NHIÊN LIỆU
Cân bằng nhiệt cĩ thể xác định bằng thực nghiệm hoặc tính tốn. Với kết quả tính tốn ta cĩ thể xác định chất lượng làm việc của thiết bị qua các thơng số kinh tế - kỹ thuật, lượng tiêu hao nhiên liệu hoặc cơng suất điện cần cung cấp cho LCN. Các khoản trong cân bằng nhiệt thường được tính tương ứng với một giờ (đối với lị làm việc liên tục) hoặc thời gian của một chu kỳ hay một cơng đoạn quá trình gia cơng (lị bán liên tục), cũng cĩ khi tính tương ứng với đơn vị vật liệu gia cơng.
6.1.TÍNH CÁC KHOẢN CÂN BẰNG NHIỆT 6.1.1. CÁC KHOẢN NHIỆT THU 6.1.1. CÁC KHOẢN NHIỆT THU
6.1.1.1 Nhiệt do cháy nhiên liệu hoặc biến điện năng thành nhiệt năng
-Với các lị nhiên liệu :
QC = B. Qdt, W (6.1)
Trong đĩ : B - lượng nhiên liệu tiêu hao, m3/s ; kg/s; Qdt - nhiệt trị thấp của nhiên liệu, J/m3 ; J/kg
- Với lị điện:
QC = P , W (6.1')
trong đĩ P lă cơng suất của lị, W
6.1.1.2 Nhiệt vật lý do khơng khí được nung nĩng trước
QKK = BLα. CKK. tKK. f, W (6.2)
Trong đĩ: Lα -lượng khơng khí thực tế cần thiết để đốt chây một đơn vị nhiín liệu, m3/kg; m3/m3;
CKK. tKK - entanpi của khơng khí ở nhiệt độđược nung nĩng, J/m3
f - phần khơng khí cần nung nĩng trước ( f=1 khi nung nĩng toăn bộ khơng khí)
Đối với lị điện thì QKK = 0
6.1.1.3 Nhiệt vật lý do nhiín liệu được nung nĩng trước
trong đĩ: Cnl. tnl- entanpi của nhiín liệu ở nhiệt độđược nung nĩng, J/m3
Đối với lị điện vă lị đốt nhiín liệu rắn Qnl = 0
6.1.1.4 Nhiệt lượng do câc phản ứng tỏa nhiệt
Đđy lă nhiệt lượng tỏa ra do oxy hĩa sắt trong câc lị nung kim loại với nhiệt độ cao Qt = 5650.a.P.103 , W (6.4) với : 5650 lă lượng nhiệt tỏa ra do oxy hĩa 1 kg sắt, kJ/kg
a - phần kim loại bị oxy hĩa P - năng suất lị, kg/s
6.1.2 CÁC KHOẢN NHIỆT CHI
6.1.2.1. Nhiệt lượng để nung vật liệu
Q1= P.Cp.(t" - t' ), W (6.5) với : Cpt' vă Cpt" lă entanpi của vật liệu trước vă sau khi nung, J/kg
6.1.2.2 Nhiệt lượng để nung xỉ
Q2 = Gx. Cpx.tx , W (6.6) với : Gx - lượng xỉ tạo thănh, kg/s
Cpx.tx - entanpi của xỉ, J/kg
Nhiệt lượng năy chỉ tính đối với câc lị nấu chảy cĩ lượng xỉ tạo thănh đạt tới 20% khối khối lượng vật liệu
6.1.2.3. Nhiệt lượng mất do câc phản ứng thu nhiệt
Lượng nhiệt năy cĩ chủ yếu trong câc lị nấu chảy do câc quâ trình phđn hĩa đâ vơi, bốc hơi nước trong vật liệu gia cơng, cĩ giâ trịđến 4% tổng câc khoản nhiệt chi ở
câc lị luyện vă lị nấu chảy
6.1.2.4. Nhiệt lượng mất do chây khơng hoăn toăn hĩa học
Q4 = p.B.Vα.12140.103, W (6.7) với : p - phần lượng khí chưa chây, phụ thuộc văo thiết bịđốt nhiín liệu; Vα-lượng sản phẩm chây tạo thănh khi đốt 1 đơn vị nhiín liệu m3/m3 ;m3/kg 12140.103 - nhiệt trị của lượng khí chưa chây ( hỗn hợp CO vă H2), J/m3
Đối với câc lị điện Q4 = 0
6.1.2.5. Nhiệt lượng mất do chây khơng hoăn toăn cơ học
Q5 = k.B.Qdt.103, W (6.8) Với : k -hệ số mất mât do chây khơng hoăn toăn cơ học
6.1.2.6. Nhiệt lượng mất do dẫn nhiệt qua câc thể xđy lị
Q6 = QT6 + Qn6 + Qđ6 , W (6.9) Với : QT
6, Qn6, Qđ6 - lượng nhiệt mất qua tường, nĩc, đây lị, W
6.1.2.7. Lượng nhiệt bức xạ qua cửa vă khe hở
Q7 = Co 4 100⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛Ttblo F φ Ψ, W (6.10) với : Co - hệ số bức xạ của vật đen tuyệt đối; Ttblị - nhiệt độ trung bình của lị, oK F - diện tích phần cửa mở vă khe hở, m2 ; φ - hệ số măng ngăn ; ψ - hệ số thời gian mở cửa ;
6.1.2.8. Lượng nhiệt mất theo khí lị khi mở cửa
Q8 = 0, 28. Ck.tk.Vo.ψ, W (6.11) với : Ck.tk- entanpi của khí lị (sản phẩm chây), J/m3
Vo- lượng khí rị qua cửa, m3/h ;
6.1.2.9. Lượng nhiệt mất do sản phẩm chây
Q9 = Ck.tk( B.Vα - ΣVoψ), W (6.12) Với : ΣVoψ - tổng lượng khí lị lọt qua câc cửa mở, m3/h
6.1.2.10. Lượng nhiệt mất do nung nĩng câc cơ cấu khâc
Q10 = 0, 28. ( )Σ Σ − τ ' " t t C GM p , W (6.13)
Với : GM - Khối lượng của câc cơ cấu đỡ vật nung ở tronglị hoặc di chuyển qua lị, kg ;
CP - Nhiệt dung riíng trung bình của câc cơ cấu, kJ/kg.oK ; t', t'' -Nhiệt độđầu vă cuối của cơ cấu trong quâ trình nung, oC ; τΣ - Tổng thời gian nung, h
6.1.2.11. Lượng nhiệt mất do nước lăm nguội câc kết cấu lị
Q11 = Σqb.Fb , W (6.14) với : qb - lượng nhiệt mất ứng với đơn vị diện tích tùy theo loại kết cấu, W/m2; Fb - diện tích bề mặt kết cấu cần lăm nguội, m2
6.1.2.12. Lượng nhiệt mất do tường lị tích nhiệt
Đại lượng năy chỉ tính với câc lị lăm việc chu kỳ. Q12 = 0, 28. Σ − τ ρ . (" ' ) . T T T T T C t t V .10-3, W (6.15) Với : VT - Thể tích phần gạch xđy tích nhiệt, m3;
ρT- Khối lượng riíng của gạch xđy, kg/m3;
T
C - Nhiệt dung riíng trung bình của khối gạch xđy, J/kg.oK
T
t' , t"T - Nhiệt độ trung bình của gạch xđy đầu vă cuối chu kỳ lăm việc, oC Tính tôn cđn bằng nhiệt cần phải theo câc loại lị cụ thể, dựa văo đặc điểm kết cấu, cơng nghệ vă chế độ lăm việc của lị. Thí dụ như đối với lị nung liín tục thì khơng cần tính lượng nhiệt mất do tường lị tích nhiệt; lị nhiệt luyện lăm việc chu kỳ
thì khơng tính lượng nhiệt mất do bức xạ qua cửa mở v.v...
6.2. LƯỢNG TIÊU HAO NHIÊN LIỆU VÀ CÁC CHỈ TIÊU KỸ THUẬT NHIỆT6.2.1. LƯỢNG TIÊU HAO NHIÊN LIỆU 6.2.1. LƯỢNG TIÊU HAO NHIÊN LIỆU
Lượng nhiín liệu cần thiết B ( kg/s, m3/s ) được xâc định qua việc giải phương trình cđn bằng câc khoản nhiệt thu vă nhiệt chi ở phần tính tôn trín.
Theo đĩ ΣQthu = ΣQchi, hay :
QC + QKK + Qnl + Qt= Q1 + Q2 + Q3 +...+ Q12 (6.16)
6.2.2. SUẤT TIÊU HAO NHIÊN LIỆU TIÊU CHUẨN
b = P Q B d t . 29300 3600 .
, kg nhiín liệu tiíu chuẩn / kg lim loại (6.17) Với : B - Lượng tiíu hao nhiín liệu, kg /s , m3/s ;
P - Năng suất lị, kg/h ;
d t
Q - Nhiệt trị thấp của nhiín liệu, kJ/kg, kJ/m3 ;
29300 - Nhiệt trị thấp của nhiín liệu tiíu chuẩn, kJ/kg, kJ/m3
Suất tiíu hao nhiín liệu tiíu chuẩn nằm trong phạm vi : 0, 05 ÷ 0, 15 Đối với lị nung liín tục; 0, 1 ÷ 0, 25 Đối với lị buồng cân, rỉn; 0, 1 ÷ 0, 5 Đối với lo ̀buồng nhiệt luyện. 6.2.3. HỆ SỐ SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU CĨ ÍCH η = C t Q Q Q1− (6.18)
Qt - Lượng nhiệt tỏa do câc phản ứng tỏa nhiệt, W QC- Lượng nhiệt do đốt chây nhiín liệu, W
Hệ số năy cĩ câc giâ trị:
0, 3 ÷ 0, 5 Đối với lị nung liín tục; 0, 15 ÷ 0, 3 Đối với lị buồng cân, rỉn; 0, 05 ÷ 0, 2 Đối với lịbuồng nhiệt luyện.
6.3. BẢNG CÂN BẰNG NHIỆT CỦA LỊ
Với mục đích dễ dăng so sânh, đânh giâ câc khoản nhiệt thu, chi cần phải tính tỷ
lệ phần trăm từng khoản rồi lập bảng cđn bằng nhiệt theo bảng dưới đđy:
No Câc khoản nhiệt thu W % No Câc khoản nhiệt chi W %
1 Nhiệt do đốt chây nhiín liệu 70÷100 1 Nhiệt do nung kim loại 10÷502 Nhiệt do nung khơng khí 0÷15 2 Nhiệt để nung xỉ 0÷20