CHƯƠNG III. CHỌN THỂ XÂY VÀ TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT 1. Cấu trúc lò
2. Tính toán thiết kế mỏ phun dầu FO
2.3. Tính các kích thước cơ bản của mỏ phun
2.3.2. Tính toán các kích thước cơ bản của mỏ
49
d Trong đó:
F1: Tiết diện miệng phun của đầu kim phun dầu; F
dầu: Tốc độ của dầu tại miệng phun; dầu
Pdầu: áp suất dư của dầu; Pdầu= 2[bar]
dầu= 2,87 √2 = 4,059[m/s] Vdầu= Lưu lượng dầu FO cấp cho 1 mỏ phun, [m3/s]; Vdầu [m3/s]
G1: Công suất mỏ phun; G1= 0,015 [kg/s]
dầu= Khối lượng riêng của dầu FO, [kg/m3]
dầu [kg/m3]
αdầu: Hệ số giãn nỡ nhiệt của dầu FO; αdầu = 72 × 10−5 [1/°C] ρ0o: Khối lượng riêng của dầu FO ở 0[0C]
ρ0o= ρ20o (1 + αdầu × tdầu) = 1044 (1+72 10−5 × 20) = 1059[kg/m3]
dầu 981,28[kg/m3]
Vdầu [m3/s]
F
Vậy: d Lấy: d1 = 2[mm]
Lấy chiều dày của miệng phun dầu FO; = 2 [mm] ta có đường kính ngoài của miệng phun dầu FO; d2 = d1+ 2 1= 2+2× 𝟐 = 𝟔 [𝐦𝐦]
d3=
Trong đó:
F3: Tiết diện miệng phun không khí nén, [mm2]
F2: Tiết diện ngoài ứng với đường kính ngoài của đầu kim phun, [mm2]
50
Tiết diện miệng phun không khí nén: F Trong đó
𝜔𝑘.𝑘𝑛é𝑛: Tốc độ không khí nén ra khỏi miệng ống, [m/s]
Do tỷ số giữa = 0,528 vì vậy tốc độ
k.k.nén
phun ra của không khí nén đạt tốc độ âm thanh.
k: Số mũ đoạn nhiệt; k = 1,4
R: Hằng số chất khí của môi trường; R= [J/kg.K] Tk.knén: Nhiệt độ của không khí nén; Tk.knén= 50+273= 323[K]
V*k.k.nén: Lưu lượng không khí nén, [m3/s]
V*k.k.nén= V0k.k.nén 𝑃0𝑘.𝑘×𝑇𝑘∗.𝑘.𝑛é𝑛
P0kk ,T0kk: áp suất và nhiệt độ của không khí ở đktc.
P0kk = 100[kN/m2], T0kk= 273[K]
P*k.k.nén, T*k.k.nén : áp suất và nhiệt độ không khí tại dầu phun khí tại điều kiện làm việc.
Vậy:
P*k.k.nén= βth × Pk.k.nén= 4 0,528=2,11[bar]=211[KN/m2] T*k.k.nén=Tk.k.nén 0,8320=(50+273)0,832= 268,7 [K]
V0k.k.nén: Lưu lượng không khí nén qua miệng phun V0k.k.nén /s]
𝜌0𝑘.𝑘.𝑛é𝑛: Khối lượng riêng của không khí ở điều kiện tiêu chuẩn, [kg/mtc3] 𝜌0𝑘𝑘=1,293[kg/mtc3]
G0k.k.nén: Lưu lượng không khí nén qua miệng phun, [kg/s]
𝐺𝑘.𝑘.𝑛é𝑛 = 𝐺1 × 𝜑1
G1: Công suất của mỏ phun; G1=0,013[kg/s]
51
𝜑1=1[kg không khí/kg dầu FO] (chọn ở trên) 𝐺𝑘.𝑘.𝑛é𝑛= 0,013 1= 0,013[kg/s]
V0k.k.nén /s] V0k.k.nén
/s]
V*k.k.nén= V0k.k.nén 𝑃0𝑘𝑘×𝑇𝑘∗.𝑘.𝑛é𝑛
V*k.k.nén /s]
Vậy:
F
• Tính F2: F Suy ra:
d Lấy: d3=8[mm]
Khe hở phun không khí nén:
= 1[mm]
Đường ksinh miệng loe của dầu phun không khí nén:
d
Trong đó
a: khoảng cách từ tiết diện phun không khí nén tới miệng loe với a=8[mm], (Atlat mỏ phun cao áp)
: Góc loe; 𝛼 = 60° , (Atlat mỏ phun cao áp) d
Hay:
d
Lấy tròn: d4= 17[mm]
Đường kính ngoài của miệng phun không khí nén:
d5=d4+2× 𝛿3
3: Chiều dày đầu miệng phun không khí nén
52
3= 4[mm] (Atlat mỏ phun cao áp) d5=17+2× 𝟒=25[mm]
Đường kính miệng phun không khí thứ cấp:
d
F5: Tiết diện ngoài cửa miệng phun không khí nén, [mm2] F6: Tiết diện miệng phun không khí thứ cấp, [mm2]
• Tiết diện miệng phun không khí thứ cấp F
Trong đó:
Vkk: Lưu lượng không khí thứ cấp qua mỏ phun
Vkk /s]
Trong đó:
G1: Công suất mỏ phun; G1= 0,0013 [kg/s]
F: Tỷ lệ nung trước không khí, không khí đươc cấp cho mỏ phun theo 2 đường:
1 phần không khí cấp cho sự cháy là không khí nén để làm chất biến bụi, phần không khí còn lại được nung trước đến 300[ C] và được cấp cho mỏ phun nhờ quạt gió.
f=
𝜑: Suất tiêu hao không khí nén; 𝜑 = 1
Ln: Lượng không khí cần thiết để đốt cháy 1kg dầu FO
𝜌𝑘𝑘: Khối lượng riêng không khí ở điều kiện tiêu chuẩn 𝜌𝑘𝑘 = 1,293 [kg/m3]
P0kk , T0kk: áp suất và nhiệt độ không khí ở điều kiện tiêu chuẩn P0kk=100 [kN/m3]; T0kk= 273[K]
Pkk , Tkk: áp suất và nhiệt độ không khí ở miệng phun tại điều kiện làm việc.
Tkk=tkk+273= 300+273= 573[0K]
Pkk= Pm.tr.lò+kh0
Pm.tr.lò: áp suất môi trường lò; Pm.tr.lò= 99,2 [kN/m2] k: Hệ số tổn thất áp suất không khí trong mỏ phun; k=0,9 h0: áp suất không khí trước mỏ phun; h0 = 5 [kN/m2] Pkk= 99,2 + 0,95= 103,7 [kN/m2]
Vkk
53
Suy ra:
Vkk /s]
kk: Tốc độ chuyển của không khí, chọn kk= 30 [m/s] Vậy tiết diện miệng phun không khí thứ cấp:
F
F5: Tiết diện chuyển động của không khí nén : F5
Vậy:
d
Lấy tròn: d6= 120 [mm] d
b: Chiều dài phần côn của miệng phun không khí thứ cấp b=
110[mm], (Atlat mỏ phun cao áp)
: Góc côn miệng phun không khí thứ cấp = 45 , (Atlat mỏ phun cao áp d7=120+2 110tg(45/2)= 211,1 [mm]
Lấy tròn: d7=210[mm]
d
F8: Tiết diện ống dẫn không khí thứ cấp ; F8=
𝑉0𝑘𝑘: Lưu lượng không khí thứ cấp
𝑉0𝑘𝑘 = G1Ln= 0,01311,526= 0,15 [m3/s]
𝜔0𝑘𝑘: Tốc độ không khí thứ cấp trong ống dẫn Chọn 𝜔0𝑘𝑘 = 10[m/s]
Suy ra:
F
d
Lấy tròn: d8= 140[mm]
54
Chọn ống cao su mềm chịu áp lực để cấp khí nén và cấp dầu từ đường khí nén và đường dầu tới mỏ phun.
Lưu lượng khí nén cấp cho mỗi mỏ phun không lớn:
Gk.k.nén = 0,013[kg/s] = 0,013 3600 = 46,8[kg/h]
Vì vậy thông số cơ bản để chọn ống cao su nối ống dẫn không khí tới mỏ phun là áp lực khí nén. Ta phải chọn ống cao su 20 chịu được 40[bar]. Thực tế áp lực cao nhất là khi vận hành chỉ tới 10[bar] nên ống cao su này thừa bền. Để thuận tiện trong việc lắp đặt, ta chọn ống cao su cấp dầu cho mỏ phun cùng loại với ống cao su cấp không khí nén. d9= 20 [mm]
Các kết quả tính toán về kích thước của mỏ phun được trình bày trong bảng 4.2 và hình vẽ 4.1
Bảng 4.2. Các kích thước cơ bản của mỏ phun
d1 [mm]
d2 [mm]
d3 [mm]
d4 [mm]
d5 [mm]
d6 [mm]
d7 [mm]
d8 [mm]
d9 [mm]
2 6 8 17 25 120 210 140 20
55
Chương 5: Tính toán hệ thông cấp gió và
thoát khói lò
CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG CẤP GIÓ VÀ THOÁT KHÓI CỦA LÒ
1. Sơ đồ bố trí hệ thống cấp gió và thoát khói của lò
Hệ thống cấp gió và thoát khói của lò làm nhiệm vụ cung cấp gió cho quá trình cháy và sau đó đa khói thải từ lò qua kênh khói, cống khói và thoát ra ngoài trời qua ống khói.
Về phương diện cấu trúc, hệ thống này phải đơn giản và phụ thuộc mạt bằng phân xưởng, đường ống gió, kênh, cống khói ít góc gập, đường đi thẳng và ngắn, tốc độ nhỏ ở mức có thể, đường ống gió nóng phải bọc cách nhiệt.
Toàn bộ hệ thống cấp gió và thoát khói của lò được trình bày ở hình 7.1
2. Tính toán các kích thước cơ bản của hệ thống thoát khói
Hệ thống được mô tả theo đường: I II III IV V (van) VI (ống khói). Xem hình 5.1.
56
2.1. Lưu lượng khói đi vào kênh khói:Vk[m3tc/h]
tc/h]
Trong đó:
B*: Lượng dầu FO tiêu hao trong 1h (đã tính đến hệ số dự trữ); B* = 550 [kg/h] (xem chương 4)
Vn: Lượng sản phẩm cháy tạo ra khi đốt 1kg dầu FO;Vn = 12,011 [m3/kg] ( xem bảng 1.2)
: Tổng thể tích sản phảm cháy lọt qua các cửa lò khi mở,
[m3tc/h](đã tính ở chương 3)
Vk = 550.12,011 − 559 = 6047,05 [m3tc/h]
2.2. Tiết diện kênh khói: Fk[m2]
Trong đó:
ωk: Tốc độ khói đi trong kênh; chọn ωk = 1,6 [𝑚/𝑠]
N: số kênh khói; N=1
Kênh khói có tiết diện hình chữ nhật ab. Trong đó b = chiều rộng nội hình lò
b=3 [m]
Chiều rộng kênh khói:
2.3. Tính kích thước đường ống dẫn khói:
( Đường II III và IV VI)
Thiết bị nung gió là thiết bị trao đổi nhiệt kiểu ống kim loại thẳng trơn không khí không rò sang khói. Vì vậy lượng khói trước và sau thiết bị là bằng nhau.
57
m 3 b =
Vk = 6047,05 [m3tc/h]
Tiết diện đường ống dẫn khói:
Trong đó:
Vk: Lượng khói đi trong ống dẫn;
𝜔𝑘: Tốc độ khói trong ống dẫn; 𝜔𝑘 = 2,5 [𝑚/𝑠]
Đường kính ống dẫn khói:
3. Tính kích thước cơ bản của đường ống dẫn không khí
Quạt AB(van)CC’DEFGHIJKMN(van)O(hình 7.1) Tính tiết diện và đường kính các đoạn ống dẫn không khí:
Trong đó:
: Tốc độ không khí ở đoạn ống ij, [m/s]
: Lưu lượng của không khí ở đoạn ống ij, [m3/s] Kết quả tính toán được trình bày trong bảng 5.1.
Bảng 5.1. Tiết diện và đường kính của các đoạn ống dẫn không khí
58
4. Tính tổn thất áp suất trên các đường ống dẫn khói:
Tổn thầt áp suất trên đường dẫn khói được xác định theo công thức:
Trong đó:
Σℎ𝑐:Tổng tổn thất cục bộ trên đường dẫn khói, [N/m2] :Tổng tổn thất ma sát trên đường dẫn khói, [N/m2] Σℎℎℎ:Tổng tổn thất hình học trên đường dẫn khói, [N/m2]
ℎ𝑡𝑡𝑇𝐵𝑁𝐺:Tổn thất của khói đi qua thiết bị nung gió, [N/m2]; ℎ𝑡𝑡𝑇𝐵𝑁𝐺 = 50 [N/m2] ( lấy ví dụ số liệu để tính toán )
4.1. Tổn thất cục bộ trên đường dẫn khói:
∑ ℎ𝑐𝑏 = ℎ𝑐𝑏 + ℎ𝑐𝑏 + ℎ(𝑣𝑎𝑛) + ℎ𝑐𝑏 [N/m2] Các vị trí I, II, V,VI
Tổn thất cục bộ tại vị trí i được tính theo công thức:
Trong đó:
𝑘𝑖: Hệ số tổn thất cục bộ tại vị trí i 𝑡: Nhiệt độ của khói tại vị trí i [ ]
𝜔𝑜: Tốc độ của khói tại vị trí i ở đktc, [m/s]
𝜌0𝑘: Khối lượng riêng của khói;0𝑘 = 1,312 [𝑘𝑔/𝑚𝑡𝑐3 ]( xem chương I)
Trên đường ống dẫn, nhiệt độ của khói giảm dần. Lấy độ giảm nhiệt độ trung bình của khói ∆𝑡𝑘 = 4 [℃/𝑚]
59
Kết quả tính toán tổn thất cục bộ tại các vị trí trên đường dẫn khói được trình bày trong bảng 5.2.
Bảng 5.2. Tổn thất cục bộ tại các vị trí trên đường ống dẫn khói
[m/s]
[N/m2] [℃]
I 2 𝑡𝑘𝐼 = tk 700 1,6 11,97
II 0,2 𝑡𝑘𝐼𝐼 = 𝑡𝑘𝐼 − 2.
∆𝑡𝑘
692 2,5 2,89
V(van) 3,91 𝑡𝑘𝑉 = 𝑡𝑘𝐼𝑉 − 1,5.
∆𝑡𝑘
302 2,5 33,76
VI 1 𝑡𝑘𝑉𝐼 = 𝑡𝑘𝑉 − 1,5.
∆𝑡𝑘
296 2,5 8,55
4.2. Tính tổn thất do ma sát trên đường dẫn khói:
∑ ℎ𝑚𝑠𝑘 = ℎ𝑚𝑠𝐼−𝐼𝐼 + ℎ𝑚𝑠𝐼𝐼−𝐼𝐼𝐼 + ℎ𝑚𝑠𝐼𝑉− [N/m2]
Tổn thất ma sát trên đo ống ij được xác định theo công thức:
Trong đó:
: Hệ số ma sát phụ thuộc độ nhẵn của ống; Đối với vỏ kim loại, trong xây gạch chịu nóng chọn 𝜇 = 0,05
𝐿𝑖𝑗: Chiều dài của đoạn ống ij, [m]
𝑑𝑖𝑗: đường kính của ống ứng với đoạn ij, [m]
𝜔𝑜: Tốc độ khói chuyển động trong đoạn ống ij, [m/s]
𝜌0𝑘: Khối lượng riêng của khói; 𝜌0𝑘=1,312 [kg/m3]
Nhiệt độ trung bình của khói trong đoạn ống ij,
Kết quả tính toán do tổn thất ma sát trên đường ống dẫn khói được trình bày ở bảng 5.3.
Bảng 5.3. Tổn thất ma sát trên đường dẫn khói
60
L [m]
d [m]
ω [m/s]
h msij
[N/m2]
t i[0C]
k
t j[0C]
k
t ij[0C]
k
I – II 1,5 0,95 1,6 700 692 696 0,344
II –III
8 0,92 2,5 692 676 684 4,76
IV –VI
3,5 0,92 2,5 308 296 302 1,25
4.3. Tính tổn thất hình học ở kênh khói:
Tổn thất hình học trên đoạn I – II và II – III được tính theo công thức:
Trong đó:
𝐻𝑖𝑗: chiều cao ứng với đoạn ij, [m]
𝜌𝑡𝑘𝑘: Khối lượng riêng của không khí ứng với nhiệt độ môi trường 𝑡𝑘𝑘 = 30 ℃ [kg/m3]
𝑡 𝑘: Khối lượng riêng của khói ứng với nhiệt độ trung bình của khói trong đoạn ống ij
[kg/m3]
[kg/m3] Vậy:
ℎℎℎ𝑘 (𝐼 − 𝐼𝐼) = −9,8. 1,5.(1,165 − 0,37) = −11,69 [N/m2] ℎℎℎ𝑘 (𝐼𝐼 − 𝐼𝐼𝐼) = 9,8. 3. (1,165 − 0,374) = 23,25 [N/m2]
Σℎℎℎ𝑘 = ℎℎℎ𝑘 (𝐼 − 𝐼𝐼)+ℎℎℎ𝑘 (𝐼𝐼 − 𝐼𝐼𝐼) = −11,69 + 23,25 = 11,57 [N/m2] (𝐼 − 𝐼𝐼): mang dấu ấm vì khói chuyển động từ dưới lên trên.
Vậy tổn thất áp suất trên đường ống dẫn khói là:
ℎ𝑡𝑡𝑘 = Σℎ𝑐𝑏𝑘 + Σℎ𝑚𝑠𝑘 + Σℎℎℎ𝑘 + ℎ𝑡𝑡𝑇𝐵𝑁𝐺 [N/m2]
61
Σℎ𝑡𝑡𝑘 = 57,17 + 6,354 + 11,57 + 50 125,094 [N/m2] 5. Tính tổn thất áp suất trên đường ống gió:
Không khí chuyển động trong ống gió theo đường:
Quạt AB(van)CC’DEFGHIJKMN(van)O Tổn thất áp suấ trên đường ống dẫn gió được xác định theo công thức:
Σℎ𝑡𝑡𝑇𝐵𝑁𝐺 = 300 N/m2
5.1. Tính tổn thất áp suất cục bộ trên đường ống gió
Việc tính toán áp suất cục bộ trên đường ống gió cũng tương tự như tính cho đường ống dẫn khói.
Ở đây cần chú ý:
• Tốc độ gió trước thiết bị nung gió( gió lạnh)
• Tốc độ gió sau thiết bị nung gió( gió nóng) 𝜔𝑜𝑘𝑘 = 6 [𝑚/𝑠]
• Độ giảm nhiệt độ không khí sau thiết bị nung gió ∆𝑡𝑘𝑘 = 1,2 [℃/𝑚]
• Hệ số ma sát trong ống dẫn kim loại 𝜇 = 0,035 Các kết quả tính toán được trình bày trong bảng 5.4
Bảng 5.4. Tổn thất áp suất cục bộ trên đường ống gió
𝑘𝑖
A 0,2 tA = tkk 30 10 14,35
B (van1) 3,91 tB = tkk 30 10 280,56
C 0,2 tc = tkk 30 10 14,35
E 0,2 tE = tD - lDE. t 344,4 6 10,53 F 1,45 tF = tE - lEF. t 328,2 6 74,32 G 0,03 tG = tF – lFG. ∆t 323,4 6 1,53 H 0,11 tH = tG – lGH. ∆t 315 6 5,51 I 1,45 tI = tH – lHI. ∆t 311,4 6 72,24 J 1,45 tJ = tI – lIJ. ∆t 310,2 6 72,09 K 1,5 tK = tJ – lJK. ∆t 306 6 74,04
62
M 0,79 tM = tK – lMK. ∆t 304,8 6 43,84 N(Van2) 3,91 tN = tM – lMN. ∆t 302,4 6 191,8 O 1,45 tO = tN – lNO. ∆t 301,2 6 70,98
5.2. Tính toán tổn thất hình học trên đường ống gió
Trên đường ống gió, đoạn ống DE , IJ và MO có tổn thất hình học:
Trong đó
𝐻𝐴𝐵: Chiều cao của đoạn ống A,B [m]
𝜌𝑡𝑘𝑘: Khối lượng riêng của không khí ở nhiệt độ môi trường tkk=30[ ];
𝑡𝑘𝑘 = 1,165 [kg/m3]
𝜌𝑡𝑏 : Khối lượng riêng của không khí ứng với nhiệt độ trung bình đoạn AB
ℎℎℎ𝐷𝐸: mang dấu âm vì gió nóng chuyển động từ dưới lên trên.
Vậy tổng tổn thất hình học trên đường ông gió:
63
5.3. Tính tổn thất do ma sát trên đường ống gió
Tính toán tổn thất do ma sát trên đường ống gió cũng tương tự như tính cho đường ống dẫn khói. Chú ý:
𝜌0𝑘: Khối lượng riêng của không khí; 𝜌0𝑘 = 1,293 [kg/m3tc]
: Hệ số ma sát phụ thuộc độ nhẵn của ống, đối với ống vỏ kim loại chọn 𝜇 = 0,035
Kết quả tính toán tổn thất ma sát trên đường ống dẫn không khí được trình bày ở bảng 5.5
Bảng 5.5. Tổn thất ma sát trên đường ống gió L
[m]
d
[m] ti [0C] tj [0C] t ij[0C] [m/s]
kk
QAC’ 8 0,44 30 30 30 10 45,66
DEFG 21 0,57 348 323,4 335,7 6 74,79
GH 7 0,47 323,4 315 319,2 6 26,32
HIJK 7,5 0,33 315 306 310,5 6 39,57
KM 1,5 0,33 306 304,8 305,4 3 7,84
MO 2 0,18 304,8 301,2 303 6 19,09
Vậy tổn thất áp suất chunng trên đường ống gió là:
Σℎ𝑡𝑡𝑘𝑘 = Σℎ𝑐𝑏𝑘𝑘 + Σℎ𝑚𝑠𝑘𝑘 + Σℎℎℎ𝑘𝑘 + Σℎ𝑡𝑡𝑇𝐵𝑁𝐺 = 926 14 + 213,28 − 1,33 + 300
= 1438 ,09[N/m2]
6. Tính chọn quạt gió
6.1. Tính các thông số cơ bản của quạt gió:
6.1.1. Lượng gió yêu cầu ở điều kiện tiêu chuẩn:
tc /h]
Trong đó:
𝑉0: Lượng không khí cần nung nóng; 𝑉0 = 5964 [ m3tc/h] k: Hệ số dự trữ, k=1,1
64
tc /h]
6.1.2. Lượng gió yêu cầu ở điều kiện thực tế
tc /h]
Trong đó:
760: Áp suất ở đktc
𝑃𝑎: Áp suất khí quyển nơi đặt quạt; coi 𝑃𝑎 = 760 𝑚𝑚𝐻𝑔tkk: Nhiệt độ kí quyển nơi đặt quạt, 𝑡𝑘𝑘 = 30℃
tc /h]
6.1.3. Áp suất tĩnh yêu cầu:
ℎ0𝑡 = 𝑎. (Σℎ𝑡𝑡𝑘𝑘 + ℎ𝑡𝑡𝑟ướ𝑐 𝑚ỏ đố𝑡)[N/m2] Trong đó: a: Hệ số dự trữ; a=1,1 ℎ𝑡𝑡𝑟ướ𝑐 𝑚ỏ đố𝑡: Áp suất tĩnh trước mỏ đốt; ℎ𝑡𝑡𝑟ướ𝑐 𝑚ỏ đố𝑡 = 5000 [N/m2] Σℎ𝑡𝑡𝑘𝑘: Tổng tổn thất áp suất trên đường ống gió; Σℎ𝑡𝑡𝑘𝑘 = 1438,09[N/m2] ℎ0𝑡 = 1,1.
(1438,09 + 5000) = 7081,9 [N/m2] 6.1.4. Áp suất động sơ bộ:
đ 0 = 𝑏. ℎ0 𝑡 [N/m2]
Trong đó: b: Tỷ lệ áp suất động so với áp suất tĩnh, chọn b= 0,1(10%) 6.1.5. Áp suất toàn phần yêu cầu:
𝐻0 = ℎ0𝑡 + ℎ0đ = 7081,9 + 708,19 = 7789,99[N/m2] 6.1.6. Áp suất thực tế yêu cầu:
6.2. Chọn quạt gió
Dựa trên các thông số cơ bản vừa tính toán:
Ta lấy : /h] và Ht = 9000 [N/m2] = 925 [mmH2O]
Chọn 1 quạt ly tâm cao áp kiểu QLT 7300 – 950 làm quạt cấp gió cho lò.
6.3. Tính công suất quạt:
6.3.1. Công suất trục quạt:
65
[kW]
Trong đó:
𝑉𝑞𝑢ạ𝑡: Lưu lượng gió của quạt; 𝑉𝑞𝑢ạ𝑡 = 7300 [m3/h]
𝐻𝑞𝑢ạ𝑡: Áp suất toàn phần của quạt; 𝐻𝑞𝑢ạ𝑡 = 950 [mmH2O]=9310 [N/m2] : Áp suất động ở miệng quạt; [mmH2O]=931 [N/m2] : Hiệu suất có ích của quạt; 𝜂 = 0,7
6.3.2. Công suất động cơ điện:
N1= k1.k2.N [kW]
Trong đó:
N: Công suất trục quạt; N=27,24 kW
k1: Hệ số tính đến hiệu suất truyền động; quạt được truyền động bằng đai thang chọn k1=1,1
k2: Hệ số phụ thuộc vào công suất trục quạt;k2=1,1
N1= 1,1.1,1. 24,27= 29,37 [kW]
Các kết quả tính toán được trình bày trong bảng 5.6
Bảng 5.6. các thông số kỹ thuật của quạt gió
QUẠT QLT 7300 - 950
Lưu lượng gió Vquạt = 7300 [m3/h]
Áp suất toàn phần Hquạt = 950 [mmH2O]
Áp suất động Hđ = 95 [mmH O]
quạt 2
Công suất quạt Nquạt = 24,27 [kW]
7. Tính chiều cao ống khói
7.1. Chiều cao sơ bộ ống khói:
• Nhiệt độ tại chân ống khói:
• Nhiệt độ môi trường:tkk=30[℃]
Lực hút cần thiết của ống khói:
Σℎ𝑐 = 1,2. Σℎ𝑘 = 1,2.125,09 = 150 [N/m2]
66
Với điều kiện như trên ta chọn được chiều cao sơ bộ của ống khói 𝐻0 = 45 [𝑚]
7.2. Tính toán đường kính và chiều cao ống khói:
7.2.1.
Trong đó:
Vk: Lưu lượng khói đi qua ống khói;
Vk = 6047,05 [𝑚𝑡𝑐3 /ℎ]=1,68 [𝑚𝑡𝑐3 /𝑠]
ωm: Tốc độ khói ở miệng ống khói; chọn ωm = 3 [𝑚/𝑠]
Vậy:
7.2.2.
Ðối với ống khói không cao, ta thường chọn đường kính chân ống bằng 2,5 đường kính miệng. Nhưng chiều cao dự kiến ống khói của ta là cao và dễ đảm bảo cho ống khói vững chắc, ta thiết kế đường kính chân ống khói:
dc = 2,5. dm = 2,5.0,85 = 2,125 [m]
7.2.3. Vận tốc khói ở chân ống khói
7.2.4. Nhiệt độ khói tại miệng ống khói:
Δ𝑡: Độ giảm nhiệt độ trung bình của khói trên 1m chiều cao ống khói; ống khói xây bằng gạch. Δ𝑡 = 1,25[℃/𝑚]
𝑡𝑘𝑚 = 296 − 1,25.45 = 239,75 [℃]
7.2.5. Nhiệt độ trung bình trong ống khói:
7.2.6. Chiều cao thực tế của ống khói
67
H = Trong đó :
Σℎ𝑐: Lực hút cần thiết của ống khói đã tính đến hệ số dự trữ 1,2 𝜌0𝑘 , 𝜌0𝑘𝑘: Khối lượng riêng của khói và không khí ở điều kiện tiêu chuẩn
𝜌0𝑘= 1,312 [kg/m3] 𝜌0𝑘𝑘= 1,293 [kg/m3]
:Nhiệt độ khói tại chân và miệng ống khói 𝑡𝑘𝑚=239,75[ ] 𝑡𝑘𝑐=296 [ ]
, 𝜔𝑚: Tốc độ khói tại chân ống khói trong ống khói 𝜔𝑐 = 0,474 [m/s] 𝜔𝑚= 3 [m/s]
: tổn thất cục bộ tại miệng ống khói = 1,1 : Tốc độ trung bình của khói trong ống khói
37 [m/s]
: Hệ số ma sát với ống gạch = 0,05
𝑑𝑡𝑏: Đường kính trung bình của ống khói = 1,49 [m]
H = 150
= 35,43 [m]
Vậy chiều cao thực tế của ống khói là : H = 35,43 [m]
68
Kết Luận
Sau hơn 3 tháng nghiên cứu, được sự hướng dẫn của thầy Nguyễn Quốc Uy, nhóm em đã hoàn thành bản đồ án với đầy đủ các nội dung:
• Tính toán cấu trúc lò, lựa chọn vật liệu xây lò
• Tính toán cân bằng nhiệt cho lò
• Xác định kích thước nội và ngoại hình lò
• Tính toán hệ thống cấp gió và thoát khói
Bản thân chúng em là sinh viên ngành Điện Lạnh nên kiến thức và kinh nghiệm của chúng em về lò công nghiệp vẫn còn nhiều hạn chế. Tuy nhiên, chúng em đã dành nhiều thời gian để tìm hiểu, học hỏi những kiến thức về lò công nghiệp với mong muốn lò thiết kế phải được đáp ứng đầy đủ các yêu cầu về công nghệ cũng như về tính kinh tế. Các số liệu được sử dụng có tính tin cậy và nghiêm túc từ các tài liệu tham khảo thiết kế.
Sau khi hoàn thành đồ án môn Lò công nghiệp này, nhóm chúng em đã được tích lũy thêm nhiều kiến thức về ngành nhiệt nói chung và về lò công nghiệp nói riêng. Và để tiếp bước con đường trở thành những kĩ sư tài giỏi trong tương lai, chúng em sẽ không ngừng nỗ lực học tập và trải nghiệm nhiều hơn nữa để phát triển đi lên một cách bền vững. Xin chân thành cảm ơn.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Tính toán kỹ thuật nhiệt luyện kim (NXB GD - Hoàng Kim Cơ - Nguyễn Công Cẩn) 2. Lò Công Nghiệp (NXBKHKT - Phạm Văn Trí – Nguyễn Công Cẩn - Dương Đức
Hồng)
3. Kỹ thuật nhiệt (ĐHBK Hà Nội 1993 - Bùi Hải – Trần Thế Sơn )
69