy nhiệt độ tâm chính xác của phôi thép cuối giai đoạn sấy được xác định theo công thức sau ; tt2 = tktb-(tktb-tkđ) = 1025-0,5(1025-20)=522,50C - Nhiệt độ trung bình của phôi thép (theo chiều dày ) cuối vùng sấy 2.2.3.6 Hệ số truyền nhiệt độ a (m2/h) trong vùng sấy Hệ số truyền nhiệt độ được xác định theo công thức : Trong đó : : Khối lượng riêng của thép = 7800[kg/m3] CP: Tỷ nhiệt của thép xác định theo công thức sau ; [kj/kg.k] Trong đó tklđ , tckl Nhiệt độ trung bình của phôi đầu vùng sấy và cuối vùng sấy . tklđ = 200C tckl =548,3330C Tra bảng 37[1] và dùng phương pháp nội suy ta có i20 = 9,4 [kj/kg.0C] i548,333 = i600 - i548,333 = 300,573 [kj/kg] Vậy 2.2.3.7 Thời gian nung vật trong vùng sấy (TS) Từ tiêu chuẩn = 2.2.4.Tính thời gian nung phôi trong vùng nung ( [h] ) - Nhiệt độ trung bình của khí lò - Ta đã chọn tk2= tk3 = 1350 0C. do đó tktb =13500C Nhiệt độ trung bình của bề mặt phôi trong giai đoạn nung tmtb = tm2 +( tm3 –tm2) Trong đó : tm2 =6000C , tm3 = 12000C. tmtb =600+(1200-600)=10000C Xác định độ đen của khí lò Độ đen của khí lòđược xác định theo công thức sau . . Ta có %co2 = 14,316%Pco2=0,143116[ođ] %h20 =5,349% Ph2o=0,05349[ođ] _Chiều dày có hiệu của lớp khí bức xạ Shq = [m] Shq == 1,975[m] Tích số M Mco2 =Pco2.Shq=0,14316.1,957=0,280[at.m] Mh2o=PH2o.Shq=0,05349.1,957=0,105[at.m] với nhiệt độ trung bình của sản phẩm cháy tktb =13500C[at.m] và tích số Mco2= 0,280[at.m] MH2o=0,105[at.m] Theo các giản đồ 24,25 và 26 ta tra được co2 =0,1 h20 =0,075 =1,02 Vậy k=co2+ .H20=0,1+1,02.0,075=0,1765 2.2.4.2.Hệ số bức xạ quy dẫn - độ phát triển của trường lò Độ phát triển của trường lò được xác định theo công thức . hệ số bức xạ qui dẫn . Cqd = Cqd =0,8.5,67.. Cqd =2,409 [w/m2.k4]. 2.2.4.3. Hệ số trao đổi nhịêt tổng cộng - Hệ số trao đổi nhiệt tổng cộng được xác định theo công thức ở nhiệt độ cao có thể coi = 0,1 do đó hệ số bức xạ tổng cộng sẽ là: =1,1 Hệ số trao đổi nhiệt bức xạ được xác định theo công thức sau: [W/m2.K] Trong đó : T1 Nhiệt độ trung bình của sản phẩm cháy trong vùng nung [K] T2 Nhiệt độ ttrung bình của bề mặt phôi trong giai đoạn nung [K] [w/m2.K] Các tiêu chuẩn nhiệt độ và nhiệt độ tâm phôi cuối giai đoạn nung Tiêu chuẩn nhiệt độ bề mặt phôi nung : - Tiêu chuẩn Bi (sơ bộ) Trong đó : = 296,824 St = 0,11 [m] Tính : Tra đồ thị hình 2.1 và dùng phương pháp nội suy ta có = [W/m.K] Vậy Bi = = Từ giá trị và Bi =0,677 Theo giản đồ hình 27[1] ta có F0 =2,4 ; Từ giá trị Bi =0,677 và F0=2,4 theo giản đồ 28[1] ta có Vậy nhiệt độ tâm phôi sơ bộ cuối giai đoạn nung là. tt3(sb) = tktb -(tktb-tt2) = 1350-0,28(1350-522,5)=1118,30C tt3(sb) =1118,30C Hệ số dẫn nhiệt trung bình chính xác của kim loại trong vùng nung tra đồ thị hình 2.1 Và dùng phương pháp nội suy ta có . 1118,3 = 1000- Vậy --Tiêu chuẩn Bi chính xác Bi= Từ Bi =0,687và Theo giản đồ hình 27[1] ta có F0=2,4 với F0=2,4 và Bi=0,687 theo giản đồ hình 28[1] tra được Vậy nhiệt độ chính xác tâm phôi cuối giai đoạn nung là : Nhiệt độ trung bình của phôi thép (theo chiều dày ) cuối vùng nung Hệ số dẫn nhiệt độ a [m2/h] trong vùng nung - Hệ số nhiệt độ được tính theo công thức sau : [m2/h] Trong đó : tklc : Nhiệt độ trung bình của phôi thép cuối vùng nung tđkl : Nhiệt độ trung bình của phôi thép đầu vùng nung i2 , i1 Entapy của thép ứng với nhiệt độ tklc tđkl Dựa vào bảng 37[1] và dùng phương pháp nội suy ta được Vậy Thời gian nung vật trong vùng nung [Tn] Từ tiêu chuẩn =2,4 Tính thời gian đồng đều nhiệt độ ([h]) - Nhiệt độ bề mặt vật nung ở giai đoạn đoòng đều nhiệt (đồng nhiệt) tm4=tm3=12000C -Nhiệt độ tâm vật nung cuối giai đoạn đồng nhiệt tt4=1183,50C -Tính mức độ đồng nhiệt Mức độ đồng nhiệt được xác định theo công thức: Căn cứ mức đồng nhiệt và theo giản đồ hình 33[1] ta có được tiêu chuẩn Fủiê. F0=0,45 2.2.5.1 Hệ số dẫn nhiệt độ -Hệ số dẫn nhiệt trung bình. Dựa vào đồ thị hình 2.1 và bằng phương pháp nội suy ta có Vậy Nhiệt độ trung bình của phôi thép trong giai đoạn đồng nhiệt Trong đó tklđ = tckl(nung) = 1140,016[0C] tklc (đồng nhiệt) Nhiệt độ trung bình của phôi thép cuối vùng đồng nhiệt tklc(đn) = t4t+(ttm – tt4) = 1183,5 +(1200 – 1183,5) = 11890C tklc(đn) = 1189[0C] Vậy = Hệ số dẫn nhiệt [m2/h] CP Nhiệt dung riêng trung bình của thép ở vùng đồng nhiệt CP = itb Entanpy của thép ở nhiệt độ trung bình ttb=1164,508 0C Tra bảng 37[1] và bằng phương pháp nội suy ta được Vậy Thời gian đồng nhiệt . Từ tiêu chuẩn Furiê Để hoàn thiện quá trình chuyển hoá về tổ chức của kim loại thông thường thời gian giữ nhiệt gấp đôi thời gian đồng nhiệt giữa mặt và tâm vật do đó thời gian giữ nhiệt là: 2.3.tổng thời gian nung phôi trong lò là . 2.4.Xác định chiều dài của lò -- Một lò có cấu trúc hợp lí cần phải bảo đảm tỷ lệ 2.4.1. Chiều dài có hiệu của vùng sấy được tính theo công thức Trong đó : b : Chiều rộng của phôi b = 0,11 P : năng suất của lò P = 9 t/h = 9000kg/h : thời gian nung phôi trong cùng sấy = 1,091 [h] n : số dãy phôi n = 1 g ; khối lượng của một phôi [kg/phôi] Vậy = Chiều dài thực tế của vùng sấy : [m] Trong đó Lsch – Chiều dài có hiệu của vùng sấy [m] lK - Chiều dài có tiết diện của kênh khói [m] Do nung phôi một mặt cho nên chiều dài thực tế của vùng sấy chính là chiều dài có hiệu của vùng sấy 2.4.2 Chiều dài vùng nung 2.4.3 Chiều dài vùng đồng nhiệt - Chiều dài có hiệu của vùng đồng nhiệt Chiều dài thực tế vùng đồng nhiệt được lấy dư thêm 0,9m để duy trì sự cháy ổn định từ các mỏ đốt 2.4.4. Chiều dài thực tế của lò . vậy Ta có Vậy thoả mãn với cấu trúc của lò . Các kết quả tính toán . Các kích thước cơ bản của lò và thời gian nung được trình bày trong bảng sau : Đại lượng Vùng Sấy Vùng nung Vùng đồng nhiệt Toàn lò Chiều ngang B [m] 2,900 2,900 2,900 - Chiều cao thực H[m] 0,874 1,850 1,097 - Chiều dài thực L[m] 4,768 4,532 2,429 11,729 Thời gian [h] 1,091 1,037 0,350 2,478 Chương 3 Tính cân bằng nhiệt xác định lượng dầu tiêu hao 3.1 Cấu trúc của lò 3.1.1 Kích thước nội hình lò - Kích thước cơ bản của lò được trình bày trong bảng sau : Bảng 3.1 Các kích thước nội hình lò Các vùng làm việc Các kích thước nội hình lò Chiều dài L [mm] Chiều rộng B [mm] Chiều caoH[mm] Vùng sấy 4768 2900 874 Vùng nung 4532 2900 1850 Vùng đồng nhiệt 2429 2900 1097 11729 3.1.2 Chọn vật liệu và kích thước thể xây - Chọn vật liêu xây lò Khi chon vật liệu chịu lửa để xây lò phải căn cứ vào nhiệm vụ của lò (lò nung , lò sấy) đặc điểm làm việc của lò (ổn định hay không ổn định ). Nhiệt độ làm việc và tính chất của môi trường lò . - Các loại vật liệu xây lò đảm bảo những yêu cầu nêu trên được trình bày trong bảng dưới đây (bảng 3.2) Lò nung liên tục có chế độ nhiệt và chế độ nhiệt ổn định . Vì vậy lò nung liên tục không có tổn thất nhiệt do tích nhiệt cho tường lò (Trừ trường hợp lò làm việc lần đầu hoặc làm việc trở lại sau một thời gian nghỉ ) Để giảm tổn thất nhiệt do dẫn nhiệt qua tường lò , người ta có xu hướng tăng chiều dày tường lò khi vật liệu đã được chọn thích hợp Thể Xây Lớp chịu nóng Vật liệu Chiều dày [mm] Lớp cách nhiệt Vật liệu Chiều dày [mm] Chiều dày chung [mm] Tường Lò Điatômít 232 Samốt A 232 sSamốtnhẹ 115 579 Nóc Lò Samốt A 232 Điatômít 115 347 Vùng Sấy ĐáY Lò Vùng nung Vùng Đồng Nhiệt Samốt C 115 Samốt C 115 Samốt A 67 Samốt A 67 Samốt C 115 Samốt C 115 Samốt A 67 Samốt A 67 Samốt C 115 Samốt C 115 Samốt A 67 Samốt A 67 Gạch đỏ 232 Gạch đỏ 232 Gạch đỏ 232 596 596 596 3.1.3 Kích thước ngoại hình lò Dựa vào kích thước nội hình lò , kích thước thể xây khoảng cách cửa ra liệu đến cuối lò ta xác định được kích thước ngoại hình lò, các kích thước ngoại hình lò được trình bày trong bảng 3.3 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 lò Ký hiệu Lng Lng Lng Lồ Hng Hng Hng Bng Giá trị [mm] 5347 4532 3008 12887 1927 2903 2150 3479 Bảng 3.3 Kích thước ngoại hình lò 3.2. Tính cân bằng nhiệt 3.2.1. Các khoản thu nhiệt lượng: 3.2.1.1. Nhiệt lượng do đốt cháy dầu FO: Qc=0,28.B.Qt [W] Trong đó : B : Lượng tiêu hao dầu FO [kg/h] Qt : Nhiệt trị thấp của dầu FO : Qt = 35647,5 [kJ/kg] 0,28 : Hệ số chuyển đổi đơn vị Qc=0,28.B. Q1=0,28.B. 35647,5 =9981,3B [W] 3.2.1.2. Nhiệt lượng do không khí nóng mang vào Không khí được nung nóng sẽ mang vào lò một lượng nhiệt: Qkk=0,28.Ckk.tkk.Ln.f.B [W] Trong đó : Ckk.tkk=ikk : Entanpy của không khí ẩm ở nhiệt độ tkk=350 [°C] Tra bảng , ta có ikk=463,75 [kJ/m3] Ln : Lượng không khí thực tế cần để đốt 1 kg dầu FO Ln =11,206 [m3/kg] f : Tỷ lệ nung trước không khí (f = 1 vì nung 100% không khí ) . Qkk = 0,28.463,75.11,206.1.B =1455,099B [W] 3.2.1.3. Nhiệt lượng do nung trước dầu FO Theo bàI ra, dầu FO được nung trước 100% tới nhiệt độ tdầu=1100C Qdầu=0,28.Cdầu.tdầu.B [W] Trong đó: Cdầu: Nhiệt dung riêng của dầu FO; Cdầu= 2,17 [kJ/kg.K] . tdầu: Nhiệt độ nung trước của dầu FO; tdầu=110 [ 0C] Qdầu=0,28.2,17.110.B =66,836.B [W] 3.2.1.4. 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 . Đối với lò nhiệt luyện : a = 0,005 0,01 Đối với lò nung cán, rèn : a = 0,010,03 : Lờy a =0,02 q: Lượng nhiệt toả ra khi 1 kg sắt (Fe) bị oxy hoá ; q=5650[kJ/kg] P: Năng suất lò ; P=9000[kg/h] Qtoả=0,28.0,02.5650.9000=284760[W] 3.2.2. Các khoản chi nhiệt lượng: 3.2.2.1. Nhiệt lượng dùng để nung kim loại: Q1=0,28.P.(ic - id) [W] Trong đó : P: Năng suất lò; P=9000[kg/h] ic,id: Entanpy của thép trước và sau khi nung iđ= i20=9,4[kJ/kg] ic= i1164,508=789,478[kj/kg] Q1=0,28.9000.(789,478 - 9,4) = 1965796,56[W] 3.2.2.2. Lượng nhiệt tổn thất do đốt cháy không hoàn toàn hoá học Khi đốt nhiên liệu có ngọn lửa lớn thường trong sản phẩm hay ra khỏi lò còn một lượng khí CO và H2 chưa cháy hết do đó tạo lên tổn thất Q2 =0,28.p.g.B.Vn[W] Trong đó : p =0,005 0,03 lấy dựa vào thiết bị đốt nhiên liệu mỏ đốt càng hoàn hảo thì giá trị p càng nhỏ . Lò dùng mỏ phun thấp áp nên chon p =0,02 g : Nhiệt trị trung bình của các khí CO và H2; g = 12150 [kJ/m3] Vn: Lượng sản phẩm cháy thực tế sinh ra khi đốt cháy 1 kg dầu FO Vn=11,603[m3/kg] Q2 =0,28.0,02.12150.B.11,603 = 789,468.B[W] 3.2.2.3. Lượng nhiệt tổn thất do đốt cháy không hoàn toàn cơ học Q3=0,28.K.Qt.B[W] Trong đó : Qt : Nhiệt trị thấp của dầu FO ; Qdt =35647,5[kJ/kg] K: Hệ số mất mát do cháy không hoàn toàn cơ học Với nhiên liệu lỏng : K=0,01 Q3=0,28.0,01.35647,5.B = 99,813.B[W] 3.2.2.4. Lượng nhiệt tổn thất do dẫn nhiệt qua các thể xây lò : a) Tổn thất do dẫn nhiệt qua tường lò: (Qsấytường; Qnungtường; Qđồngnhiệt tường) Lượng nhiệt mất do dẫn nhiệt qua tường lò của mỗi vùng được tính theo công thức sau Qtường=.Ftường [W] Trong đó : tWtrong: Nhiệt độ mặt trong của tường lò [°C]. Giá trị này thường nhỏ hơn giá trị của sản phẩm cháy (tktb) khoảng 50 [°C] tWngoài: Nhiệt độ mặt ngoài của tường lò [°C]. tWngoài trong khoảng (30 450C) lấy tWngoài=45 0C di : Chiều dày của lớp tường thứ i [m]. Ftường: Diện tích bề mặt ngoài tường lò [m2] α : Hệ số truyền nhiệt đối lưu, thường α=11,63[W/m2] α = 0,05 li : Hệ số dẫn nhiệt của lớp vật liệu thứ i t[0C] =232 [mm] Hình 3.2: Các lớp tường lò Theo bảng phụ lục IX [2] ta có Nhiệt độ trung bình của các lớp đối với tường lò được xác định theo công thức: ttb2= ttb1= ttb3= Trong đó : tKK: Nhiệt độ của không khí bao quanh lò ;tKK=20[°C] ttb1: Nhiệt độ trung bình của lớp trong [°C] ttb2: Nhiệt độ trung bình của lớp giữa [°C] ttb3: Nhiệt độ trung bình của lớp ngoài [°C] Các kết quả tính toán được ghi trong bảng 3.4 b) Tổn thất nhiệt qua nóc lò: (Qsấynóc, Qnungnóc, Qđồngnhiệtnóc) Tổn thất nhiệt qua nóc của lò nung cũng được tính cho từng vùng , vùng sấy vùng nung vùng đồng nhiệt Tổn thất nhiệt qua nóc của lò được tính theo công thức sau: Qnóc = [W] Trong đó: tWtrong: Nhiệt độ mặt trong của nóc lò [°C]. tWngoài: Nhiệt độ mặt ngoài của nóc lò [°C]. li : Hệ số dẫn nhiệt của lớp vật liệu thứ i li phụ thuộc vào vật liệu và nhiệt độ trung bình của lớp thứ i. l: Chiều dài nóc ứng với mỗi vùng (m) : góc ở tâm vòm lấy = 600 Ta có D1=2R1=2.2,9= 5,8(m) (R1=B lò) D2=2R2=2(2,9+0,232)=6,264(m) D3=2R3=2(2,9 + 0,232 + 0,115)=6,494 Fnóc: Diện tích nóc lò (m2) Fnóc=(2.P.R3)..l=(2.P.R2)..l=.P.R3.l Tổn thất dẫn nhiệt qua nóc của lò Qnóc= Các kết quả tính toán được trình bày ở bảng 3.5 Bảng 3.4: Các thông số và kết quả tính toán hệ dẫn nhiệt qua tường lò Những thông số cơ bản Giá trị các thông số ở mỗi vùng lò Vùng sấy Vùng nung Vùng đồng nhiệt tkk [°C] 20 20 20 tktb [°C] 1025 1350 1325 twtrong [°C] 975 1300 1275 twngoài [°C] 45 45 45 ttb1 [°C] 736 980 962 ttb2 [°C] 497 660 648 ttb3 [°C] 258 340 334 l1 [W/m.K] 1,049 1,105 1,101 l2 [W/m.K] 0,994 1,031 1,029 l3 [W/m.K] 0,939 0,958 0,956 d1 [m] 0,232 0,232 0,232 d2 [m] 0,232 0,232 0,232 d3 [m] 0,115 0,115 0,115 Ftường [m2] 20 26 13 Qtường [W] 29663,457 53932,034 26365,601 Qtuong[W] 109961,092 Bảng 3.5: Các thông số và kết quả tính toán dẫn nhiệt qua nóc lò Những 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 ttbk[0C] 1025 1350 1325 twtrong [°C] 975 1300 1275 twngoài [°C] 45 45 45 ttb1 [°C] 497 660 648 ttb2 [°C] 736 980 962 ttb3 [°C] 258 340 334 l1 [W/m.K] 1,049 1,105 1,101 l2 [W/m.K] 1,049 1,105 1,101 D1 5,8 5,8 5,8 D2 6,264 6 264 6,264 D3 6,494 6,494 6,494 [độ] 60 60 60 l[m] 5,347 4,532 3,008 Fnóc[m2] 19,678 15,409 10,227 Qnóc[W] 70978,416 182516,542 118297,778 Qnóc[W] 371792,736 Tổn thất nhiệt qua đáy lò: Trong tính toán tổn thất nhiệt ở đáy lò Do đáy lò được xây trực tiếp trên nền móng nên khó xác định nhiệt độ đáy lò do đó người ta thường xác định lượng nhiệt tổn thất qua đáy lò theo những số liệu thực nghiệm Qđáy= (0,1502)Qtường lấy Qđáy= 0,2.Qtường = 0,2.109961,092 = 21992,218[W] Qđáy= 21992,218[W] Do đó lượng nhiệt tổn thất do dẫn nhiệt qua tường lò , nóc lò , đáy lò Q4 = Qt4 + Qn4 + Qđ4 Q4 = 109961,092+371792,736+21992,218=503746,046 [W] 3.2.2.5.Lượng nhiệt tổn thất do bức xạ qua cửa lò khi mở cửa: Trong khi làm việc cửa lò có lúc mở hoàn toàn hoặc mở một phần để thao tác ra vào liệu , điều chỉnh phôi nung hay mở cửâ quan sát để kiểm tra tình trạng vật nung trong lò . Mỗi lần mở như vậy sẽ mất lượng nhiệt nhất định lượng nhiệt mất này được xác định theo công thức : Q5= C0.. F.f.y.Z [W] Trong đó: C0: Hệ số bức xạ; C0=5,67 [W/m2.K4] Tk : Nhiệt đó trung bình của sản phẩm cháy ở vùng có cửa [°K] F: Diện tích phần mở [m2]; F = 0,14.2,6=0,364[m2] y: Hệ số thời gian mở cửa f : Hệ số chắn . xác định theo chiều dày của tường và kích thước cửa mở a ) Lượng nhiệt tổn thất qua cửa vào liệu Lượng nhiệt này được tính theo công thức: Qcửa vào = [W] Do cửa vào phôi thường xuyên nên y=1 Z=1 do chỉ có một cửa vào phôi f = 0,45 b) Lượng nhiệt tổn thất qua cửa vào liệu : Qcửa ra= C0.. F.f.y.Z [W] Trong đó : C0=5,67 [W/m2.K4] F = 0,4.0,2=0,08[m2] ra phôI cạnh lò f=0,38 Z=1 y = Giả thiết rằng thời gian mở cửa một lần là t=20 (s) Số lần mở cửa trong 1h là N lần. N được tính theo công thức N=[lần] P: Công suất của lò; P= 9000[kg/h] g: khối lượng một phôi [kg/1 phôi] : g =226,512 N === 39,73 [lần] y = =0,22 Qcửa ra =5,67.. 0,072. 0,52. 0,22.1 = 2856,278[W] Vậy tổng tổn thất qua các cửa là: Q5 = Qcửa vào+ Qcửa ra= 8324,311+2856,278=11180,589[W] Q5 = 11180,589[W] 3.2.2.6. Lượng nhiệt tổn thất do lọt sản phẩm cháy khi mở cửa: Thông thường trong lò có áp suất lớn hơn áp suất khí quyển vì vậy khi mở cửa lò có một lượng khí lò qua cửa mở ra ngoài a). Lượng nhiệt tổn thất do sản phẩm cháy khi mở cửa vào liệu: Lượng nhiệt này được xác định theo công thức sau; Qlọt= 0,28.Ck..tk.V0.y [W] Trong đó : Ck.tk=ik: Entanpi của sản phẩm cháy tại vùng mở cửa với tksấy= 700[0C] ; ik =960,75[kJ/m3] y: Hệ số thời gian mở cửa; y = 0,44 V0: Lượng sản phẩm cháy lọt qua cửa khi mở cửa V0=.3600 Vt: Lượng khí lọt qua cửa nằm Vt = m.H.B. rkk: Khối lượng riêng của không khí ở điều kiện môi trường tkk=20[°C] rkk==1,205 [kg/m3] rk: Khối lượng riêng của không khí ở điều nhiệt độ nơi mở cửa rk = = 0,372 [kg/m3] m: Hệ số lưu lượng phụ thuộc vào chiều dày của tường lò và kích thước của cửa Do (chiều dày của tường lò ) =3,52 m=0,62 Vt=0,62.0,14.2,6.= 0,559[m3/s] [m3tc/h] Qlọt= 0,28.960,75.564,63.0,44 =66832,091W] b) Lượng nhiệt tổn thất do sản phẩm cháy khi mở cửa vào liệu Qlọt 2 = 0,28. Ck..tk.V0.y [W] Tương tự ta có: Ck.tk=ik =1879,27 với tđn=1300 y = 0,44 ; H = 0,18[m] ; B = 0,4[m] ; g = 9,81[m/s2] ; m=0,62 ; Vt= 0,125[m3/s] ; V0= 78,099[m3/h] Vậy: Qlọt 2= 0,28.1879,27.78,099.0,44=18081,954[W] Vậy tổng tổn thất nhiệt do lọt sản phẩm cháy qua cửa là: Q6 = Qlọt 1+ Qlọt 2 =66832,091+18081,954=84914,045[W] Q6 = 84914,045 [W] 3.2.2.7. Lượng nhiệt tổn thất do sản phẩm cháy qua kênh khói ra ống khói : Sản phẩm cháy qua kênh khói ra ống khói có nhiệt độ tương đối cao vì vậy gây ra tổn thất nhiệt: Q7 = 0,28.Ck.tk.( B.Vn - ồV0.y ) Trong đó : Ck.tk = ik: Entanpi của sản phẩm cháy ở nhiệt độ ra khỏi lò [kJ/m3] tk : Nhiệt độ khí lò lúc đi vào kênh khói (đầu vùng sấy( tk=700 ) vậy ik= i700=960,75 [kJ/m3] Vn: Lượng sản phẩm cháy tạo ra khi đốt cháy 1kg dầu FO: Vn =11,603 [m3/kg] ồV0.y: Tổng sản phẩm cháy đã lọt qua các cửa ồV0.y = 564,630.0,44+78,099.0,44 =281,04 [m3/h] Q7 = 0,28.960,75 (B.11,603 – 281,04)[W] Q7 = 3121,323.B – 75602,57 [W] 3.3.Tính lượng tiêu hao dầu FO và các thông số nhiệt đặc trưng của lò 3.3.1. Lượng tiêu hao dầu FO Trên cơ sở cân bằng lượng nhiệt thu bằng nhiệt chi của lò ta xác định được lượng tiêu hao dầu FO ồQthu = ồQchi ồQthu = Qc + Qkk+Qnl+Qt = 9981,3B + 1455,099B + 66,836B + 284760 = 11503,235B + 284760 ồQchi = Q1+ Q2+ Q3+ Q4+ Q5+ Q6+ Q7 ồQchi=1965796,56 + 789,468B + 99,813B + 503746,046 + 11180,589 + 84914,045 + 3121,323B – 75602,57 = 2490034,67 + 4010,604B ồQthu = ồQchi Suy ra : 11503,235B + 284760 = 2490034,67 + 4010,604B Vậy B = 294,325 [kg/h] 3.3.2. Bảng cân bằng nhiệt Trên cơ sở các kết quả tính toán ta lập được bảng cân bằng nhiệt , bảng 3.6. Sai số : d = 3.3.3. Xuất tiêu hao nhiên liệu tiêu chuẩn (b[kg/kg]) b= Trong đó : B: Lượng tiêu hao dầu FO ; B = 294,325[kg/h] Qt:Nhiệt trị thấp của dầu FO ; Qt = 35647,5[kJ/kg] P: Năng suất lò ; P =9000 [kg/h] 29300: Nhiệt trị của nhiên liệu chuẩn b=== 0,039 [kg/kg] 3.3.4. Hệ số sử dụng nhiên liệu có ích hnl hnl=..100[%] Trong đó : Q1: Lượng nhiệt để nung kim loại ;Q1 = 1965796,56[W] Qtỏa: Lượng nhiệt toả ra do phản ứng oxy hóa ; Qtỏa= 284760[W] Qc: Lượng nhiệt toả ra do đốt cháy dầu FO ; Qc= 2937746,123[W] hnl = = 57,22[%] Nhiệt thu Nhiệt chi STT Các khoản thu nhiệt Giá trị Tỷ lệ STT Các khoản chi nhiệt Giá trị Tỷ lệ 1 Nhiệt do đốt cháy dầu FO 2937746,12 80,03 1 Nhiệt để nung kim loại 1965796,56 53,557 2 Nhiệt do nung không khí 428272,013 11,67 2 Nhiệt mất do cháy không hoàn toàn hoá học 232360,169 6,33 3 Nhiệt do nung trước dầu FO 19671,505 0,54 3 Nhiệt mất do cháy không hoàn toàn cơ học 29377,461 0,800 4 Nhiệt toả do các phản ứng ôxy hoá 284760 7,759 4 Nhiệt mất do dẫn qua thể xây lò 503746,046 13,724 5 Nhiệt mất do bức xạ qua cửa khi mở cửa 11180,589 0,304 6 Nhiệt mất do sản phẩm cháy lọt qua cửa 84914,045 2,31 7 Nhiệt mất do sản phẩm cháy đi vào kênh khói 843080,822 22,975 ồLượng nhiệt thu tổng cộng 3670449,641 100 ồLượng nhiệt chi tổng cộng 3670455,692 100 3.3.5. Hệ số sử dụng nhiệt có ích : hci=.100[%] Trong đó : Q1: Lượng nhiệt để nung kim loại ; Q1 = 1965796,56 [W] ồQcấp: Lượng nhiệt cấp cho lò ồQcấp = Qc + Qkk + Qdầu = 2937746,123 + 428272,013 + 19671,505=3385689,641[W] hci = = 49,65[%] 3.3.6. Hệ số sử dụng nhiệt của lò ht ht=.100[%] Trong đó : Qvào: Lượng nhiệt đưa vào lò Qvào = ồQcấp = Qc+ Qkk+ Qdầu=3385689,641[W] Qra: Lượng nhiệt sản phẩm cháy mang theo qua kênh khói ra ống khói Qra = Q7 = 843080,822[W] Vậy ht = .100% = 75,098[%] 3.4. Các kết quả tính toán nhiệt của lò: Các kết quả tính toán nhiệt của lò được trình bày ở bảng Tính toán nhiệt của lò STT Các đại lượng Kí hiệu Giá trị 1 Lượng tiêu hao dầu FO B 294,325 [kg/h] 2 Xuất tiêu hao nhiên liệu tiêu chuẩn b 0,039 [kg/kg] 3 Hệ số sử dụng nhiên liệu có ích hnl 57,22 [%] 4 Hệ số sử dụng nhiệt có ích hci 49,65 [%] 5 Hệ số sử dụng nhiệt của lò ht 75,098 [%] Chương 4 Tính toán mỏ phun dầu FO 4.1 Các số liệu ban đầu 1 ) Khối lượng riêng của dầu ở 20 0C = 1044 [kg/m3] 2) Lượng tiêu hao dầu FO B = 294,325 [kg/h] 3) nhiệt độ nung trước dầu FO tdầu = 110 0C 4) Nhiệt độ nung trước không khí tkk= 350 0C Các kích thước thực tế của các vùng có bố trí mỏ phun (vùng nung và vùng đồng nhiệt) Kích thước nội hình lò vùng nung Vùng đồng nhiệt Chiều cao 1820 [mm] 1097 [mm] Chiều dài 4532[mm] 2429[mm] 4.2 Lực chon kiểu mỏ phun Khi lựa chọn kiểu mỏ phun ta phải xét đến các yếu tố sau : a ) Chiều dài của các vùng định bố trí mỏ phun Theo số liệu thực tế của nội hình lò thì vùng đồng nhiệt và vùng nung có chiều dài đủ lớn để bố trí mỏ phun thấp áp , mỏ phun thấp áp có chiều dài ngon lửa 1,53m b) Độ nhớt của dầu FO Để cháy tốt dầu FO phải được biến bụi tức là phải biến dòng dầu thành các hạt bụi có kích thước nhỏ ở đây ta sử dụng mỏ phun thấp áp nên chất biến bụi là không khí c ) Chọn số lượng và cách bố trí mỏ phun Để bảo đảm cấp nhiệt cho lò cần phải bố trí mỏ phun cho hợp lý với chiều dài của vùng lò . Kích thước của tường lò nơi đặt mỏ đốt giữa các mỏ phun phải có khỏng cách hợp lý lớn hơn đường kính ngọn lửa do đó dưạ trên những phân tích và kích thước của tường lò ta chọn 8 mỏ và chia cho từng vùng như sau: Vùng nung : 6 mỏ chia đều sang hai bên tường lò ( Mỗi bên 3 mỏ) Vùng đồng nhiệt : 2 mỏ 4.3 Tính các kích thước cơ bản của mỏ phun 4.3.1 Tính và chọn các thông số kỹ thuật của không khí nén và dầu FO a ) Công suất của mỏ phun G1= Trong đó N : Số lượng mỏ phun N = 8 B* : Lượng tiêu hao dầu FO cho toàn lò [kg/h] B* = K.B B : Lượng tiêu hao dầu FO ; B =294,325 [kg/h] K : Hệ số dự trữ công suất k = 1,051,1 Chọn K = 1,05 Vậy B* = 1,05.294,325 = 309,041 [kg/h] Vậy công suất mỏ phun G1= = b) Lượng tiêu hao không khí cần thiết để đốt cháy nhiên liệu ở ĐKTC là: Lượng không khí ở nhiệt độ làm việc là. 4.3.2.Tính kích thước của mỏ phun. - Tốc độ chuyển động của không khí ở miệng mỏ phun thấp áp lấy từ 50-80m/s Chọn k=70[m/s] - Tốc độ chuyển động của dầu trong ống từ 0,20,8 [m/s] lấyd=0,6[m/s] -Tốc độ chuyển động của dầu ở miệng mỏ phun từ 25m/s Chọn d=3[m/s] -Tốc độ chuyển động của không khí ở trong ống từ 1015 [m/s] Chọn=12m/s Vậy: Tiết diện ống dẫn không khí ở miệng mỏ phun là. F2==0,0013[m2]=1300 (mm2) Tiết diện miệng ra của ống dẫn nhiên liệu : F1=26,103 (mm2) lấy F1 = 26 (mm2) Đường kính miệng ra của ống dẫn dầu Lấy d1=6 [mm] Đường kính ống dẫn không khí tại miệng phun là Vậy d2 = 41 [mm] Tiết diện của ống dẫn không khí là : F3= Tiết diện của ống dẫn nhiên liệu Đường kính của ống dẫn dầu Lấy d4=13(mm) Đường kính của ống dẫn không khí d3 4.4 Các kết quả tính toán về kích thước của mỏ phun Bảng 4.1 Các kích thước cơ bản của mỏ phun d1[mm] d2[mm] d3[mm] d4[mm] 6 41 106 13 Chương 5 Tính toán cơ học chất khí 5.1 Các số liệu ban đầu - Khối lượng riêng của dầu ở 20 0C Lượng tiêu hao dầu FO B = 294,325 [kg/h] Lượng tiêu hao không khí Ln = 11,206 [m3/kg] Lượng sản phẩm cháy trên một đơn vị nhiên liệu Vn = 11,603 [m3/kg] Nhiệt độ khói vào kênh khói tk = 700 [0C] 5.2 Tính hệ thống thoát khói phần kênh khói và cống khói 5.2.1 Tính kích thước cống khói và kênh khói 5.2.1.1 Lượng khói đi vào kênh khói Vk = B.Vn - V0. B : Lượng tiêu hao nhiên liệu B = 294,325 [kg/h] Vn : Lượng sản phẩm cháy tạo ra khi đốt 1 kg dầu FO Vn = 11,603 [m3/kg] V0. : Tổng lượng khí lò mất mát qua cửa khi mở V0. = 281,04 [m3tc/h] Vậy Vk = 294,325 . 11,603 – 281,04 = 3133,13 [m3tc/h] Vk = 3133,13 [m3/h] Kênh khói Cống khói 2 1 3 4 5 6 I A L1 E F C D B L4 L3 L2 Hình 5.1 Sơ đồ bố trí hệ thống thoát khói 1 Lò 3 . Cống khói 5 . Van khói 2 Kênh khói 4 . Thiết bị trao đổi nhiệt 6 . ống khói 5.1.2.2 Tiết diện kênh khói Trong đó