Файл: Волгина, Ю. М. Теплотехническое оборудование стекольных заводов учебник.pdf

Коэффициент полезного действия ванной печи

4485-100

25%.

17750

Сводный тепловой баланс приведен в табл. 17.

мощность электропечи. Электротехнический расчет позво­ ляет определить электрическое сопротивление стекло­ массы и параметры тока как для электродов, так и для питающей сети, а также рабочее напряжение. Перед рас­ четом выбирают тип печи и обосновывают ее размеры. Для каждого типа печей существуют определенные прак­ тические показатели, в частности удельный съем стекло­ массы, с учетом которого устанавливают площадь зер­ кала варочного бассейна.

Удельный съем стекломассы зависит от состава стек­ ла, вида электродов и их расположения в печи. Ориен­ тировочно удельные съемы стекломассы составляют: для печей со сводами и горизонтальными графитовыми элек­ тродами 1000—1500 и с пластинчатыми пристенными мо­ либденовыми электродами с развитой вертикальной по­ верхностью до 5000 кг/м2 в 1 сутки. При варке специаль­ ных сортов стекол удельный съем несколько снижается.

При горизонтальном расположении стержневых элек­ тродов отношение длины к ширине бассейна находится в пределах от 1,5:1 до 3:1. Ширина бассейна определяет­ ся длиной стержневых электродов. Для нормального протекания процесса стекловарения расстояние между засыпочной стеной и первым электродом должно состав­ лять 0,3—0,8 ширины бассейна, а глубина варочного бас­

201

сейна 0,5—1,2 м. Высота стен варочного бассейна от зер­ кала стекломассы до пят свода для всех типов печей око­ ло 0,2—0,3 м.

Варочный бассейн от выработочного в электрических печах конструктивно разделяется так же, как в пламен­ ных печах. Свод варочного бассейна и вся кладка выра­ боточного бассейна должны быть тщательно изолиро­ ваны. Выработочный бассейн проектируют небольших размеров и даже с прямым поступлением стекломассы из протока в питатель стеклоформующей машины. Для поддержания в выработочном бассейне необходимого температурного режима во время разогрева печи преду­ сматривают установку в нем электродов, а также горелок для жидкого или газового топлива.

При теплотехническом расчете электрических печей обычными методами определяют расход тепла на стеклообразование и потери тепла в окружающую среду, а также на охлаждение электродов. В тепловых балан­ сах электропечей отсутствуют приходные и расходные статьи, связанные со сжиганием топлива.

Разница между расходом и приходом тепла АФ кВт и составляет тот тепловой поток, который должен быть получен за счет электроэнергии.

Коэффициент запаса К принимают равным 1,1—1,3. В выработочном бассейне тепло, вносимое горелками и электродами, должно компенсировать недостаток тепла.

Удельный расход электроэнергии для варки 1 кг стек­ ломассы равен:

мощностей всех частей печи в кВт; G 4 ■— производительность печи в кг/ч.

Удельный расход электроэнергии, по практическим данным, колеблется в широких пределах и тем меньше, чем больше производительность. В среднем он составля­ ет 1,1—1,2 кВт-ч/кг. Определением удельного расхода электроэнергии завершается теплотехнический расчет.

Электрическое сопротивление стекломассы R, пред­ ставляющей неоднородный проводник, зависит от ее

262

удельного электрического сопротивления и расположе­ ния электродов. Для пристенных электродов

где R — сопротивление в Ом; П{ — коэффициент, учитывающий неод­ нородность стекломассы («i = 1,05—1,1); I — расстояние между элект­ родами в м; F ст — площадь сечения стекломассы, перпендикулярно­ го направлению тока, в м2; р — удельное сопротивление стекломассы при данной температуре в Ом-м (1 Ом-см = Ю~2 Ом-м).

Для стержневых электродов одинакового диаметра

Значение R определяют для каждой группы электро­ дов, работающих в различных условиях, в том числе и при различной температуре стекломассы.

Удельное электрическое сопротивление стекломассы р зависит от химического состава стекла и его температу­ ры. Зависимость удельного электрического сопротивления от состава и температуры стекломассы приведена в табл. 18, а состав кальдийнатриевого стекла (Ca-Na) и

203

Рабочее напряжение и, В на электродах определяют по формуле

Обычно рабочее напряжение колеблется в пределах 30120 В. Сила тока I, А при рабочем напряжении и:

Допустимая плотность тока i определяется темпера­ турой стекломассы, ее составом и видом электродов. Плотность тока для стекла обычного состава и темпера­ туре 1400° С при использовании графитовых электродов составляет 0,3—0,6, молибденовых —1 и стальных—0,7— 0,8 А/см2 (1 А/см2= 10^4 А/м2) .

Для боросиликатных стекол при температуре около 1420° С для молибденовых электродов плотность тока 0,6 А/см2. При повышении температуры стекломассы до­ пустимая плотность тока увеличивается, а с понижением температуры уменьшается.

Требуемую рабочую площадь электродов Аэл, см2 оп­ ределяют по силе тока и допустимому значению плотно­

Полученные значения рабочего напряжения, плотно­ сти тока и площади электродов являются контрольными для проверки принятых размеров бассейна печи. При не­ обходимости изменяют линейные размеры бассейна, и расположение электродов и значения и, I и i рассчитыва­ ют вновь.

Глава X

МЕХАНИКА ГАЗОВ В СТЕКЛОВАРЕННЫХ ПЕЧАХ

§ 45. Основы аэродинамического расчета стекловаренных печей

Стекловаренные печи в основном обогреваются газа­ ми — продуктами сгорания газообразного топлива. В ра­ бочей камере печи эти газы отдают часть своего тепла

204

шихте и стекломассе. Передача тепла, а следовательно,- процесс варки и производительность печей зависят от скорости, направления и характера движения газовых потоков. От этих же факторов зависят и интенсивность теплообмена и распределение температур и давлений в рабочей камере.

Газы, отводимые из рабочей камеры, имеют высокую температуру, и их направляют в устройства для исполь­ зования тепла (регенераторы и рекуператоры). Работа этих устройств будет эффективной только при правиль­ ном распределении в них нагреваемых и нагревающих газов, движении их с определенной скоростью и при тре­ буемых направлении и объемах газовых потоков.

Движение газов в печах бывает е с т е с т в е н н о е , если оно происходит вследствие разности плотностей газов из-за разности температур в различных участках печи, или п р и н у д и т е л ь н о е , если оно вызвано воз­ действием внешних сил (вентилятора, дымососа, давле­

режим переходит в турбулентный при достижении скоро­ сти ®Кр, соответствующей определенному значению чис­ ла Рейнольдса. Число (критерий) Рейнольдса характе­ ризует отношение сил инерции к силам вязкости:

Устойчивый ламинарный или турбулентный режим движения наступает на определенном расстоянии от входа газа в канал. Движение газов в круглой трубе без турбулизирующих устройств является ламинарным при зна­ чении Re=2320, при более высоких значениях Re дви­ жение газов турбулентное.

Критическая скорость газов wKр, м/с, выше которой наблюдается турбулентное движение, определяется по формуле

205