当前课程知识点:工业炉窑热工及构造 > 第三章 炉子热平衡及燃料消耗 > 3.2 炉子热平衡及燃料消耗——区域热平衡和全炉热平衡 > 3.2 炉子热平衡及燃料消耗——区域热平衡和全炉热平衡
下面我们学习一下第二小节
区域热平衡与全炉热平衡
以炉子为研究对象 很好理解
全炉热平衡
就是炉子其它相互独立的
区域热平衡之和
如果我们假定
某加热炉是由炉膛和空气预热器
两部分组成
那么 这个加热炉的全炉热平衡就等于
炉膛热平衡加上预热器的热平衡
下面我们就以这样一种加热炉为例
进行讨论
首先 以炉膛区域为研究对象
来推导炉膛热平衡
为了分析问题的实质
将炉膛划分为两个区域
炉料区域和炉膛空间区域
假设两个区域只有热的交换
没有物质的交换
且炉料是铺满整个炉底
针对炉料区域
热收入项有
炉料入炉时带入的物理热
我们用Q料来表示
炉料放热反应放出的热量
我们用Q放来表示
炉膛空间传给炉料的热量
我们用Q传来表示
热支出项有
产品出炉时带走的物理热
我们用Q产来表示
炉料吸热反应吸收的热量
我们用Q吸来表示
以及通过炉底的散热损失
我们用Q底来表示
根据热平衡 我们有如下的方程
Q料+Q放+Q传=Q产+Q吸+Q底
针对炉膛空间区域
热收入项有
燃料的燃烧热 我们用Q烧来表示
空气的物理热 我们用Q空来表示
热支出项有
炉膛废气带走的物理热
我们用Q废膛来表示
炉膛的化学不完全燃烧热量
我们用Q化来表示
由炉膛空间传给炉料的热量
仍然是Q传
其它热损失
比如 炉膛的砌体它的蓄热损失
冷却水冷却带走的热损失
通过炉门漏气
以及通过炉门的炉门口向外辐射等
散失的损失
我们把它统称为Q失膛
我们把这些热损失用Q失膛来表示
根据热平衡 我们有
Q烧+Q空=Q废膛+Q化+Q传
+(Q失膛-Q底)
炉料区域热平衡与炉膛空间热平衡
相加
即可得到炉膛的热平衡
整理可以得到
Q烧+Q空=(Q产+Q吸-Q料-Q放)
+Q废膛+Q化+Q失膛
这里我们定义
Q效=Q产+Q吸-(Q料+Q放)
这里的Q效就是有效热
指的是由于燃料的燃烧
而使物料获得的热量
如果将Q化并入到Q废膛中
或者是因为Q化很小而忽略不计
那么 我们可以得到的方程是
Q烧+Q空=Q效+Q废膛+Q失膛
这个方程就是炉膛的热平衡方程式
接着我们推导一下
空气预热器区域的热平衡式
假设预热器紧接炉膛废气的出口
炉膛全部废气进入预热器
预热空气无漏损 无吸入
预热空气初始温度为0摄氏度
这里的假设的目的是
为了使问题更加简单明了
在实际计算中
应该根据具体的情况进行分析
在此假设下有 热收入项是
炉膛废气携带的物理热Q废膛
热支出项有
加热空气所需要的物理热Q空
预热器的热损失Q失预
以及出预热器废气的物理热Q废
根据热平衡可以得到空气预热器的
热平衡式
Q废膛=Q空+Q废+Q失预
将炉膛热平衡式和预热器热平衡式
相加
即可得到全炉热平衡计算式
Q烧=Q效+Q废+(Q失膛+Q失预)
或者是
Q烧=Q效+Q废+Q失
这里的Q失=Q失膛+Q失预
它是全炉的热损失
我们对比一下
炉膛热平衡与全炉热平衡的计算式
可以看出对炉膛来说
热空气的物理热是它的热收入
但对炉子而说
热收入项中不包含这一项
热空气的物理热来自于预热器
是炉膛废热的回收
是炉子循环利用的热量
不是另行供给的
炉子的热平衡可以用图解的方法
表示出来
如图所示
热平衡图的绘制方法可以由左向右
或者是由右向左 或者是由上向下
或者是由下向上随意的进行
从任一个方向开始表示热收入
对面方向表示热支出
热量多少是用
与宽度成正比的带条来表示
当然 前提就是已算出这个比例关系
热量的分布是热管理上重要的资料
从热平衡图可以一目了然地掌握
整个炉子的热平衡全貌
今天的课程就是这些
谢谢大家
-绪论
--绪论
-绪论作业
-1.1 炉子的一般组成——概述
-1.2 炉子的一般组成——炉膛
-1.3 炉子的一般组成——供热系统
-1.4 炉子的一般组成——排烟系统
-1.5 炉子的一般组成——冷却系统
-1.6 炉子的一般组成——钢结构与基础
-第一章 炉子的一般组成 作业
-2.1 火焰炉内热过程分析——概述
-2.2 火焰炉内热过程分析——炉内气体运动及再循环
-2.3 火焰炉内热过程分析——火焰的基本特征
-2.4 火焰炉内热过程分析——炉内传热
-第二章 火焰炉内热过程分析 作业
-3.1 炉子热平衡及燃料消耗——基本概念
-3.2 炉子热平衡及燃料消耗——区域热平衡和全炉热平衡
-3.3 炉子热平衡及燃料消耗——热量有效利用系数和热量利用系数
--3.3 炉子热平衡及燃料消耗——热量有效利用系数和热量利用系数
-3.4 炉子热平衡及燃料消耗——热平衡的编制
-3.5 炉子热平衡及燃料消耗——燃料变化后燃料消耗量的变化
--3.5 炉子热平衡及燃料消耗——燃料变化后燃料消耗量的变化
-第三章 炉子热平衡及燃料消耗 作业
-4.1 炉子生产率及影响因素——概述
-4.2 炉子生产率及影响因素——热工因素对炉子生产率的影响
--4.2 炉子生产率及影响因素——热工因素对炉子生产率的影响
-4.3 炉子生产率及影响因素——工艺因素对炉子生产率的影响
--4.3 炉子生产率及影响因素——工艺因素对炉子生产率的影响
-第四章 炉子生产率及影响因素 作业
-5.1 炉子热工特性及燃料节约——概述
-5.2 炉子热工特性及燃料节约——第一类工作制度炉子热工特性
--5.2 炉子热工特性及燃料节约——第一类工作制度炉子热工特性
-5.3 炉子热工特性及燃料节约——第二类工作制度炉子热工特性
--5.3 炉子热工特性及燃料节约——第二类工作制度炉子热工特性
-5.4 炉子热工特性及燃料节约——火焰炉节约燃料的途径
-第五章 炉子热工特性及燃料节约 作业
-6.1 金属加热工艺——金属的物理性质和机械性质
-6.2 金属加热工艺——金属加热时的氧化、脱碳、过热与过烧
--6.2 金属加热工艺——金属加热时的氧化、脱碳、过热与过烧
-6.3 金属加热工艺——金属的加热温度、加热速度、加热制度和加热时间
--6.3 金属加热工艺——金属的加热温度、加热速度、加热制度和加热时间
-第六章 金属加热工艺 作业
-7.1 工业炉用燃烧装置——燃烧装置
-7.2 工业炉用燃烧装置——燃烧新技术
-第七章 工业炉用燃烧装置 作业
-8.1 工业炉用热交换装置——认识换热器
-8.2 工业炉用热交换装置——换热器设计计算
-第八章 工业炉用热交换装置 作业
-9.1 加热炉——概述
-9.2.1 加热炉——步进梁式加热炉
-9.2.2 加热炉——步进炉的基本参数设计
-9.2.3 加热炉——环形加热炉
-9.3 加热炉——台车式加热炉
-第九章 加热炉 作业
-10.1 热处理炉——概述
-10.2 热处理炉——周期式热处理炉
-10.3.1 热处理炉——辊底炉
-10.3.2 热处理炉——带钢连续热处理炉
-10.4 可控气氛
-第十章 热处理炉 作业