Calculul consumului specific de combustibil pentru un cuptor vană

1. Aspecte generale.

Pentru a calcula consumul specific de combustibil se delimitează un contur care cuprinde suprafaţa de topire, St, a cuptorului. În raport cu acest contur se definesc care sunt căldurile intrate şi căldurile ieşite, pentru bilanţul termic al zonei de topire [1]. Aceste călduri sunt prezentate în tabelul 1.

Tabelul 1. Bilanţul termic al zonei de topire pentru un cuptor vană.

A. Călduri intrate [kJ/kg sticlă] B. Călduri ieşite [kJ/kg sticlă]

1. Căldura chimică a combustibilului, Cs 1. Căldura reacţiilor endoterme, Qe

2. Căldura sensibilă a amestecului de

materii prime, Qm1 2. Căldura sensibilă a sticlei, Qm2

3. Căldura sensibilă a comburantului

(aerului), Qa. 3. Căldura gazelor de ardere evacuate, Qg

4. Căldura gazelor tehnologice evacuate, Qgt

5. Căldura pierdută în mediul ambiant

prin pereţi, Qp.

6. Căldura pierdută prin orificii, Qo.

Consumul specific de combustibil se calculează pe baza bilanţului termic al zonei de topire, egalând căldurile intrate cu căldurile ieşite.

2. Aspecte teoretice.

Se prezintă în continuare modul de calcul al fiecărei călduri din bilanţul termic al zonei de topire a cuptorului vană [1].

A. CĂLDURI INTRATE:

A.1. Căldura chimică a combustibilului, Cs, este necunoscută şi va fi aflată în urma calculului pe baza bilanţului termic.

A.2. Căldura sensibilă a amestecului de materii prime, Qm1, se calculează cu formula [1]:

[kJ/kg sticlă] (1)

unde: Gmp = masa materiilor prime [kg/kg sticlă], (cpm1)m1 = căldura specifică a materiilor prime la temperatura m1. [kJ/kg.grd] şi m1= temperatura materiilor prime la intrarea în cuptor [grd].

(2)

unde: G’mp = masa materiilor prime pulverulente [kg/kg sticlă],, G”mp = masa de cioburi, [kg/kg sticlă]

(3)

unde pmp = % materii prime pulverulente, pciob. = % de cioburi.

Se alege , pciob. = 10  80%, iar pmp = 100 - pciob.

(cpm1)m1 se calculează cu formula:

[kJ/kg.grd] (4)

în care t = m1 este temperatura ambiantă (aproximativ 20 C).

A.3. Căldura sensibilă a comburantului (aerului), Qa se calculează cu formula [1]:

[KJ/Nm3 CH4] (5)

unde: Va = volumul de aer preîncălzit [Nm3/Nm3 CH4], (cpa)a = căldura specifică a aerului preîncălzit la a [kJ/Nm3.grd], a = tº de preîncălzire a aerului. Se alege a = 1000  1200 C. (cpa)a se determină în funcţie de a, din anexa 2 a lucrării nr.3

Întrucât Qa rezultă din formula (5) în [KJ/Nm3 CH4], trebuie transformată în [kJ/kg sticlă]. Rezultă formula următoare:

[kJ/kg sticlă] (6)

unde: Hi = puterea calorifică inferioară a combustibilului [KJ/Nm3 CH4]. Se alege din anexa 1 a lucrării nr.3, în funcţie de combustibilul utilizat.

Precizăm că s-a neglijat căldura sensibilă (fizică) a combustibilului, pentru că este foarte mică în comparaţie cu căldura sensibilă a aerului preîncălzit şi cu căldura chimică a combustibilului.