1 TÍNH CÂN BĂNG NHIỆT TÍNH CÔNG SUẤT ĐIỆN CỦA LÒ ( Nhiệt độ ram 520 [0C] ; nhiệt độ liệu vào lò 20 [0C] ) ĐẶT VẤN ĐỀ ( FILE NÀY CHỈ ĐỌC, KHÔNG SỬA ĐƯỢC ) Trong thiết kế lò nhiệt luyện, việc tính toán cân nhiệt công suất lò quan trọng Để lò thiết kế duyệt cho chế tạo đưa vào sử dụng sản xuất thiết kế phải đạt tiêu chí đề : - Lò phải đảm bảo tốc độ nâng nhiệt đạt nhiệt độ cao thiết kế đưa - Lò phải đảm bảo thời gian nâng nhiệt nhanh ( không chậm ) - Lò đạt suất dự kiến suất tiêu hao điện phải nhỏ (kW.h/1tấn KL ) Để đạt tiêu chí tính toán cân nhiệt công suất lò quan trọng Khi thiết kế, phải tính toán cho công suất điện lò phải phù hợp với suất lò ,nhưng công suất lò vừa đủ , không dư, đảm bảo lò có tuổi thọ làm việc lâu dài Ngoài việc tính toán cân nhiệt việc chọn lựa vật liệu chịu nóng, vật liệu cách nhiệt chiều dầy lớp thể xây phải quan tâm để thể xây lớp bên không bị nhiệt vỏ lò có nhiệt độ thấp cho phép; tổn thất nhiệt dẫn nhiệt qua tường, nóc, đáy có giá tri nhỏ I TÍNH TOÁN CÔNG SUẤT LÒ A TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT CỦA LÒ: Lò ram làm việc liên tục, lò ram nhiệt độ thấp ( 220 [ 0C] ); ram nhiệt độ cao ( 520 [0C] ) Khi tính toán cân nhiệt chọn công suát điện lò, ta tính cho công nghệ ram 520 [0C] Nhiệt độ chi tiết đưa vào lò :20 [oC] ( ta tính cho trường hợp xấu bi nguội ) Tổng lượng nhiệt cần chi cho lò (Qchi) tính sau: TỔNG LƯỢNG NHIỆT CHI TÍCH NHIÊT KHÔNG CÓ Q6 = DẪN NHIỆT QUA CÁC ĐẦU DÂY DẪN BỨC XẠ NHIỆT QUA KHE VÀ CỬA X DẪN NHIỆT QUA TƯƠNG, NÓC = hệ số K NHIỆT ĐỂ NUNG NÓNG KHAY CÔNG SUẤT ĐIỆN CỦA LÒ NHIỆT ĐỂ NUNG NÓNG KIM LOẠI DÂY ĐIỆN TRỞ CẤP NHIỆT PLÒ : Về phương diện lý thuyết tổng lượng nhiệt thu lò P LÒ tổng lượng nhiệt chi lò, thực tế, để bảo đảm cung cấp đủ nhiệt cho lò lưới điện bị sụt áp, ta phải lấy nhiệt thu cao tổng lượng nhiệt chi Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 PLÒ = K Qchi X Lò ram thiết kế lò điện trở, lượng nhiệt thu lò lượng nhiệt dây điện trở tỏa có dòng điện chạy qua dây điện trở Hệ số K = 1,1 ÷ 1,25 Giá trị chọn theo kiểu lò, theo chế độ làm việc gián đoạn hay liên tục, theo điều kiện điện áp lưới theo giá trị tuyệt đối Qchi lớn hay nhỏ Qchi : Tổng lượng nhiệt để nung nóng kim loại (lượng nhiệt hữu ích ) , nung nóng khay chứa liệu lượng nhiệt tổn thất lò Trong tính toán cân nhiệt lò chuyên đề 2, ta tính cho trường hợp ram chi tiết có nhiệt độ ram cao ( nhiệt độ ram 520 [ 0C] ) nhiệt độ liệu đưa vào lò có nhiệt độ thấp ( t1 = 20 [0C] ) Nhiệt dùng để nung nóng kim loại Q1 = Gkl.Ctrung bình kim loại ( t2 – t1)/3600 + [ kW] Gkl : Năng suất lò ram [kg/h] ; Theo thiết kế, suất lò ram phải đạt 30 [tấn/ ngày đêm] Gkl = 30.000 /24 = 1250 [ kg/h] + Ctrung bình k.l: Nhiệt dung riêng khối lượng trung bình kim loại khoảng nhiệt độ t2 [ kJ/kg.độ].; t1 Ctrung binh kim loai = 0,523 [kJ/kg.độ] + t1: Nhiệt độ kim loại chất vào lò (oC); t1= 20 [0C] ( tính với trường hợp liệu nguội ) + t2: Nhiệt độ kim loại lò [oC] ; t2 = 520 [0C] ( nhiệt độ kim loại ram cao ) Q1 = Gkl.Ctrung bình kim loại ( t2 – t1)/3600 ( kW) Q1 = 1250 0,523 ( 520 – 20)/3600 = 90,80 ( kW) Q1= 90,80 kW Nhiệt dùng để nung nóng khay chứa liệu ( chứa bi ram ) Q2 = Gkhay chứa bi Ctrung bình khay ( t2 – t1)/3600 [kW] Trong đó: Gkhay: Khối lượng khay khỏi lò [ kg/h ] Theo tính toán mục II (tính kích thước nội hình lò ) ta có: khỏi lò khay; khối lượng khay 220 [kg/khay] Gkhay = 220 = 660 [kg/h] Ctrung bình khay: Nhiệt dung riêng khối lượng trung bình vật liệu làm khay khoảng nhiệt độ t1 t2 [ kJ/kg.độ ] ; Ctrung bình khay = 0,523 [kJ/kg.độ] t1: Nhiệt độ khay chất vào lò ; t1= 20 [0C] ( tính với trường hợp khay nguội ) t2: Nhiệt độ khay khỏi lò ; t2 =520 [0C] ( tính theo công nghệ ram có nhiệt độ cao ) Q2 = Gkhay chứa bi Ctrung bình khay ( t2 – t1)/3600 Q2 = 660 0,523 ( 520 – 20 ) /3600 = 47,94 Q2 = 47,94 kW [kW] [kW] Nhiệt tổn thất dẫn nhiệt qua thể xây lò ( qua tường, qua nóc, qua đáy )  Công thức tính toán dẫn nhiệt qua thể xây nhiều lớp : Q3 = t − tkk Fbê mat trao đôi nhiêt 10 −3 [kW ] (*) δ ∑( i ) + λi α kk Ta viết công thức (*) dạng tổng quát cho lớp tường thứ i sau: t −t Q3i = i i +1 Fbê mat trung binh thu i 10 −3 [kW ] ∂i λi ti − ti +1 δi Q3i = 10 −3 [kW ] λi Fbê mat trung binh thu i Ta viết công thức (*) dạng tổng quát cho tường lò nhiều lớp sau: Q3 = ∑( t − tkk δi λi Fbê mat trung binh thu i ) + 10 −3 [kW ] α kk Fbê mat ngoai cua tuong Vậy dòng nhiệt dẫn nhiệt từ bề mặt tường lò tới không khí môi trường qua tường lò gồm nhiều lớp tính theo công thức : Q3 = Ta gọi Ri = ∑ Ri t − tkk 10 −3 [kW ] + α kk Fbê mat ngoai cua tuong δi K [ ] nhiệt trở lớp tường thứ i có tính tới λi Fbê mat trung binh thu i W diện tích trung bình bề mặt bên trái bề mặt bên phải lớp tường thứ i Fbề mặt trung binh thu i : Diện tích bề mặt trung bình lớp tường thứ i hai bề mặt lớp tường diện tích Fbê mat trung bình thu i = Fbên trai lop i x Fbên phai lop i [m ] t : Nhiệt độ trung bình bề mặt tường lò [oC ] tkk: Nhiệt độ không khí bao quanh lò [oC] δi : Chiều dày lớp thứ i tường lò ( lò, đáy lò) [m] λi : Hệ số dẫn nhiệt vật liệu ứng với lớp thứ i tường [W/m.K] αkk : Hệ số trao đổi nhiệt từ bề mặt tường lò tới không khí bao quanh [W/m 2.K] 10-3 Giá trị chuyển đổi đơn vị đo từ [W] sang [kW]  Tính diện tích bề mặt tường lò diện tích bề mặt trung bình tường lò + Các kích thước bên lò : Chiều dài nội hình lò: 8,04 [m] Chiều cao nội hình lò: 0,746 [m] Chiều rộng nội hình lò : 0,92 [m] Chiều rộng lò: 1,03 [m] ( tính theo dây cung ) + Tính diện tích bề mặt tường lò, lò,đáy lò, cửa lò 1tuong ben tuong Ftrong = ( Ftrong bên ) = (8,04 0,746) = 11,99568 [m ] Ftrong =1,03 8,04 = 8,2812 [m ] đáy Ftrong = 0,92 8,04 = 7,3968 [m ] cua Ftrong = (0,8 0,92 ) 2cua = 1,472 [m ] + Các kích thước bên lò Chiều dài ngoại hình lò: 8,5 [m] Chiều cao ngoại hình lò: 1,72 [m] Chiều rộng ngoại hình lò : 1,64 [m] + Tính diện tích bề mặt tường lò, lò, đáy lò, cửa lò tuong Fngoai = (8,5 1,72) 2bên = 29,24 [m ] Fngoai = (8,5 1,64) = 13,94 [m ] đáy Fngoai = (8,5 1,64) = 13,94 [m ] cua Fngoai = (1,49 1,2) 2cua = 3,576 [m ] + Tính diện tích bề mặt trung bình tường lò, lò, đáy lò, cửa lò tuong tuong tuong Ftrung bình = Ftrong Fngoai = 11,99568 29,24 = 18,724 [ m ] Ftrung bình = nóc Ftrong Fngoài = 8,2812 13,94 = 10,7443 [ m ] đáy Ftrung bình = đáy đáy Ftrong Fngoài = 7,3968 13,94 = 10,1544 [ m ] cua Ftrung bình = cua cua Ftrong Fngoài = 1,472 3,576 = 2,2534 [ m ]  Tính hệ số dẫn nhiệt λ : Đối với lớp gạch sa mốt A : λ = 0,407 + 0,000349 ttb Đối với lớp gạch diatômít : λ = 0,279 + 0,000233 ttb [ Đối với lớp cách nhiệt: λ = 0,0756 + 0,000233 ttb W ] m.K Trong ttb nhiệt độ trung bình lớp gạch tương ứng [0C] - Nhiệt độ lò: ttrong = 520 [oC] ( theo công nghệ ram nhiệt độ cao ) Để tính giá trị nhiệt độ trung bình lớp gạch, ta phải biết nhiệt độ hai bề mặt lớp Nhiệt độ tiếp xúc lớp phải giả thiết trước để tính, sau tính kiểm tra lai, giá trị kiểm tra lại xấp xỉ với giá trị giả thiết chấp nhận giá trị tính toán Theo kinh nghiệm thực tế, ta giả thiết giá trị nhiệt độ sau: - Nhiệt độ tiếp xúc lớp gạch samốt (lớp1 )với lớp gạch ditômít (lớp2); t(1-2) = 400 [oC] - Nhiệt độ tiếp xúc lớp gạch diatômít với lớp cách nhiệt (lớp 3); t(2-3) =:270 [oC] - Nhiệt độ lớp cách nhiệt ( lớp3)với vỏ tôn ; tngoài = 50 [0C] Tính hệ số dẫn nhiệt cho lớp tường : + Lớp tường gạch sa mốt : t + t (1− 2) W [ ] m.K 520 + 400 W λ sa môt = 0,407 + 0,000349 = 0,567 [ ] m.K λ sa môt = 0,407 + 0,000349 + Lớp tường gạch điatômít : λđiatômit = 0,279 + 0,000233 t(1− 2) + t( −3) 400 + 270 W λđiatômit = 0,279 + 0,000233 = 0,357 [ ] m.K + Lớp cách nhiệt : t (2 − 3) + t ngoai W [ ] m.K 270 + 50 W λbông cách nhiêt = 0,0756 + 0,000233 = 0,1128 [ ] m.K λbông cách nhiêt = 0,0756 + 0,000233  Chiều dầy lớp tường lò + Chiều dầy lớp gạch samốt : δsamôt = 0,115 [m] + Chiều dầy lớp gạch điatômit : δđitômit = 0,115 [m] + chiều dầy lớp cách nhiệt δbông cach nhiêt = 0,075 [m]  Tính diện tích bề mặt trung bình lớp tường lò : + Diện tích bề mặt tường lò : 1tuong ben tuong Ftrong = ( Ftrong bên ) = (8,04 0,746) = 11,99568 [m ] + Diện tích bề mặt tiếp xúc lớp lớp là: F(tuong 1− 2) = (8,23 1,206 ) 2bên = 19,80576 [m ] + Diện tích bề mặt tiếp xúc lớp lớp là: F(tuong = ( , 345 , 52 ) = 25 , 3688 [ m ] bên −3) + Diện tích bề mặt bên lớp ( coi bề mặt vỏ tôn bọc lò ) : tuong tuong F(3 − vo lò ) = Fngoài = (8,5 1,72 ) bên = 29,24 [m ] + Diện tích bề mặt trung bình lớp thứ ( lớp gạch samốt ) là: lop1 tuong tuong = Ftrung 11,99568 19,85076 =15,4312 [m ] bình = Ftrong F(1− 2) + Diện tích bề mặt trung bình lớp thứ hai ( lớp samốt ) là: lop tuong tuong = Ftrung 19,80576 25,3688 = 22,4408 [m ] bình = F(1− 2) F( −3) + Diện tích bề mặt trung bình lớp thứ ba ( lớp cách nhiệt) là: lop tuong tuong = 25,3688 29,27 = 27,2357 [ m ] Ftrung bình = F( −3) F(3− vo lò )  Tính nhiệt trở lớp tường lò thứ i : Ri = δi K [ ] λi Fbê mat trung binh lop thu i W + Nhiệt trở lớp tường thứ ( lớp tường samốt ) Rlop samôt = δ samôt lop λ samôt Ftrung bình = 0,115 K = 0,01314 [ ] 0,567 15,4312 W + Nhiệt trở lớp tường thứ hai ( lớp tường điatomit ) Rđiatômit = δ điatômit lop λđiatômit Ftrung bình = 0,115 K = 0,01435 [ ] 0,357 22,4408 W + Nhiệt trở lớp tường thứ ba ( lớp cách nhiệt ) Rbông cách nhiêt = Rbông cách nhiêt = δ cách nhiêt lop λbông cách nhiêt Ftrung bình 0,075 K = 0,0244 [ ] 0,1128 27,2357 W + Nhiệt trở từ bề mặt lớp tôn vỏ lò đến không khí bao quanh lò : Rvo lò − không khí = + Tổng nhiệt trở tường lò : tuong RΣ tuong α kk Fngoai = K = 0,00297 [ ] 11,514 29,24 W RΣtuong : = Rsamôt + Rđiatômit + Rbông cách nhiêt + Rvo lò − không K RΣtuong = 0,01314 + 0,01435 + 0,0244 + 0,00297 = 0,05486 [ ] W 3.1 Tổn thất nhiệt qua tường lò : Q3tuong lo = ttrong − tkk RΣtuong = 520 − 20 = 9114 [W ] = 9,114 [kW ] 0,05486 Q3tuong lo = 9,114 [kW ] ( * ) + Kiểm tra lại nhiệt độ tiếp xúc lớp tường : a ) Nhiệt độ bề mặt tiếp xúc lớp lớp 2: t(1-2) t(1− 2) = ttrong − Q3tuong lo Rsamôt = 520 − 9114 0,01314 = 400,24 [0 C ] ( Giá trị với nhiệt độ giả thiết ( 400 [0C] ) ban đầu ) b.) Nhiệt độ bề mặt tiếp xúc lớp lớp 3: t(2-3) t( −3) = t(1− 2) − Q3tuong lo Rđiatômit = 400,24 − 9114 0,01435 = 269,45 [0 C ] ( Giá trị với nhiệt độ giả thiết ( 270 [ 0C] ) ban đầu ) c.) Nhiệt độ bề mặt tiếp xúc lớp vỏ tôn lò: t (3-vỏ lò ) tuong lò t (3 − vo lò) = t ( − 3) − Q3 Rbông cách nhiêt t (3 − vo lò) = 269,45 − 9114 0,0244 = 47,07 [ C ] ( Giá trị gần với nhiệt độ giả thiết ( 50 [0C] ) ban đầu ) 10 Tính tổn thất nhiệt dẫn nhiệt qua tường lò theo công thức tổng quát: Q3tuong = t − tkk tuong −3 Fbê 10 [kW ] (*) mat trung bình ngoai δi ∑( )+ λi α kk F tuong bê mat trung bình ngoai tuong tuong Ftrong Fngoai = tuong Fbê = 11 , 99568 29 , 24 = 18 , 724 [ m ] mat trung bình ngoai Q3tuong = 520 − 20 18,7284 10 −3 [kW ] (*) 0,115 0,115 0,075 ( + + )+ 0,567 0,357 0,1128 11,514 Q3tuong = 7,335 [kW ] ( * * ) 3.2 Tổn thất nhiệt qua lò : + Chiều dầy lớp thể xây lò : - Lớp samốt có chiều dày δsamốt = 0,115 [m] - Lớp cách nhiệt có chiều dày δ cách nhiệt = 0,2 [m] + Nhiệt độ lò nhiệt độ bề mặt tiếp xúc lớp : - Nhiệt độ lò: ttrong = 520 [oC] ( theo công nghệ ram nhiệt độ cao ) - Giả thiết nhiệt độ lớp gạch samốt với lớp cách nhiệt là: t(1− 2) - Giả thiết nhiệt độ lớp cách nhiệt với vỏ tôn là: t( − vo) nóc = 40 [ C ] Các giá trị nhiệt độ giả thiết kiểm tra sau tính Q3nóc + Diện tích bề mặt lò ứng với lớp : - = 446 [ C ] Diện tích bề mặt lò : Ftrong = 8,04 1,03 = 8,2812 [m ] 11 - Diện tích bề mặt tiếp xúc lớp lớp F(nóc 1− 2) F(nóc = , 23 , 26 = 10 , 3698 [ m ] 1− 2) - Diện tích bề mặt tiếp xúc lớp lớp vỏ tôn F(nóc − vo lò ) F(nóc = F = , , 64 = 13 , 94 [ m ] ngoai − vo lò) - Diện tích bề mặt trung bình lớp thứ ( lớp samốt ) nóc Ftrung binh lop = Ftrong F(1− 2) = 8,2812 10,3698 = 9,2668 [m ] - Diện tích bề mặt trung bình lớp thứ ( lớp cách nhiêt ): nóc Ftrung = F F = 10 , 3698 13 , 94 = 12 , 0231 [ m ] binh lop (1− 2) ( − vo lo ) + Tính hệ số dẫn nhiệt vật liệu ứng với lớp thể xây lò : - Lớp samôt: ttrong + t(nóc 1− 2) λsamot = 0,407 + 0,0003489 520 + 446 λnóc = 0,5755 samot = 0,407 + 0,0003489 - [ W ] m K Lớp cách nhiệt : t (nóc + t (nóc − ) 2−vo lo) λbông = , 0756 + , 0002326 cách nhiet λbông cách nhiet = 0,0756 + 0,0002326 446 + 40 W = 0,1321 [ ] m.K + Nhiệt trở lớp thể xây lò : - Nhiệt trở lớp samốt : R samôt = δ samôt λ samôt Ftrung binh lop = 0,115 K = 0,02156 [ ] 0,5755 9,2668 W 12 - Nhiệt trở lớp cách nhiệt : δ cách nhiêt Rbông cách nhiêt = noc λbông cách nhiêt Ftrung 0,2 Rbông = cách nhiêt 0,1321 12,0231 = 0,1259 binh lop K [ ] W - Nhiệt trở từ bề mặt vỏ lò tới lớp không khí bao quanh lò : Rvo = lò − kk α kk Fngoai = K = 0,005459 [ ] 13,14 13,94 W - Tổng nhiệt trở thể xây lò nóc RΣnóc = R samôt + Rbông cách nhiêt + Rvo lò − kk K RΣnóc = 0,02156 + 0,1259 + 0,005459 = 0,1529 [ ] W + Tổn thất nhiệt dẫn nhiệt qua lò : nóc ttrong − t kk 520 − 20 Q3 = = = 3270 [W ] = 3,27 [kW ] , 1529 RΣ Q3nóc = 3,27 [kW ] + - (*) Kiểm tra lại nhiệt độ bề măt tiếp xúc lớp thể xây lò : Nhiệt độ bề mặt tiếp xúc lớp lớp 2: ( lớp samôt lớp cách nhiệt ) nóc t(nóc 1− 2) = ttrong − Q3 Rsamot = 520 − 3270 0,02156 = 449,50 [ C ] ( Giá trị xấp xỉ với nhiệt độ giả thiết ( 4460C) ban đầu ) - Nhiệt độ bề mặt tiếp xúc lớp vỏ lò : ( lớp cách nhiệt vỏ lò ) nóc t(nóc − vo lo) = t(1− 2) − Q3 Rbông cách nhiêt = 449,5 − 3270 0,1259 = 37,81 [ C ] ( Giá trị xấp xỉ với nhiệt độ giả thiết ( 40 [ 0C] ) ban đầu ) 13 Tính công suất nhiệt mát dẫn nhiệt qua lò theo công thức : t − t kk nóc Q3 = Fbê 10 −3 mat trung binh δ ( i )+ ∑ λi [kW ] (*) α kk nóc Fbê mat trung bình = Ftrong Fngoai = 8,2812 13.94 = 10,744 [m ] Q3nóc = 520 − 40 10,744 10−3 = 2,881 [kW ] (*) 0,115 0,2 ( + )+ 0,5755 0,1321 13,14 Q3nóc = 2,881 [kW ] (* *) 3.3 Tổn thất nhiệt dẫn nhiệt qua đáy lò : + Vật liệu chiều dầy lớp thể xây đáy lò - Lớp samốt có chiều dầy đáy δ samôt = 0,23 [m] - Lớp điatômit có chiều dầy đáy δ đitômit = 0,21 [m] ( lớp ): ( lớp ): + Nhiệt độ bề mặt tiếp xúc lớp thể xây đáy lò: - Nhiệt độ bề mặt đáy lò ttrong = 520 [oC] ( theo công nghệ ram bi nhiệt độ cao ) - Giả thiết nhiệt độ bề mặt tiếp xúc lớp lớp : t(1− 2) - Giả thiết nhiệt độ bề mặt tiếp xúc lớp vỏ tôn : đáy = 300 [ C ] đáy t ( − vo tôn ) = 52 [ C ] ( Các giá trị nhiệt độ giả thiết tính kiểm tra lại sau tính dòng nhiệt qua đáy ) + Tính diện tích bề mặt lớp : - Diện tích bề mặt đáy lò phía lò đáy Ftrong = 8,04 0,92 = 7,3968 [m ] 14 - Diện tích bề mặt tiếp xúc lớp 1( lớp samôt) lớp ( lớp điatômit) : F(đáy = , 23 , 26 = 10 , 3698 [ m ] 1− 2) - Diện tích bề mặt tiếp xúc lớp ( lớp điatômit) vỏ tôn: F(đáy − vo tôn ) = 8,5 1,64 = 13,94 [ m ] - Diện tích bề mặt trung bình lớp ( lớp samốt ): đáy đáy đáy Ftrung = F F = , 3968 10 , 3698 = , 758 [ m ] binh lop1 (1− 2) - Diện tích bề mặt trung bình lớp ( lớp điatômit ) : đáy Ftrung binh lop = đáy F(đáy F = 10 , 3698 13 , 94 = 12 , 0231 [ m ] 1− 2) ( − vo lo ) + Tính hệ số dẫn nhiệt vật liệu ứng với lớp thể xây đáy lò : - Hệ số dẫn nhiệt lớp gạch samốt đáy ttrong + t(đáy 1− 2) λsamôt = 0,407 + 0,0003489 520 + 300 W λsamôt = 0,407 + 0,0003489 = 0,55 [ ] m.K - Hệ số dẫn nhiệt lớp gạch điatômit λđiatômit = 0,2791 + 0,0002326 λđiatômit = 0,2791 + 0,0002326 đáy t(đáy 1− 2) + t( − vo lò) 300 + 52 W = 0,32 [ ] m.K + Tính nhiệt trở lớp thể xây đáy lò : - Nhiệt trở lớp samôt ( lớp ) đáy Rsamôt = đáy δ samôt đáy λsamôt Ftrung binh lop = 0,23 K = 0,04775 [ ] 0,55 8,758 W 15 - Nhiệt trở lớp điatômit (lớp 2) đáy Rđiatômit = - đáy δ điatômit đáy λđiatômit Ftrung binh lop = 0,21 K = 0,05458 [ ] 0,32 12,0231 W Nhiệt trở từ vỏ lò đến không khí bao quanh lò : đáy Rvo − kk = đáy α kk Fngoai = K = 0,007615 [ ] 9,42 13,94 W + Tổng nhiệt trở đáy lò : đáy đáy đáy RΣđáy = Rsamôt + Rđiatômit + Rvo − kk K RΣđáy = 0,04775 + 0,05458 + 0,007615 = 0,10994 [ ] W + Dòng nhiệt tổn thất dẫn nhiệt qua đáy lò: Q3đáy = đáy ttrong − tkk RΣđáy = 520 − 20 = 4548 [W ] = 4,548 [kW ] 0,10994 Q3đáy = 4,548 [kW ] ( *) + Kiểm tra lại nhiệt độ tiếp xúc lớp thể xây đáy lò: - Nhiệt độ bề mặt tiếp xúc lớp 1(samôt) lớp ( điatômit ) đáy đáy đáy t(đáy 1− 2) = ttrong − Q3 Rsamôt = 520 − 4548 0,04775 = 302,8 [ C ] ( Giá trị xấp xỉ giá trị nhiệt độ giả thiết chọn 300 [ 0C] ) - Nhiệt độ bề mặt tiếp xúc lớp ( điatômit) vỏ tôn đáy đáy đáy t(đáy − vo ton ) = t(1− 2) − Q3 Rđiatômit = 302,8 − 4548 0,05458 = 54,57 [ C ] ( Giá trị xấp xỉ giá trị nhiệt độ giả thiết chọn 52 [ 0C] 16 + Tính dòng nhiệt tổn thất dẫn nhiệt qua đáy lò: đáy ttrong − tkk đáy đáy Q3 = Ftrung binh [W ] δi Σ( ) + λi α kk đáy đáy đáy Ftrung binh = Ftrong Fngoai = 7,3968.13,94 = 10,15 [m ] Q3đáy = 520 − 20 10,15 = 4411 [W ] 0,23 0,21 ( + ) + 0,55 0,32 13,14 Q3đáy = 4,411 [kW ] (**) 3.4 Tính nhiệt tổn thất dẫn nhiệt qua tường cửa lò ( đầu lò có cửa vào liệu) + Chiều dầy lớp thể xây : - Lớp 1: lớp samốt có chiều dày δsamôt = 0,115 [m] - Lớp : lớp điatômít có chiều dày δđiatômit = 0,115 [m] - Lớp : lớp cách nhiệt có chiều dày δbông cách nhiệt = 0,03 [m] + Nhiệt độ bề mặt nhiệt độ bề mặt tiếp xúc lớp thể xây cửa : cua = 520 [0 C ] ( tính theo công nghệ ram ) - Nhiệt độ bề mặt tường cửa lò : ttrong - Gỉa thiết nhiệt độ bề mặt tiếp xúc lớp lớp 2: t(1− 2) - Gỉa thiết nhiệt độ bề mặt tiếp xúc lớp lớp : t( − 3) - Gỉa thiết nhiệt độ bề mặt tiếp xúc lớp vỏ tôn cua lò = 360 [0 C ] cua lò = 186 [0 C ] lò cua lò t(cua = t ngoai = 56 [ C ] 3− vo tôn ) 17 + Diện tích bề mặt lớp thể xây tường cửa lò : cua lò Ftrong = (0,92 0,8 ) 2cua =1,472 [m ] - Diện tích tường cửa phía : - Diện tích bề mặt tiếp xúc lớp 1(samôt) lớp (điatômit) cua lò F(1− 2) - = (1,03.1,26 ) cua = 2,5956 [m ] Diện tích bề mặt tiếp xúc lớp ( điatômit) lớp ( cách nhiệt) : cua lò F(2 − 3) - = (1,2 1,26 ) cua = 3,024 [m ] Diện tích bề mặt tiếp xúc lớp ( cách nhiệt) vỏ tôn : cua lò F(3 − vo lò ) = (1,49 1,26 ) cua = 3,576 [m ] - Diện tích bề mặt trung bình tính cho lớp ( lớp samốt ) cua lò cua lò Ftrung binh lop = Ftrong - = 1,472 2,5956 = 1,95466 [ m ] Diện tích bề mặt trung bình lớp ( lớp diaômit) cua lò Ftrung binh lop = - cua lò F(1− 2) cua lò F(1−2) cua lò F( 2−3) = 2,5956 3,024 = 2,8016 [m ] Diện tích trung bình bề mặt lớp ( lớp cách nhiệt) cua lò Ftrung binh lop = cua lò F( 2−3) cua lò F(3−vo lò) = 3,024 3,576 = 3,288 [m ] + Tính hệ số dẫn nhiệt vật liệu ứng với lớp tường cửa lò : - Lớp samốt : lò λcua samôt lò λcua samôt - Lớp đitômit : cua ttrong + t(cua 1− 2) = 0,407 + 0,0003489 520 + 360 W = 0,407 + 0,0003489 = 0,561 [ ] m.K cua t(cua 1− 2) + t ( − 3) cua lò λđiatômit = 0,279 + 0,0002326 lò λcua điatômit = 0,279 + 0,0002326 360 + 186 W = 0,3425 [ ] m.K 18 - Lớp cách nnhiệt: cua t (cua + t 2−3) (3−vo lò ) cua lò λbông cách nhiêt = 0,0756 + 0,0002326 186 + 56 W cua lò λbông cách nhiêt = 0,0756 + 0,0002326 = 0,1037 [ ] m.K + Tính nhiệt trở lớp tường cửa lò: - Nhiệt trở lớp samốt ( lớp 1) cua Rsamôt = cua Rsamôt = - δ samôt cua lò λcua samôt Ftrung binh lop 0,115 K = 0,10487 [ ] 0,561.1,95466 W Nhiệt trở lớp điatômit cua Rđiatômit = - δ điatômit cua lò λcua F diatômit trung binh lop = 0,115 K = 0,11985 [ ] 0,3425 2,8016 W Nhiệt trở lớp cách nhiệt cua Rbông cách nhiêt = cua Rbông = cách nhiêt δ cách nhiêt cua lò λ cua cách nhiêt Ftrung binh lop 0,03 K = 0,08798 [ ] 0,1037 3,288 W Nhiệt trở từ vỏ lò đến không khí bao quanh cua Rvo lò − kk = lò α kk F(23cua − vo lò ) = K = 0,02429 [ ] 11,5137 3,576 W - Tổng nhiệt trở tường đầu lò ( có bố trí cửa lò ): cua cua cua cua RΣcua lò = Rsamôt + Rđiatômit + Rbông + R cách nhiêt vo lò − kk cua lò RΣ K = 0,10487 + 0,11985 + 0,08798 + 0,02429 = 0,33699 [ ] W 19 + Dòng nhiệt tổn thất dẫn nhiệt qua tường đầu lò (có bố trí cửa ) (*) + Kiểm tra lại nhiệt độ lớp: - Nhiệt độ bề mặt tiếp xúc lớp ( samốt) lớp ( điatômit ) lò cua lò cua lò cua t(cua Rsamôt = 520 − 1484 0,10487 = 364,4 [0 C ] 1− 2) = ttrong − Q3 ( xấp xỉ với giá trị giả thiết 360 [ 0C] ) - Nhiệt độ bề mặt tiếp xúc lớp (điatômit) lớp (bông cách nhiệt ): lò cua lò cua lò cua t(cua Rđitômit = 364,4 − 1484 0,11985 = 186,5 [0 C ] −3) = t(1− 2) − Q3 ( xấp xỉ với giá trị giả thiết 186 [0C] ) - Nhiệt độ bề mặt tiếp xúc lớp ( cách nhiệt ) vỏ tôn cua lò cua lò cua lò t (3− vo tôn ) = t (2− 3) − Q3 cua Rbông cách nhiêt cua lò t (3− vo tôn ) = 186,5 − 1484 0,08798 = 55,94 [ C ] ( xấp xỉ với giá trị giả thiết 56 [0C] ) + Tính dòng nhiệt mát dẫn nhiệt qua tường đầu lò (có cửa) cua ttrong − t kk cua cua Q3 = Ftrung binh δ samôt δ điatômit δ cách nhiêt + + + cua cua α kk λcua samôt λđiatômit λbông cách nhiêt 20 cua cua cua Ftrung binh = Ftrong F(3− vo lò ) = 1,472.3,576 = 2,294 [ m ] Thay giá trị vào biểu thức ta được: Q3cua = 520 − 20 2,294 = 1184 [W ] =1,184 [kW ] 0,115 0,115 0,03 + + + 0,561 0,3425 0,08798 11,51 Q3cua = 1,184 [kW ] (**) + Tổng dòng nhiệt mát dấn nhiệt qua thể xây ( tường + + đáy + cửa ) Q3 = 7,335 + 2,881 + 4,441+ 1,184 = 15,841 [kW ] Tổn thất nhiệt xạ nhiệt qua khe hở qua cửa lò mở cửa thao tác  vung có cua  4 T   T0    −3 Q4 = 5,67  lò − [kW ]    φ ϕ Fcua mo 10  100   100       φ hệ số màng chắn cửa φ = 0,7 Fcua mở: Diện tích cửa mở để thao tác Fcửa mở = (0,8 0,6 ) 2của = 0,96 [m2] Tlòvung có cua Nhiệt độ lò vùng có bố trí cửa lò vung co cua Tlò = (500 + 273) = 773 [ K ] 21 T0 ϕ Nhiệt độ môi trường ; T0 = (20+ 273) [K] = 293 [K] Hệ số thời gian mở cửa = τ mo cua τ trình = 2,5 = 0,104 24  vung có cua  4 T   T0    −3 Q4 = 5,67  lò − [kW ]    φ ϕ Fcua mo 10  100 100          73 29344  −3 Q4=5,67.  −  .0,7 14.0,961 =1,386[kW] 10 10  Q4 = 1,386 [kW ] Tổn thất nhiệt dẫn nhiệt đầu đấu dây điện trở lò Lượng nhiệt tổn thất đầu dây điện trở dẫn môi trương vị trí đầu đấu nối tiếp đầu đấu song song theo mạch điện thiết kế đầu cốt cấp điện Lượng nhiệt tính gần theo kinh nghiệm : Q5 = 0,16 ( Q1 + Q2 + Q3 + Q4 ) 0,16 ( 90,80 + 47,94 + 15,811 + 1,386 ) = 24,93 [kW] Q5 = 24,93 [kW] Tổn thất nhiệt tích nhiệt cho thể xây lò Lò ram thiết kế làm việc liên tục, chế độ nhiệt độ lò ổn định ( nhiệt độ lò không thay đổi theo thời gian ), lượng nhiệt tổn thất tích nhiệt vào thể xây Q6 = Tính tổng lượng nhiệt cần chi cho lò : Qchi = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 + Q6 [kW] Qchi = 90,80 + 47,94 + 15,811 + 1,386 + 24,93 + = 181 [kW] 22 Qchi = 181 [kW] Giá trị tỷ lệ khoản nhiệt chi trình bầy bảng 1CĐ2) BẢNG CÂN BẰNG NHIỆT CỦA LÒ RAM LIÊN TỤC NĂNG SUẤT LÒ 30 tấn/ngày đêm ( 1250 [kg/h ) ( Tính với trường hợp : Bi ram khay có nhiệt độ nhiệt độ môi trường 20 [0C] ) NHIỆT THU NHIỆT CHI CỦA LÒ NHIỆT THU = K X NHIỆT CHI T.T PLÒ = K X QCHI KHOẢN NHIỆT CHI [KW] [%] Q1 Nhiệt để nung nóng kim loại 90,80 50,202 Q2 Nhiệt tổn thất để nung nóng khay chứa liệu 47,94 26,506 Q3 Nhiệt tổn thất dẫn nhiệt qua tường lò, lò,đáy lò cửa lò 15,811 8,742 Q4 Nhiệt tổn thất xạ qua khe hở cửa lò mở cửa lò 1,386 0,766 Q5 Nhiệt tổn thất dẫn nhiệt qua đầu đấu dây điện trở đầu đấu cấp điện 24,93 13,784 Q6 Không có tổn thất nhiệt tích nhiệt cho thể xây lò lò làm việc liên tục 0 180, 867 [kW] 100 [%] QCHI K=1,127 QCHI ( làm tròn ) 181 [ kW] BẢNG CĐ2 : GIÁ TRỊ VÀ TỶ LỆ TỪNG KHOẢN NHIỆT CHI CỦA LÒ RAM B TÍNH CÔNG SUẤT ĐIỆN CỦA LÒ : 23 PLÒ = K QTHU X + PLÒ [kW] : Công suất điện lò bảo đảm để nung nóng bi, đạn ram khay kim loại chứa bi, chứa đạn đạt yêu cầu sau  Lò làm việc liên tục ( 24/24 )  Năng suất ram: Gbi, đan ram = 30 [tấn/24h] Gbi, đạn ram = 1250 [kg/h]  Mỗi khay có khối lượng 220 [kg] khay chứa 416 kg bi ; suất lò tính theo khay [3 khay/1h]  Nhiệt độ bi ram khay vào lò nhiệt độ môi trường 20 [0C]  Nhiệt độ bi ram khay khỏi lò nhiệt độ ram 520 [0C]  Lò dùng dây điện trở, sử dụng lưới điện pha 380/220 [V]  Khi tính công suất lò, ta phải tính với trường hợp cần cung cấp đủ nhiệt để ram bi điều kiện cần nhiều nhiệt : + Nhiệt độ vật ram vào lò có nhiệt độ thấp ( nhiệt độ môi trường 20 [0C] ) + Nhiệt độ ram chọn theo vật liệu cần ram nhiệt độ cao ( 520 [0C] ) Khi lò đáp ứng yêu cầu nêu trên, lò hoàn toàn ram vật liệu có nhiệt độ ram thấp 520 [0C] có nhiệt độ vào lò cao 20 [0C] + K hệ số dự trữ công suất: K = 1,1 ÷ 1,25 Giá trị chọn theo kiểu lò, theo chế độ lò làm việc gián đoạn hay liên tục, theo điều kiện điện áp lưới theo giá trị tuyệt đối Qchi lớn hay nhỏ QCHI = 181 [kW] PLÒ = K x QTHU = 1,27 x 181 [kW] PLÒ = 204 [kW] C CÔNG SUẤT LÒ VÀ PHÂN BỐ PHỤ TẢI ĐIỆN CHO LÒ 24 Lò có công suất 204 [kW] Lò chia thành buồng nhiệt , buồng nhiệt có công suất 102 [kW] Điện áp lưới 380/220 [V] Phụ tải đấu sao, công suất pha : P1 buông nhiêt 102 Ppha = = = 34 [kW ] 3 Sơ đồ phân bố phụ tải điện trình bầy HÌNH 1CĐ2 ( hình chuyên đề 2) [Iđm ] ≥ 310 [A] S ≥ 62 [mm2] Tñ ®iÖn CÇu ®Êu ≥ 400 A CÇu ®Êu ≥ 200 A CÇu ®Êu ≥ 200 A S ≥ 31 mm2 [ I đm] ≥ 155 [A] ĐIỆN NGUỒN pha x 380 [V] P = 204 [kW] P buồng = 102 [kW] P buồng = 102 [kW] HINH 1CĐ2 : SƠ ĐỒ PHÂN BỐ PHỤ TẢI ĐIỆN CỦA LÒ RAM 25 Chủ nhiệm dự án Đông Anh tháng năm 2012 Người viết chuyên đề