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Giáo trình - Lò công nghiệp - chương 1

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Tham khảo tài liệu 'giáo trình - lò công nghiệp - chương 1', kỹ thuật - công nghệ, cơ khí - chế tạo máy phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả

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Nội dung Text: Giáo trình - Lò công nghiệp - chương 1

  1. ÂAÛI HOÜC ÂAÌ NÀÔNG TRÆÅÌNG ÂAÛI HOÜC BAÏCH KHOA PHAÛM THANH GIAÏO TRÇNH LOÌ CÄNG NGHIÃÛP Âaì Nàông 2007 --0--
  2. LÅÌI NOÏI ÂÁÖU Giaïo trçnh Loì cäng nghiãûp ( LCN ) trçnh baìy nhæîng neït cå baín vãö : - Caïc âàûc træng cå baín cuía LCN; - Caïc váún âãö truyãön nhiãût, cå hoüc cháút khê trong LCN; - Kyî thuáût âäút nhiãn liãûu vaì thiãút bë âäút nhiãn liãûu; - Váût liãûu xáy loì vaì kãút cáúu caïc thãø xáy; - Hãû thäúng cáúp gioï vaì thoaït khoïi cuía loì; - Phæång phaïp tênh toaïn cán bàòng nhiãût vaì xaïc âënh læåüng tiãu hao nhiãn liãûu - Mäüt säú daûng loì cå baín âæåüc duìng phäø biãún trong cäng nghiãûp. Våïi näüi dung trãn, saïch âæåüc laìm giaïo trçnh giaíng daûy cho sinh viãn âaûi hoüc, cao âàóng, hoüc sinh trung cáúp caïc ngaình: Kyî thuáût nhiãût vaì maïy laûnh, Luyãûn kim, Silicat, Cå khê reìn dáûp vaì caïc ngaình coï liãn quan. Giaïo trçnh chàõc khäng traïnh khoíi sai soït.Ráút mong nháûn âæåüc nhæîng yï kiãún âoïng goïp cuía caïc âäöng nghiãûp vaì baûn âoüc âãø këp thåìi chènh lyï bäø sung trong nhæîng láön taïi baín sau.Thæ tæì goïp yï xin gæíi vãö âëa chè: Khoa Cäng nghãû nhiãût âiãûn laûnh-Træåìng Âaûi hoüc Baïch khoa-Âaûi hoüc Âaì Nàòng.Xin chán thaình caïm ån. TAÏC GIAÍ --1--
  3. Chæång 1: CAÏC ÂÀÛC TRÆNG CÅ BAÍN CUÍA LOÌ CÄNG NGHIÃÛP 1.1. PHÁN LOAÛI LOÌ CÄNG NGHIÃÛP 1.1.1 KHAÏI NIÃÛM Loì cäng nghiãûp ( LCN ) laì thiãút bë nhiãût taûo ra mäi træåìng coï nhiãût âäü cao âãø thæûc hiãûn caïc quaï trçnh cäng nghãû nung noïng, náúu chaíy, sáúy... Trong saín xuáút, LCN thæåìng gàûp nhæ:loì cao, loì nung, loì luyãûn theïp âãø caïn, reìn dáûp, loì náúu thuyí tinh, loì äúng quay saín xuáút ximàng, loì sáúy, loì âiãûn. Trong LCN, læåüng nhiãût cáúp cho loì laì nhiãût nàng toaí ra khi âäút chaïy nhiãn liãûu hoàûc nhiãût toaí ra tæì váût liãûu âæåüc gia cäng nhiãût hoàûc âiãûn nàng biãún âäøi thaình nhiãût nàng.Sæû trao âäøi nhiãût, cáúu truïc loì, viãûc sæí duûng nhiãn liãûu våïi thiãút bë âäút cuîng nhæ chãú âäü nhiãût vaì nhiãût âäü phuì håüp yãu cáöu cäng nghãû laì nhæîng nhán täú coï aính hæåíng nhiãöu tåïi: - Cháút læåüng saín pháøm; - Nàng suáút cuía loì cuìng våïi caïc thiãút bë liãn quan tåïi loì; - Giaím tyí lãû phãú pháøm, chi phê váût liãûu, suáút tiãu hao nhiãn liãûu; - Khäng laìm ä nhiãùm mäi træåìng. 1.1.2 PHÁN LOAÛI LCN Ngæåìi ta chia LCN thaình 4 nhoïm loì theo caïc âàûc âiãøm sau : 1.1.2.1. LCN theo âàûc âiãøm nguäön nhiãût. Dæûa vaìo caïc daûng nàng læåüng coï thãø biãún âäøi thaình nhiãût nàng LCN âuåüc phán laìm 3 loaûi: a - Caïc loì nhiãn liãûu. Âáy laì caïc loì coï sæí duûng nhiãn liãûu. Nhiãût læåüng sinh ra trong caïc loì naìy laì do quaï trçnh âäút chaïy nhiãn liãûu vç thãú chuïng coìn âæåüc goüi laì loì coï ngoün læía. b- Caïc loì âiãûn. Âáy laì caïc loì sæí duûng âiãûn nàng. Theo nguyãn lyï biãún âäøi âiãûn nàng thaình nhiãût nàng, caïc loì âiãûn âæåüc phán thaình loì âiãûn tråí, loì âiãûn häö quang, loì âiãûn caím æïng, loì nung âiãûn mäi vaì loì Plazma.(Pháön naìy seî âæåüc trçnh baìy kyî trong chæång 8 ) c - Caïc loì tæû phaït nhiãût. Âáy laì caïc loì khäng cáön cung cáúp nàng læåüng tæì bãn ngoaìi. Trong caïc loì naìy nhiãût âæåüc toaí ra tæì baín thán váût liãûu âæåüc gia cäng nhiãût. Vê --2--
  4. duû nhæ loì luyãûn theïp LD, trong quaï trçnh cäng nghãû, ngæåìi ta roït vaìo loì gang loíng coï chæïa tæì 2 âãún 4 % caïcbon. Khi thäøi gioï vaìo gang loíng seî xaíy ra caïc phaín æïng hoaï hoüc coï toaí nhiãût giæîa oxy våïi cacbon : [ C ] + O2 = CO2 + Q 1.1.2.2 LCN theo âàûc âiãøm cäng nghãû. Phuû thuäüc vaìo tênh cháút quaï trçnh gia cäng nhiãût váût liãûu ngæåìi ta phán thaình 2 loaûi : a - Caïc loì náúu chaíy. Trong caïc loì naìy váût liãûu gia cäng âæåüc náúu chaíy.Vê duû nhæ loì náúu thuyí tinh, loì náúu chaíy men, loì náúu chaíy kim loaûi âen âãø âuïc hoaûc håüp kim hoaï... b - Caïc loì nung. Trong caïc loì naìy váût liãûu gia cäng âæåüc nung noïng nhæng khäng hoaï loíng. Vê duû nhæ loì nung theïp âãø reìn, âãø caïn; caïc loì nhiãût luyãûn kim loaûi ( loì täi, uí, ram ) 1.1.2.3 LCN theo chãú âäü nhiãût. Theo âàûc âiãøm quaï trçnh trao âäøi nhiãût tæì nguäön nhiãût tåïi bãö màût váût gia cäng, coï sæû tham gia trao âäøi nhiãût cuía tæåìng loì, ngæåìi ta phán LCN thaình 3 nhoïm: a - Caïc loì laìm viãûc åí chãú âäü bæïc xaû nhiãût. Trong caïc loì naìy sæû trao âäøi nhiãût chuí yãúu bàòng bæïc xaû nhiãût, nhiãût âäü loì thæåìng ≥ 600 0 C. Caïc loì naìy laûi âæåüc chia thaình 3 nhoïm : bæïc xaû phán bäú âãöu, bæïc xaû træûc tiãúp vaì bæïc xaû giaïn tiãúp. Thê duû nhæ caïc loì nung nhiãût luyãûn, loì nung trong xæåíng caïn vaì reìn. b- Caïc loì laìm viãûc åí chãú âäü âäúi læu. Trong caïc loì naìy sæû trao âäøi nhiãût chuí yãúu 0 bàòng trao âäøi nhiãût âäúi læu, nhiãût âäü loì nhoí hån 600 C. Thê duû nhæ caïc loì sáúy, loì muäúi, loì nung gioï... c - Caïc loì laìm viãûc åí chãú âäü theo låïp. Trong caïc loì naìy váût liãûu âæåüc gia cäng nhiãût åí daûng cuûc, daûng haût hoàûc buûi vaì âæåüc cháút trong khäng gian laìm viãûc cuía loì. Khê noïng chuyãøn âäüng giæîa caïc haût liãûu vaì täön taûi âäöng thåìi caí ba daûng trao âäøi nhiãût : dáùn nhiãût, âäúi læu, bæïc xaû. ÅÍ chãú âäü theo låïp coï 3 daûng : - Låïp chàût : åí âáy váût liãûu nàòm thaình låïp, cháút âáöy trong khäng gian loì vaì chuyãøn âäüng tæì trãn xuäúng. Khê noïng âæåüc thäøi tæì dæåïi lãn, chuyãøn âäüng qua khe håí giæîa caïc haût liãûu. Vê duû: loì cao luyãûn gang, loì âæïng náúu gang. - Låïp säi : åí âáy caïc haût liãûu âæåüc xaïo träün maûnh meî trong traûng thaïi giäúng nhæ sæû säi dæåïi taïc âäüng cuía doìng khê coï täúc âäü cao. Vê duû:caïc loì nung manhãdit, oxyt keîm. --3--
  5. - Låïp lå læîng : åí âáy váût liãûu âæåüc nghiãön nhoí vaì lå læíng trong khäng gian loì dæåïi taïc âäüng thäøi cuía doìng khê. Vê duû: caïc loì nung quàûng sunfua, loì nung dung dëch cä cuía sunfua keîm. 1.1.2.4 LCN theo âàûc âiãøm cáúu truïc. Dæûa vaìo hçnh daûng, cáúu truïc coï caïc loaûi loì nhæ: loì buäöng, loì bãø, loì äúng quay, loì háöm, loì nung liãn tuûc. 1.2. CAÏC ÂÀÛC TRÆNG CÅ BAÍN CUÍA LCN Âãø âaïnh giaï, so saïnh vãö cáúu taûo, chãú âäü nhiãût, cháút læåüng thiãút bë cáön xeït âãún caïc thäng säú kyî thuáût vaì kinh tãú âàûc træng nháút. Âäúi våïi LCN coï caïc thäng säú sau : 1.2.1. CHÃÚ ÂÄÜ NHIÃÛT ÂÄÜ CUÍA LOÌ 1.2.1.1.Nhiãût âäü loì. Âáy laì nhiãût âäü trung bçnh trong khäng gian laìm viãûc cuía loì. Nhiãût âäü naìy mang tênh quy æåïc, thæåìng nhoí hån nhiãût âäü cuía nguäön nhiãût vaì låïn hån nhiãût âäü cuía tæåìng, noïc loì; kyï hiãûu :tk hoàûc Tk ; tloì hoàûc Tloì . Nhiãût âäü loì phuû thuäüc vaìo nhiãût âäü chaïy lyï thuyãút cuía nhiãn liãûu, phuû taíi nhiãût, cáúu truïc vaì caïch nhiãût cuía loì; âæåüc xaïc âënh gáön âuïng theo cäng thæïc : tloì = η . tlt , o C ( 1- 1 ) åí âáy: - tlt: nhiãût âäü chaïy lyï thuyãút cuía nhiãn liãûu, oC - η :hãû säú nhiãût âäü, phuû thuäüc vaìo cáúu truïc vaì cháút læåüng caïch nhiãût cuía loì; thæåìng coï giaï trë tæì 0, 65 âãún 0, 85 tuyì thuäüc vaìo kiãøu loì [ 1 ] 1.2.1.2.Chãú âäü nhiãût âäü cuía loì . Phuû thuäüc vaìo cäng nghãû gia cäng váût liãûu, nhiãût âäü cuía loì coï thãø thay âäøi theo thåìi gian, theo khäng gian laìm viãûc cuía loì. Sæû thay âäøi nhiãût âäü loì theo thåìi gian goüi laì chãú âäü nhiãût âäü cuía loì: tloì = f ( τ ) Khi nhiãût âäü khäng thay âäøi, ta coï chãú âäü nhiãût âäü loì äøn âënh. Khi nhiãût âäü loì thay âäøi theo thåìi gian laì chãú âäü nhiãût âäü khäng äøn âënh. 1.2.2. CHÃÚ ÂÄÜ NHIÃÛT CUÍA LOÌ Trong quaï trçnh gia cäng váût liãûu, phuû thuäüc vaìo cäng nghãû maì læåüng nhiãût cung cáúp cho loì coï thãø thay âäøi åí caïc thåìi âiãøm khaïc nhau ( coìn goüi laì phuû taíi nhiãût ).Sæû thay âäøi phuû taíi nhiãût theo thåìi gian âæåüc goüi laì chãú âäü nhiãût cuía loì.Q = f ( τ ) --4--
  6. Khi phuû taíi nhiãût khäng thay âäøi ta coï chãú âäü nhiãût äøn âënh; coìn khi phuû taíi nhiãût thay âäøi laì chãú âäü nhiãût khäng äøn âënh. Chãú âäü nhiãût coï quan hãû máût thiãút våïi chãú âäü nhiãût âäü cuía loì. Âãø âaím baío âuïng chãú âäü nhiãût âäü theo yãu cáöu cäng nghãû, cáön tiãún haình tênh toaïn cáúp nhiãût dæûa trãn cå såí tênh cán bàòng nhiãût. 1.2.3. CÄNG SUÁÚT NHIÃÛT CUÍA LOÌ Cäng suáút nhiãût cuía loì laì phuû taíi nhiãût låïn nháút maì loì coï thãø tiãúp nháûn âæåüc trong mäüt âån vë thåìi gian; âæåüc kyï hiãûu bàòng Q hoàûc P, âån vë âo kW. 1.2.4. NÀNG SUÁÚT CUÍA LOÌ Âáy laì læåüng váût liãûu âæåüc gia cäng nhiãût cuía loì tênh trong mäüt âån vë thåìi gian, kyï hiãûu laì G ; âån vë âo : t / h hoàûc kg / h hay t / ngaìy hoàûc kg / ngaìy. Nàng suáút loì phuû thuäüc vaìo nhiãût âäü buäöng loì, nhiãût âäü khoïi ra khoíi loì, cæåìng âäü, âàûc âiãøm quaï trçnh truyãön nhiãût tæì khê loì tåïi váût liãûu vaì cáúu truïc cuía loì. Khi so saïnh caïc loì khaïc nhau coìn coï khaïi niãûm nàng suáút riãng cuía loì ( cæåìng âäü âaïy loì ). Âáy laì læåüng saín pháøm gia cäng âæåüc tênh trãn mäüt meït vuäng diãûn têch âaïy loì trong mäüt âån vë thåìi gian; kyï hiãûu laì “ h “ ; âån vë kg / m2.h 1.2.5. CAÏC HIÃÛU SUÁÚT 1.2.5.1. Hiãûu suáút sæí duûng nhiãût coï êch. Âáy laì tyí säú giæîa læåüng nhiãût coï êch âãø gia cäng váût liãûu vaì toaìn bäü læåüng nhiãût cung cáúp cho loì. Qcoich η .100 % = (1-2) coï êch Q∑ cáp åí âáy : - Qcoich bao gäöm nhiãût âãø gia cäng váût liãûu QVL, kJ/h ; nhiãût âãø gia cäng cho xè khi cäng nghãû coï taûo xè QX, kJ/h ; nhiãût cuía caïc phaín æïng hoaï hoüc QPUHH, kJ/h . - QΣcap bao gäöm læåüng nhiãût toaí ra khi âäút chaïy nhiãn liãûu QC, kJ/h ; læåüng nhiãût váût lyï cuía khäng khê âæåüc nung noïng QKK, kJ/h ; læåüng nhiãût váût lyï cuía nhiãn liãûu âæåüc nung noïng ( thæåìng chè tênh âäúi våïi nhiãn liãûu laì cháút khê ) QNL, kJ/h. Cuû thãø caïc læåüng nhiãût naìy âæåüc trçnh baìy trong chæång 6 . 1.2.5.2. Hiãûu suáút sæí duûng nhiãût. Âáy laì tyí säú giæîa täøng læåüng nhiãût coï êch vaì læåüng nhiãût täøn tháút trong khu væûc loì våïi toaìn bäü læåüng nhiãût cung cáúp cho loì. --5--
  7. Qcoich + Qtonthat ηq = . 100 % (1-3) Q∑ cap åí âáy : - Qtonthat laì læåüng nhiãût täøn tháút dæåïi táút caí caïc daûng ( dáùn nhiãût qua tæåìng, bæïc xaû qua cæía måí, do næåïc laìm maït... ), kJ/h. 1.2.5.3. Hiãûu suáút sæí duûng nhiãn liãûu. Âáy laì tyí säú giæîa læåüng nhiãût coï êch âãø gia cäng váût liãûu Qcoich vaì læåüng nhiãût toaí ra khi âäút chaïy nhiãn liãûu QC. Qcoich ηnl = . 100 % (1-4) Qc So saïnh cäng thæïc (1-2) vaì (1-4) ta tháúy : khi khäng nung noïng træåïc khäng khê, QKK = 0 vaì khäng nung noïng træåïc nhiãn liãûu, QNL =0 thç η = ηnl . coï êch 1.2.6. SUÁÚT TIÃU HAO NHIÃN LIÃÛU TIÃU CHUÁØN Do viãûc sæí duûng caïc loaûi nhiãn liãûu khaïc nhau hoàûc tuy cuìng mäüt daûng nhæng nhiãn liãûu laûi coï nhiãût trë khaïc nhau nãn âãø âaïnh giaï vaì so saïnh caïc LCN vãö phæång diãûn sæí duûng nhiãût ngæåìi ta duìng mäüt âàûc træng cå baín : suáút tiãu hao nhiãn liãûu tiãu chuáøn, kyï hiãûu : b .Âáy chênh laì læåüng nhiãn liãûu tiãu chuáøn âãø gia cäng mäüt âån vë khäúi læåüng váût liãûu. B.QT kg nhiãn liãûu tiãu chuáøn / kg váût liãûu b= , (1-5) 29300.G åí âáy : - B laì læåüng tiãu hao nhiãn liãûu , kg / h hoàûc m3 / h ; - QT laì nhiãût trë tháúp cuía nhiãn liãûu, kJ / kg hoàûc kJ / m3 - 29300 laì nhiãût trë cuía 1 kg nhiãn liãûu tiãu chuáøn ( quy æåïc ), kJ / kg - G laì nàng suáút cuía loì, kg / h . Theo [ 1 ], giaï trë caïc hiãûu suáút sæí duûng nhiãn liãûu vaì giaï trë suáút tiãu hao nhiãn liãûu tiãu chuáøn cuía LCN hiãûn nay nhæ sau : ηnl , % Loaûi loì b , kg / kg 30 ÷ 50 0, 05 ÷ 0, 15 Loì nung liãn tuûc 15 ÷ 30 0, 1 ÷ 0, 25 Loì buäöng âãø caïn vaì reìn 5 ÷ 20 0, 1 ÷ 0, 50 Loì buäöng âãø nhiãût luyãûn --6--
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