Q’1 =Gm (C 2 t
6.3.2.8 Nhiệt tổn thất ra môi trường xung quanh
Khi tính lượng nhiệt tổn thất ra mơi trường xung quanh, xem q trình truyền nhiệt qua tường, vịm lị trong điều kiện ổn định, cơng thức tính tốn nhiệt qua tường phẳng.
Q’8 =
Gọi q là mật độ dòng nhiệt tổn thất qua tường.
q=
Trong đó : ri là nhiệt trở của tường thứ i ri = δi / λi [m2.k/W]
δi là nhiều dày của lớp tường thứ i, [m]
λi là hệ số dẫn nhiệt của lớp tường thứ i [W/m2.độ] t1 là nhiệt độ bên trong lò [oC]
tmt là nhiệt độ môi trường [oC]
Nhiệt độ bề mặt tường trong gần bằng nhiệt độ khí lị, α1 là hệ số cấp nhiệt từ bên trong lò tới tường, giá trị này rất lớn nên 1/α1 rất nhỏ => bỏ qua giá trị này trong q tình tính tốn.
α2 là hệ số cấp nhiệt từ tường ngồi ra mơi trường.
4
α2=K . √tT −
tkk +
K là hệ số phụ thuộc hướng cấp nhiệt trong không gian. Đối với tường thẳng đứng K = 2.6.
ε là độ đen của tường lị bên ngồi, có thể lấy ε = 0.8 với thép. Nhiệt trở của tường tính theo cơng thức sau:
Ta chia lò thành nhiều đoạn khác nhau ứng với các zơn như phần cân bằng nhiệt, tính diện tích trung bình cho từng đoạn và tổn thất nhiệt qua tường, vòm và nền lò.
Kết cấu phân bố chiều dày các lớp vật liệu chịu lửa, vật liệu cách nhiệt của tường lị, vịm lị, nền lị và q trình phân bố nhiệt độ từng zôn cho trong bảng 6.7 và 6.8 dưới đây.
Bảng 6.7 Kết cấu chiều dày và phân bố nhiệt độ trong lị.
Zơn Sấy Đốt nóng Tiền nung Nung Lưu Làm lạnh rất nhanh Làm lạnh nhanh Làm lạnh chậm Làm lạnh cuối
Zơn
SVTH: TRẦN HUY HỒNG
TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com
Sấy Đốt nóng Tiền nung Nung Lưu Làm lạnh rất nhanh Làm lạnh nhanh Làm lạnh chậm Làm lạnh cuối
Trong đó: tđ, tc, ttb là nhiệt độ đầu, cuối và nhiệt độ trung bình của các đoạn [0C].
dsm, ddi, dxb là chiều dày lớp samốt nhẹ, lớp diatơmít và lớp xỉ bơng [m].
Btr, Bng, Btb là chiều rộng trong, ngồi và trung bình của lị [m].
Htr, Hng, Htb là chiều cao trong, ngồi và trung bình của lị [m].
FT là tổng diện tích của tường lị, nền lò và vòm lò.
Sự phân bố nhiệt độ và chiều dày từng lớp cho trong hình a.
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ 2 GVHD: PGS.TS PHẠM CẨM NAM
Nhiệt độ [oC] Trong đó: t1 là nhiệt độ bên trong của zơn sấy.
t3 là nhiệt độ giữa lớp diatomit và lớp xỉ bông cách nhiệt. t4 là nhiệt độ giữa lớp lớp bông xỉ cách nhiệt và môi trường. Hệ số dẫn nhiệt qua lớp diatomit [8].
λ2=0.145+0.3.10−3 Hệ số dẫn nhiệt qua λ 3 =0. 09+0. 2 .10−3 t .(t1+ 2t3 ) = 0.2 [W/m K]. lớp xỉ bông cách nhiệt: 3+t 4 2 = 0.108 [W/mK]
Hệ số cấp nhiệt từ mặt ngồi tường ra mơi trường:
= 11.42 [W/moK]. Nhiệt trở của lớp diatomit: r2 = δ2/λ2 = 0.07/0.2 = 0.35 [m2.K/W].
Nhiệt trở của lớp xỉ bông: r3 = δ3/λ3 = 0.03/0.108 ≈ 0.277 [m2.K/W]. Tổng nhiệt trở : r = r2 + r3 + 1/α2 = 0.35+0.277+1/11.42 = 0.714
[m2.0K/W] Mật độ dòng nhiệt qua tường, nền và vòm lò đoạn sấy:
q = (t1 – tmt)/r = (238-26)/0.714 = 296.72 [W/m2] Kiểm tra các nhiệt độ đã chọn:
t3, = t1 - q1.r2 = 238 – 296.72*0.35 = 134.252 oC Sai số: Δ =|t3 – t3’ |/t3,
= |130-134.252|/134.252= 3.17 % (<5%, chấp nhận được) t4, = t1 - q.(r1 +r2) = 238 – 296.72*(0.35+0.277) = 51.982 oC
Sai số:Δ =|t4 – t4’ |/t4, = |52 – 51.982|/551.982 = 0.04 % (<5%, chấp nhận được) Vậy nhiệt tổn thất qua tường, nền và vịm ở zơn sấy:
Q’8.1 = q1*F1T = 296.72*105.588 = 31330.119 [kcal/ h].
SVTH: TRẦN HUY HỒNG 18KTHH1 57
Đối với các zơn làm lạnh châm, zơn làm lạnh cuối cùng có sự phân bố kết cấu các lớp các lớp gạch chịu lửa và lớp cách nhiệt như zôn sấy. Tôi chọn nhiệt độ phân bố giữa các lớp tiếp xúc ở tường lò theo từng zôn khác nhau như trong bảng 6.10.
Các cơng thức tính hệ số giản nở nhiệt đã có ở phần tổn thất nhiệt cho zôn sấy
❖ Nhiệt tổn thất qua tường, nền và vịm zơn đốt nóng
Tường lị và nền lò gồm 4 lớp: lớp gạch chịu lửa samốt nhẹ, lớp gạch diatomit, lớp xỉ bông cách nhiệt, và lớp thép bao bọc bên ngồi. Vịm lò treo một lớp gạch samốt nhẹ dày 250 mm, sau đó đến lớp xỉ bơng cách nhiệt dày 50 mm, ngoài cùng là lớp thép dày 30
am. Nhưng hệ số dẫn nhiệt của thép rất lớn nên ta bỏ qua lớp thép này khi tính tốn. Sự phân bố nhiệt độ và chiều dày từng lớp tường và nền lị ở zơn đốt nóng
Hình 6.2 Sự phân bố nhiệt độ qua các lớp zơn đốt nóng
Bảng 6.10 Sự phân bố nhiệt độ ở zơn đốt nóng
Nhiệt độ [oC] Trong đó: t1 là nhiệt độ giữa lớp samốt nhẹ bên trong lò.
t2 là nhiệt độ giữa lớp samốt nhẹ và lớp diatomit.
t3 là nhiệt độ giữa lớp diatomit và lớp xỉ bông cách nhiệt.
t4 là nhiệt độ giữa lớp lớp bông xỉ cách nhiệt và môi trường.
Hệ số dẫn nhiệt qua lớp samốt:
Hệ số dẫn nhiệt qua lớp diatomit
Hệ số dẫn nhiệt qua lớp xỉ bông cách nhiệt λ3 =0.09+0. 2×10−3 ×
(
t 3 +2t4 )
= 0.117 [W/moK] Hệ số cấp nhiệt từ mặt ngồi tường ra mơi trường [W/moK] Hệ số cấp nhiệt từ mặt ngồi tường ra mơi trường
Nhiệt trở của lớp samốt nhẹ:r1 = δ1/λ1= 0.25/0.378 = 0.719 [m2.K/W] Nhiệt trở của lớp diatomit: r2 = δ2/λ2= 0.15/0.241 = 0.622 [m2.K/W] Nhiệt trở của lớp xỉ bông: r3 = δ3/λ3= 0.05/0.117 = 0.429 [m2.K/W]
Tổng nhiệt trở : r = r1+r2+ r3+1/α2 =0.719+0.622+0.429+1/11.666= 1.856 [m2.K/W] Mật độ dịng nhiệt qua tường, và nền lị ở zơn đốt nóng:
q2 = (t1 – tmt)/r = (685-26)/1.856 = 354.983 [W/m2] Kiểm tra các nhiệt độ đã chọn:
t2, = t1 - q*r1 = 685 – 354.983*0.719 = 429.727 oC Sai số: Δ =|t2 – t2,|/t2,=|430-429.727|/429.727 = 0.06% (<5%, chấp nhận được). t3, = t1 - q2 *(r1+r2) = 685 – 354.983*(0.719+ 0.622) = 208.783 oC Sai số: Δ =|t3 – t3,|/t3’= |210 – 208.783|/208.783 = 0.58 % (<5%, chấp nhận được). t4, = t1 - q*(r1 + r2 + r3) = 685 – 354.983*(0.719 + 0.622 + 0.429) = 56.43 oC Sai số:Δ =|t4 – t4, |/t4’= |55 – 56.43|/56.43 = 2.53 % (<5%, chấp nhận được). Vậy nhiệt tổn thất qua tường, nền và vịm ở zơn đốt nóng:
Q’8.2 = q2*F2T = 357.983*132.048 = 46874.782 [kcal/ h]
Đối với các zôn tiền nung, zôn nung, zôn lưu, zôn sau nung và zôn làm lạnh nhanh có sự phân bố kết cấu các lớp các lớp gạch chịu lửa và lớp cách nhiệt như zơn đốt nóng. Tơi chọn nhiệt độ phân bố giữa các lớp tiếp xúc ở tường lị theo từng zơn khác nhau như trong bảng 6.11
Các cơng thức tính hệ số giản nở nhiệt đã có ở phần tổn thất nhiệt cho zơn đốt nóng.
Bảng 6.11 Nhiệt độ và hệ số dẫn nhiệt ở các zơn trong lị.
Đoạn Sấy Đốt nóng Tiền nung Nung Lưu SVTH: TRẦN HUY HOÀNG
Làm lạnh rất nhanh Làm lạnh nhanh
Làm lạnh chậm Làm lạnh cuối
Nhiệt trở, mật độ dòng nhệt qua tường, các sai số khi chọn nhiệt độ tiếp xúc giữa các lớp tường lò và tổn thất nhiệt qua từng zơn được tính trong bảng 6.12
Bảng 6.12 Tổn thất nhiệt ra môi trường từ các zơn khác nhau
Nhiệt trở Đoạn của các lớp r1 Sấy - Đốt 0.71 nóng 9 Tiền 0.61 nung 2 Nung 0.585 Lưu 0.57 4 Làm 0.59 lạnh rất 9 nhanh
SVTH: TRẦN HUY HOÀNG 18KTHH1 60
nhanh Làm lạnh - chậm Làm lạnh - cuối
Vậy tổng nhiệt tổn thất ra môi trường xung quanh:
Q’8 = Q’8.1+Q’8.2 +Q’8.3+Q’8.4+Q’8.5+Q’8.6 +Q’8.7 +Q’8.8+Q’8.9 = 409980.513 [kcal/h]