Upload
laptuca-gabriel
View
225
Download
1
Embed Size (px)
Citation preview
7/28/2019 Tema de Casa - Gestiunea Termoenergetica a Proceselor Industriale2
1/13
Universitatea Tehnica de Constructii BucurestiFacultatea de Instalatii
GGESTIUNEAESTIUNEATERTERMOMO--ENERGETICENERGETICAAAAPROCESELORPROCESELOR INDUSTRIALEINDUSTRIALE
NNRR.. DEDE OORDINERDINE: 35: 35SSTUDENTTUDENT: C: CRISTIANRISTIAN DDRDEARDEA
AANULNUL III, SIII, SERIAERIA B, GB, GRUPARUPA 88
BUCURESTI 2010BUCURESTI 2010
7/28/2019 Tema de Casa - Gestiunea Termoenergetica a Proceselor Industriale2
2/13
CUPRINSCUPRINS
1. Date initiale
2. Bilantul real
2.1. Conturul de bilant
2.2. Determinarea randamentului cuptorului
2.3. Determinarea pierderilor specifice
2.4. Determinarea randamentului indirect2.5. Compararrea cu un alt cuptor de performante inalte
3. Bilantul normat
3.1. Ipoteze de lucru
3.2. Calculul pierderilor specifice
3.3. Determinarea randamentului normat
3.4. Determinarea debitului de combustibil conventional/an
4. Bilantul optimal
4.1. Ipoteze de lucru
4.2. Calculul pierderilor specifice
4.3. Determinarea randamentului optimal
7/28/2019 Tema de Casa - Gestiunea Termoenergetica a Proceselor Industriale2
3/13
4.4. Determinarea debitului de combustibil conventional/an
Date initiale
Se va executa bilantul termic, concluzii si masuri tehnico-economice la
un cuptor de forja cu functioare in flux. Datele de calcul sunt urmatoarele:
Cuptorul incalzeste otel pentru forjare fara suport, combustibilul este gaz
natural cu urmatoarele caracteristici:
Hi = 35500 [kJ/Nm3]
Vo = 9,5
Vgo = 10,5
VH20 = 2
VCO2 = 1
comb = 0,77 [kg/Nm3
comb]
- continutul de CO in gazelle de ardere: CO = 1+0,005*35 = 1,175 [%]
- debitul de material incalzit in cuptorul de forja:
Gmat = 145,1 +90,33*3525,41 = 2440,38 [kg/h]
- temperatura materialului la intrare: tmi = 20 [0C]
- temperature materialului la iesire: tme = 1000-5*35 = 825 [0C]
- debitul de combustibil: Bh = 25+5*35 = 200 [Nm3/h]
7/28/2019 Tema de Casa - Gestiunea Termoenergetica a Proceselor Industriale2
4/13
- excesul de aer: = 1,1+ =1,45 [-]
- temperatura aerului la intrare: tao = 20 [0C]
- temperature gazelor la evacuare: tgev = 1100-5*35 = 925 [0C]
- suprafata peretilor: Sp = 10 + 35 = 45 [m2]
- temperatura peretilor: tp = 100 0,5*35 = 82,5 [0C]
- suprafata necesara de sol a cuptorului: Ssol = 4+0,5*35 =21,5 [m2]
- izolatia cuptorului: k = 0,25 [W/ m2K]
- cuptorul are o deschidere cu urmatoarele dimensiuni:
a=0,2+0,005*35 = 0,375[m] si b = 2*a = 0,75 [m]
- latimea zidului: l = 0,6 [m]
- suprapresiunuea in cuptor: p = 5 [W/m2]
- puterea calorifica a CO: HCO = 12900 [kJ/Nm3]
- caldura specifica a aerului: cpaer = 1,274+2,678+10-4*taer = 1,27 [kJ/Nm
2K]
- caldura specifica a gazelor de ardere:
cpg = 1,3346+1,6878+10-4*tgev = 1,49 [kJ/Nm
2K]
- coeficientul de schimb de caldura la perete:
p = 5,82+0,646*(tp-ta0)0,554=1,22 [W/m2K]
- coeficientul de diafragmare: = 0,5174* =0,38
- Sd suprafata deschiderii = a * b = 0,28125 [m2]
- caldura specifica a otelului: cOL (i)=0,4758+3,97*10-4*tmi=0,48 [kJ/kgK]
- caldura specifica a materialului la iesire:
cOL (e)= 0,4758+3,97*10-4*tme=0, 8 [kJ/kgK]
7/28/2019 Tema de Casa - Gestiunea Termoenergetica a Proceselor Industriale2
5/13
BILANTUL REAL
obtinut in urma masuratorilor
- conturul de bilant -
Bilantul termic, indiferent de utilajul pe care este efectuat respecta principiul
conservarii energiei:
7/28/2019 Tema de Casa - Gestiunea Termoenergetica a Proceselor Industriale2
6/13
Qc = B*Hi = 200 =
B =
Qaer = B**V0 * cpaer*ta0 = 0,06*1,45*9,5*1,27*20 = 21 [kW]
Qmi = Gmi * tmi * cmi =
Qme= Gme * tme * cme =
Qev = B*Vg*cpg*tgev = 0,06*1,49*925*14,78 = 1222,3 [kW]
Vg = [Vg0 + (-1)*V0] = 10,5+(1,45-1)*9,5 =14,78
Qinc = B * Vgusc * *HCO = 0,06*12,78*0,01175*12900 = 116,22 [kW]
Vgusc = Vg Vapa = 14,78 2 = 12,78
Qper = Slat*p*(tp ta0) = 45*12,2*(82,5-20) = 34,3 [kW]
Qsol = Ssol *ksol*(tc tsol) = 21,5*0,24*(1197-10) = 6,13 [kW]
ksol = 0,24
tt = =
= 1531,17 [ C]
Tt = tt + 273 = 1531,17 + 273 = 1804 K
tc = Tc 273 [ C] = 1197 [ C]
Tc = [K]
Tev = 925 + 273 = 1198 [K]
7/28/2019 Tema de Casa - Gestiunea Termoenergetica a Proceselor Industriale2
7/13
Tc = = 1470[K]
Qrd = 5,67*10-8 *Sd **[(Tc)
4 - (Ta0)4] =
= 5,67 * 10-8*0,28*0,38*4,66*1012=28,11 [kW]
Qrb = DgN * cpg *(tc tev) =0,143 * 1,49*(1197-925) = 58 [kW]
w =
Dg = w * S = 2,78 * 0,28 = 0,77
DgN = 0,77 * = 0,143
Se recalculeaza:
ksol = 0,25
Srd = 1,5 * 0,375*0,75 = 0,42 [m2]
Qsol = 6,4 [kW]
Qrd = 42,16 [kW]
Qrb = 81,1 [kW]
DgN = 0,2
7/28/2019 Tema de Casa - Gestiunea Termoenergetica a Proceselor Industriale2
8/13
Determinarea randamentului cuptorului
-randamentul direct
- determinarea pierderilor specifice
Odata determinate aceste pierderi specifice se poate scrie randamentul
indirect al cuptorului de forja.
Dupa scrierea acestor pierderi se trece la analiza pierderilor specifice si se
constata functionarea utilajului. Aceasta analiza se face prin comparatie cu
pierderile unui cuptor performant.
7/28/2019 Tema de Casa - Gestiunea Termoenergetica a Proceselor Industriale2
9/13
BILANTUL NORMAT
Un bilant de calcul facut in totalitate de catre inginer punand anumite ipoteze
in scopul imbunatatirii utilajului si micsorarea consumului.
Ipoteze:
- neoprirea procesului de productie;
- reglajul amestecului aer-combustibil astfel incat excesul de aer sa fie in
limitele combustibilului utilizat.
- qev (=1,01) tgev(=700 C )
- qinc CO (=1,05) (=1,01 C )
7/28/2019 Tema de Casa - Gestiunea Termoenergetica a Proceselor Industriale2
10/13
- qrb p (=3) (=1,01 C )
Qrb = DgN * cpg *(tc tev) =0,112 * 1,49*(1197-925) = 45 [kW]
w =
Dg = w * S = 2,15 * 0,28 = 0,6
DgN = 0,6 * = 0,112
7/28/2019 Tema de Casa - Gestiunea Termoenergetica a Proceselor Industriale2
11/13
[kg/s]
[kg/s]
B = = =0,003 [kg/s]
438,17
[t.c.c./an]
- amortizare in 1 2 saptamani
BILANTUL OPTIMAL
Un bilant de calcul facut de inginer propunand niste ipoteze:
- oprirea procesului de productie;
- schimbarea arzatoarelor cu arzatoare automate care sa realizeze amestecul
combustibil aer perfect;
- imbunatatirea izolatiei;
- prevederea de usi automate care sa se inchida dupa introducerea
materialului, apoi sa se redeschida dupa ce s-a terminat materialul;
- prevederea de recuperatoare de caldura pe cos;
- neschimbarea profilului utilajului;
- desfundarea cosului in cazul unor situatii aparute.
7/28/2019 Tema de Casa - Gestiunea Termoenergetica a Proceselor Industriale2
12/13
- qev (=1,001) tgev(=600 C )
- qinc CO (=0)
- qper tp (=40)
- qrb p (=3) (=1,01 C )
Qrb = DgN * cpg *(tc tev) =0,112 * 1,49*(1197-925) = 45 [kW]
w =
Dg = w * S = 2,15 * 0,28 = 0,6
DgN = 0,6 * = 0,112
7/28/2019 Tema de Casa - Gestiunea Termoenergetica a Proceselor Industriale2
13/13
60% > 46% > 22%
[kg/s]
[kg/s]
B = = =0,0036 [kg/s]
525,17
[t.c.c./an]
- amortizare in 1 2 ani