đồ án kỹ thuật dầu khí Tính cân bằng nhiệt xác định lượng dầu tiêu hao

Chương III : Cân bằng nhiệt
Chương III
TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT
XÁC ĐỊNH LƯỢNG DẦU TIÊU HAO
I.CẤU TRÚC LÒ
I.1. Kích thước nội hình lò
Các kích thước nội hình lò đã được tính ở chương II và được trìng bày ở
bảng III.1.
BẢNG III.1 : CÁC KÍCH THƯỚC NỘI HÌNH LÒ
Các vùng làm
việc
Các kích thước nội hình lò
Chiều dài L
tr
Chiều rộng B
tr
[mm]
Chiều cao H
tr
[mm]
Vùng sấy 5275 1900 800
Vùng nung 10022 1900 1240
Vùng đồng nhiệt 2167 1900 990
∑ 17464
- -
I.2. Chọn vật liệu và kích thước thể xây
I.2.1 Chọn vật liệu xây lò
Vật liệu xây lò được lựa chọn phải đảm bảo tính chịu nóng , tính bền
nhiệt, tính cách nhiệt , đảm bảo độ bền cơ học và hoá học
Thiết kế lò nung liên tục nung thép cán
Chương III : Cân bằng nhiệt

BẢNG III.2 : VẬT LIỆU VÀ CHIỀU DÀY CÁC LỚP THỂ XÂY CỦA LÒ
Các loại vật liệu xây dựng lò đã được lựa chọn đảm bảo những yêu cầu trên
và đưởctình bày ở bảng III.2
I.2.2.Chọn kích thước thể xây
Lò nung liên tục có chế độ nhiệt và chế độ nhiệt ổn định . vì vậy lò nung
liên tục không có tổn thất nhiệt do tích nhiệt cho tường lò (trừ khi lò làm việc
lần đầu hoặc khi lò làm việc trở lại sau một thời gian nghỉ )
ĐÓ giảm tổn thất nhiệt do dẫn nhiệt qua tường lò người ta có xu hướng
tăng chiều dày tường lò khi vật liệu đã được chọn thích hợp .
I.3. KÝch thước ngoại hình lò
Thiết kế lò nung liên tục nung thép cán
Thể xây
Lớp chịu nóng Lớp cách nhiệt
Vá
lò
Chiều
dày
chung
δ∑[mm
]
Vật liệu
Chiều
dày
[mm]
Vật liệu
Chiều
dày
[mm]
Tường lò
Caonhôm

Samốt A
230
115
Samốtnhẹ
Điatômit
115
115
5 580
Nóc lò Caonhôm 230 Điatômit 115 - 347
Đáy lò
Vùng sấy
Samốt A
Samốt A
Samốt c
Điatômit
115
115
67
67
Gạch đỏ 250 - 614
Vùng
nung
Caonhôm
Samốt A
Samốt c
Điatômit
115
115
67
67

Gạch đỏ 250 614
Vùng
đồng
nhiệt
Manhedit
Samốt A
Samốt c
Điatômit
115
115
67
67
Gạch đỏ 250 - 614
Chương III : Cân bằng nhiệt
Trên cơ sở kích thước nội hình lò , kích thước thể xây khoảng cách từ cửa
ra liệu đến cuối lò ta xác định được kích thước ngoại hình lò . Các kích thước
ngoại hình lò được trình bày trong bảng III.3
BẢNG III.3 : KÍCH THƯỚC NGOẠI HÌNH LÒ
STT
Chiều dài Chiều cao
Chiều
rộng
Vùng
sấy
Vùng
nung
Vùng
đồng
nhiệt
Toàn

lò
Vùng
sấy
Vùng
nung
Vùng
đồng
nhiệt
Cả 3
vùng lò
Ký
hiệu
L
ng
L
ng
L
ng
L∑ H
ng
H
ng
H
ng
B
ng
Giá trị
[mm]
5855 10022 2747
1862

4
1759 2199 1949 3060
I.4.CÊu trúc tổng thể của lò
Trên cơ sở kích thước nội hình , kích thước ngoại hình và kích thước các
thể xây ta có được cấu trúc lò
Cấu trúc cơ bản của lò để tiến hành tính cân bằng nhiệt được trình bày ở
bảng III.1
II. TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT
II.1. Các khoản thu nhiệt lượng
II.1.1. Nhiệt lượng do đốt cháy dầu Fo
Dầu Fo khi bị đốt cháy sẽ toả ra nhiệt một lượng nhiệt được xác định theo
công thức :
Q
c
= 0,28 . B . Q
t
[w] [1]
Trong đó :
B : Lượng nhiệt tiêu hao dầu Fo [kg/h]
Q
t
: Nhiệt trị thấp của dầu Fo :Q
t
= 38392,33 [kj/kg]
(Xem chương I : mục II.2)
0,28 : hệ số chuyển đổi đơn vị
Q
c
= 0,28 . B . Q
t

[w]
Q
c
= 0,28 . B . 38392,33 = 10749,85 .B [w]
Nhiệt lượng do không khí nóng mang vào lò
Không khí được nung nóng sẽ mang vào lò nhiệt lượng :
Q
kk
= 0,28 . C
kk
.t
kk
. L
n
.f . B [w] [1]
Trong đó :
C
kk
.t
kk
= i
kk
: Entanpy của không khí ở nhiệt độ t
kk
=350[
0
C]
Thiết kế lò nung liên tục nung thép cán
Q
c

= 10749,85.B [w]
Chương III : Cân bằng nhiệt
Từ phụ lục II[2] ta có i
kk
= 463,75 [kj/m
3
.k]
L
n
: Lượng không khí thực tế cần để đốt cháy 1kg dầu Fo
L
n
= 12,06 [m
3
/m
3
tc
] (xem bảng I.2)
F : Tỉ lệ nung trước không khí
f = 1 (coi f=1 vì bỏ qua lượng không khí nén )
Q
kk
= 0,28 . C
kk
.t
kk
. L
n
.f . B [w]
Q

kk
= 0,28 .463,75 .12,06 . 1

. B = 1565,99 . B [w]
II.1.3. Nhiệt lượng do nung trước dầu FO
Theo số liệu ban đầu , dầu FO được nung trước tới nhiệt độ t
dầu
= 110[
0
c]
Q
dầu
= 0,28 . C
dầu
.t
dầu
. B [w]
Trong đó:
t
dầu
: Nhiệt độ nung trước của dầu Fo : t
dầu
=110 [
0
C]
Q
dầu
= 0,28 . C
dầu
.t

dầu
. B [w]
Q
dầu
= 0,28 . 2,17 .110 . B = 66,83.B [w]
II.1.4. Nhiệt lượng do các phản ứng toả nhiệt
Khi nung , kim loại bị ôxy hoá , phản ứng ôxy hoá kim loại là phản ứng toả
nhiệt
Q
toả
= 0,28 . a . q . p [w]
Trong đó :
a : Tỷ lệ kim loại bị oxy hoá khi nung trong lò : a = 0,5 % =0,005
q : Nhiệt lượng toả ra khi mét kg sắt (F
e
) bị oxy hoá : q = 5650[kj/
kg]
P : Năng xuất lò : P = 8000 [kg/h]
Q
toả
= 0,28 . a . q . p [w]
Q
toả
= 0,28 . 0,005 . 5650 . 8000 = 63280 [w]

II.2. Các khoản chi nhiệt lượng
II.2.1. Nhiệt lượng dùng để nung kim loại
ĐÓ nung nóng kim loại đến nhiệt độ yêu cầu cần một lượng nhiệt
Q
1

= 0,28.p.(i
c
– i
đ
) [w]
Trong đó :
P: Năng suất lò : p = 8000 [kg/h]
i
đ
,i
c
: Entanpy của thép trước và sau khi nung
Thiết kế lò nung liên tục nung thép cán
Q
kk
= 1565,99. B [w]
Q
dÇu
= 66,83 .B [w]
Q
to¶
= 63280 [w]
Chương III : Cân bằng nhiệt
i
đ
= i
20
= 9,4 [kj/kg]
i
c

= i
1187
= 833,77[kj/kg] (phụ lục XI[2])
Q
1
= 0,28.8000.(833,77 – 9,4) = 1846588,8 [w]
II.2.2. Lượng nhiệt tổn thất do đốt cháy không hoàn toàn hoá học
Do đốt cháy không hoàn toàn hoá học nên tạo ra một lượng khí co và H
2
.
các khí này là các chất cháy , vì vậy khi thoát ra khỏi lò sẽ gây ra lượng nhiệt
tổn thất
Q
2
= 0,28.p.g.B.v
n
[w]
Trong đó :
P : Tỷ lệ khí co và H
2
có trong sản phẩm cháy . giá trị này phụ thuộc
vàothiết bị đốt . lò dùng mỏ phun cao áp nên p = 0,005 [1]
G: Thiệt trị trung bình của các khí CO và H
2
: g =12140 [kj/m
3
tc
]
V
n

:Lượng sản phẩm cháy thực tế sinh ra khi đốt cháy 1 kg dầu Fo
V
n
= 12,57 [m
3
/m
3
tc
] xem bảng I.2
Q
2
= 0,28.p.g.B.v
n
[w]
Q
2
= 0,28.0,005.12140.B.12,57 = 213,64.B [w]
II.2.3. Lượng nhiệt tổn thất do cháy không hoàn toàn cơ học
Lượng nhiệt tổn thất được xác định theo công thức
Q
3
= 0,28.k.Q
1
.B [w]
Trong đó :
Q
t
: Nhiệt trị thấp của dầu Fo :Q
t
=38392,33 [kj/kg] (xem chương I mục

II.2 )
K: Hệ số mất mát do cháy không hoàn toàn cơ học , với nhiên liệu lỏng .
K = 0,005 (tổn hao 5%) [1]
Q
3
= 0,28.k.Q
1
.B [w]
Q
3
= 0,28.0,005.38392,33.B = 53,75. B [w]
II.2.4. lượng nhiệt tổn thất do dẫn nhiệt qua các thể xây lò
a . Tổn thất do dẫn nhiệt qua tường lò: (Q
tường
sấy
; Q
nung
tường
; Q
tường
đồng nhiệt
[w])
Lò gồm 3 vùng : vùng sấy , vùng nung và vùng đồng nhiệt , nhiệt lượng
mất do dẫn nhiệt qua tường lò của mỗi vùng đều được tính theo công thức
Thiết kế lò nung liên tục nung thép cán
Q
1
= 1846588,8 [w]
Q
2

= 213,64.B [w]
Q
3
= 53,75. B [w]
Chương III : Cân bằng nhiệt
Q
tường
=
tuong
ngoaiWnungW
F
i
i
tt
.
¦¦
λ
δ
∑
−
[w] [*]
Trong đó :
t
Wtrong
: Nhiệt độ mặt trong của tường lò [
0
C] giá trị này thường nhỏ
hơn giá trị của sản phẩm cháy (t
k
tb

)khoảng 50[
0
C]
t
Wngoai
: Nhiệt độ mặt ngoài của tường lò [
0
C] giá trị t
Wngoai
chưa biết
nên được giả thiết (và sau đó được kiểm tra lại )
δ
i
: Chiều dày lớp tường thứ i[m] chiều dày của các lớp tường lò
được trình bày ở ình III.2.
λ
1
: Hệ số dẫn nhiệt của lớp vật liệu thứ i [W/m.k]
λ
1
: Phụ thuộc vào vật liệu và nhiệt độ trung bình của lớp thứ i theo
phụ lục IX[2]
Ta có :
λ
1
=λ
cao nhôm
= 0,465 +0,00052 .t
tb1
[w/m.k]

λ
2
=λ
sa mốt A
= 0,88 +0,00023 .t
tb2
[w/m.k]
λ
3
= λ
sa mốt nhẹ
= 0,116 +0,00016 .t
tb3
[w/m.k]
λ
4
=λ
Diatomit
= 0,116 + 0,0015. t
tb4
[w/m.k]
Thiết kế lò nung liên tục nung thép cán
230 115 115 115
t
0
C
t
k
tb
t

w1
t
w2
t
w3
t
w4
t
w5
B¶ng iii.2 : c¸c líp t êng lß
Chương III : Cân bằng nhiệt
Nhiệt độ trung bình của các lớp đối với tường 4 lớp được tính theo công
thức
t
tb3
=
2
kkWtrong
tt
+
t
tb2
=
2
3tbWtrong
tt
+
t
tb4
=

2
3 kktb
tt
+
t
tb1
=
2
2tbWtrong
tt
+
Trong đó :
t
kk
: Nhiệt độ của không khí bao quanh lò : t
kk
= 20 [
0
C]
t
tb1
: Nhiệt độ trung bình của lớp trong [
0
C]
t
tb2
: Nhiệt độ trung bình của lớp giữa [
0
C]
t

tb3
: Nhiệt độ trung bình của lớp ngoài [
0
C]
t
tb4
: Nhiệt độ trung bình của lớp ngoài cùng [
0
C]
Các giá trị lượng nhiệt tổn thất qua tường lò : (Q
tường
sấy
; Q
nung
tường
; Q
tường
đồng
nhiệt
[w]) được thể hiện ở bảng III.4
Trong công thức [*] giá trị t
W ngoài
của mỗi vùng chưa biết . giá trị của t
Wngoài
sẽ được xác định khi nhiệt độ lò , vật liệu xây và chiều dày các lớp của tường
lò đã được xác định . Do giá trị t
W ngoài
chưa biết để xác định Q
tường
theo công

thức dẫn nhiệt ổn định
(*) ta phải giả thiết giá trị của t
ngoài
. giả thiết này được tính toán kiểm tra lại
theo công thức (**) nếu giá trị Q
tường
tính theo công thức này là xấp xỉ bằng
nhau thì giá trị của t
Wngoài
chọn ở trên là đúng . các giá trị tính toán được ghi
trong bảng III.4.
Q
tường
= α .(t
ngoài
– t
kk
).F
tường
[W] [**]
Trong đó:
F
tường
: Diện tích bề mặt ngoài của tường lò [m
2
](xem bảng III.4)
α : Hệ số trao đổi nhiệt tổng cộng từ bề mặt ngoài tường lò đối với
môi trường xung quanh [w/m
2
.K]

α được tính theo công thức
α = 7,0 + 0,043 . t
wngoàI
[w/m
2
.K] [3]
( khi mặt ngoài là vỏ thép )
Vậy tổn thất nhiệt qua tường lò: (xem bảng tính III.4)
b . Tổn thất dẫn nhiệt qua nóc lò: (Q
nóc
sấy
; Q
nung
nóc
; Q
nóc
đồng nhiệt
[w])
Thiết kế lò nung liên tục nung thép cán
Q
têng
= 65190 [w]
Chương III : Cân bằng nhiệt
Tổn thất do dẫn nhiệt cũng được tính cho từng vùng: Vùng sấy (Q
nóc
sấy
),
vùng nung (Q
nung
nóc

), vùng đòng nhiệt (Q
nóc
đồng nhiệt
). Quá trình tính toán tổn thất
nhiệt cũng tương tự như đối với tường lò .
Q
nóc
=
360

.
2
1
ϕ
λπ
L
D
D
Ln
L
tt
i
i
i
Wngoa iW
+
∑
−
trong
[w] [*]

Q
nóc
= α(t
Wngoài
– t
kk
) . F
nóc
[w] [**]
Trong đó :
L: ChiÒu dài nóc ứng với mỗi vùng[m]: (bảng III. 5)
ϕ: Góc ở tâm vòm; ϕ = 60
0
D
1
: Đường kính ở lớp thứ i
BẢNG III. 4: CÁC THÔNG SỐ VÀ KẾT QUẢ TÍNH TOÁN
DẪN NHIỆT QUA TƯỜNG LÒ
Những thông số
cơ bản
GIÁ TRỊ CÁC THÔNG SỐ MỖI VÙNG LÒ
Vùng sấy Vùng nung
Vùng đồng
nhiệt
t
kk
[
0
C] 20 20 20
t

k
tb
[
0
C] 1000 1300 1275
t
wtrong
[
0
C] 950 1250 1225
t
wngoai
[
0
C] 71 89 86
t
tb1
[
0
C] 834 1097 1075
Thiết kế lò nung liên tục nung thép cán
Chương III : Cân bằng nhiệt
t
tb2
[
0
C] 718 943 924
t
tb3
[

0
C] 485 635 623
t
tb4
[
0
C] 253 328 322
λ
1
[w/m.k]
0,899 1,0354 1,024
λ
2
[w/m.k]
1,045 1,097 1,093
λ
3
[w/m.k]
0,194 0,218 0,216
λ
4
[w/m.k]
0,154 0,165 0,164
δ
1
[m]
0,23 0,23 0,23
δ
2
[m]

0,115 0,115 0,115
δ
3
[m]
0,115 0,115 0,115
δ
4
[m]
0,115 0,115 0,115
α [w/m
2
.k]
10,053 10,827 10,956
F
tường
[m
2
] 26 44 17
Q
tường
[w] tính
theo(*)
13401 32926 12363
Q
tường
[w] tính
theo(**)
13330 32871 12466
Sai số giữa(*) và
(**)

0,53 0,167 0,826
Q
tường
[w] 58667
D
1
= 2 . R
1
= 2 . 1,9 = 3,8 [m]
D
2
= 2 . R
2
= 2 . (1,9+0,23) = 4,26 [m]
D
3
= 2 . R
3
= 2 . (1,9+ 0,347)= 4,49[m]
F
nóc
: Diện tích nóc [m
2
]
F
nóc
= (2 . π . R
3
)
360

ϕ
. l = (2 . π . R
3
)
360
60
.l =
3
1
π. R
3
.l [m]
α: Hệ sè trao đổi từ nóc lò tới các môi trường xung quanh, khi mặt
ngoài lò gạch, α được xác định theo công thức
α = 7,9 + 0,053 . t
Wngoài
[W/m
2
.k]
Các kết quả tính toán được trìng bày ở bảng III.5
Vậy tổn thất nhiệt do dẫn qua nóc lò :
Q
nóc
= Q
s
nóc
+ Q
n
nóc
+ Q

đn
nóc
Q
s
nóc
= 15771 + 36390 + 9715 = 63876 [w]
Thiết kế lò nung liên tục nung thép cán
Q
nãc
= 63876 [w]
Chương III : Cân bằng nhiệt
c.Tổn thất nhiệt độ dẫn qua đáy lò : (Q
đáy
[w])
Đáy lò được xây trực tiếp trên nền móng vì vậy khó xác định chính xác
nhiệt độ đáy lò
Trong tính toán , ta thường xác định lượng nhiệt tổn thất qua đáy lò theo
những số liệu thực nghiệm .
Q
đáy
= 0,15 . Q
tường
[w]
Q
đáy
= 0,15. 58667 = 8800 [w]
Vậy nhiệt lượng tổn thất do dẫn nhiệt qua tường , nóc và đáy lò :
Q
4
= Q

tưòng
+ Q
nóc
+ Q
đáy
[w]
Q
4
= 58667 + 8800 + 63876 = 131343 [w]
II.2.5. Lượng nhiệt tổn thất do bức xạ qua cửa lò khi mở cửa
Khi lò làm việc ,các cửa có thể mở một phần hoặc mở hoàn toàn để vào
liệu , ra liệu do đó có tổn thất nhiệt do bức xạ ra ngoài qua cửa :

BẢNG III. 5: CÁC THÔNG SỐ VÀ KẾT QUẢ TÍNH TOÁN
DẪN NHIỆT QUA NÓC LÒ:
Những thông số cơ
bản
GIÁ TRỊ CÁC THÔNG SỐ MỖI VÙNG LÒ
Vùng sấy Vùng nung
Vùng đồng
nhiệt
t
kk
[
0
C] 20 20 20
t
k
tb
[

0
C] 1000 1300 1275
t
wtrong
[
0
C] 950 1250 1225
t
wngoai
[
0
C] 113 126 124
t
tb
[
0
C] 485 635 623
t
tb1
[
0
C] 718 943 924
t
tb2
[
0
C] 253 328 322
λ
1
[w/m.k]

0,838 0,955 0,946
Thiết kế lò nung liên tục nung thép cán
Q
4
= 131343 [w]
Chương III : Cân bằng nhiệt
λ
2
[w/m.k]
0,154 0,165 0,164
α[w/m
2
.k]
13,889 14.578 14,472
D
1
[m] 3,8 3,8 3,8
D
2
[m] 4,26 4,26 4,26
D
3
[m] 4,49 4,49 4,49
ϕ [độ]
60 60 60
L[m] 5,855 10,022 2,747
F
nóc
[m
2

] 13,758 23,549 6,455
Q
nóc
[w] tính theo(*) 17065 36455 9789
Q
nóc
[w] tính theo(**) 15771 36390 9715
Sai số giữa(*) và
(**)
0,935 0,179 0,756
Q
nóc
[w] 63876
a. Lượng nhiệt tổ thất qua cửa vào liệu:
Lượng nhiệt này được tính theo công thức :
Q
cửa
= C
o
4
100






k
T
. F . φ . Ψ . Z [w] [1]

Trong đó:
F: Điện tích phân cửa mở [m
2
] ; F = 1,7 . 0,13 = 0,22 [m
2
]
Ψ: Hệ số thời gian mở cửa được xác định theo công thức
C
0
: Hệ số bức xạ; C
0
= 5,67 [w/m
2
.K
4
]
T
k
: Nhiệt độ trung bình của sản phẩmcháy ở vùng có cửa [
0
K]
Ψ
=
Σ Thời gian mở cửa trong 1 h
3600
Giả thiết rằng thời gian mở cửa T = 30 [S]
Số lần mở cửa trong một giờ là N[lần] N được tính theo công thức:
N =
g
p

[lần]
Trong đó:
p: Công suất của lò; P = 8000 [kg/h]
g: Khối lượng của một phôi [kg/1 phôi]
g = v . p = 0,1 . 0,1 . 1,4 . 7800 = 109,2 [kg/1 phôi]
Thiết kế lò nung liên tục nung thép cán
Chương III : Cân bằng nhiệt
N =
g
p
=
26,73
2,2109
8000
=
[lần]
Ψ
=
Σ Thời gian mở cửa trong 1 h
3600
Ψ =
61,0
3600
30.26,73
=
φ = 0,43 bảng (6.1[2])
Z: Số cửa cùng kích thước, cùng điều kiện làm việc n Z = 1
Vậy lượng nhiệt tổn thất qua cửa vào liệu:
Q
cửa

= C
o

4
100






k
T
. F . φ . Ψ . Z
Q
cửa
= 5,67
29331.43,0.61,0.22,0.
100
273700
4
=






+
[w]

b. Lượng nhiệt tổn thất qua cửa ra liệu:
Lượng nhiệt này được tính theo công thức:
Q
”
cửa
= C
o

4
100






k
T
. F . φ . Ψ . Z [w] [1]
Tương tự có:
C
o
= 5,67 [w/m
2
.K
4
]
F = 0,4 . 0,18 = 0,072 [m
2
]

φ = 0,38 (bảng 6.1 [2])
Z = 2 ; Ψ = 0,61
Q
”
cửa
= C
o

4
100






k
T
. F . φ . Ψ . Z
Q
”
cửa
= 5,67
101832.61,0.38,0.072,0.
100
2731250
=







+
[w]
Vậy tổn thất qua các cửa lò:
Q
5
= Q
’
cửa
+ Q
”
cửa
= 2933 + 10183 = 13116 [w]
II.2.6: Lượng nhiệt tổn thất do lọt sản phẩm cháy khi mở cửa:
Trong thực tế, khi vận hành lò khí lò có áp xuất dương. Nên có lượng nhiệt
tổn thất do lọt sản phẩm cháy khi mở cửa
a. Lượng nhiệt tổn thất do lọt sản phẩm cháy khi mở cửa vào liệu.
Q
’
lọt
= 0,28 . C
k
. T
k
.V
o
. Ψ [w] [1]
δ: Khối lượng riêng của không khí ở điều kiện môi trườngT

kk
= 20
[
0
C]
δ
kk
=
205,1
273
20
1
293,1
273
1
0
=
+
=
+
kk
kk
t
δ
[kg/m
3
]
Thiết kế lò nung liên tục nung thép cán
Q
5

= 13116 [w]
Chương III : Cân bằng nhiệt
δ: Khối lượng riêng của sản phẩm cháy ở nhiệt độ nơi mở cửa
δ
k
=
368,0
273
700
1
314,1
273
1
0
=
+
=
+
kk
k
t
δ
[kg/m
3
]
Trong đó:
C
k
. t
k

= i
k
: Entanpy của sản phẩm cháy tại vùng mở cửa [kj/m
3
tc
]
Theo phụ lục I[2] ta có: i
k
= 960,75 [kj/m
3
tc
] với t
k
sấy
= 700 [
o
C]
Ψ: Hệ số thời gian mở cửa; Ψ = 0,61
V
t
: Lượng khí lọt qua cửa nằm [m
3
/s]
V
t
= µ . H . B
( )
2
2
k

kkk
Hg
δ
δδ
−
[m
3
/s]
V
t
=
( )
33,0
368,0
368,0205,113,0.81,9.2
7,1.13,0.62,0
2
=
−
[m
3
/s]
V
o
: Lượng sản phẩm cháy lọt qua cửa khi cửa mở các cửa đều có
dạng cửa nằm (B>H) nên.
V
o
=
32,3333600.

273
700
1
33,0
3600.
273
1
=
+
=
+
k
t
t
v
[m
3
tc
/h] [1]
H: ChiÒu cao phần mở cửa [m]; H = 0,13 [m]
B: Chiều rộng cửa [m]; B = 1,7 [m]
g: Gia tốc trọng trường; g = 9,81 [m
3
/s]
µ: Hệ số lưu lượng; µ = 0,62


Vậy:
Q
1

lọt
= 0,28 . 960,75 . 333,32 . 0,61 = 54697 [w]
b. Lượng nhiệt tổn thất khi mở cửa ra liệu:
Q
”
lọt
= 0,28 . C
k
. t
k
. V
o
. Ψ [w]
Tương tù ta có:
C
k
. i
k
= i
k
= 1799,05 với t
k
đồngnhiệt
= 1250[
o
C]
Ψ = 0,61, H = 0,18[m]; B = 0,4 [m]; g = 9,81[m/s
2
]
µ = 0,62 ; v

t
= 0,17 [m
3
/s]; V
o
= 110 [m
3
tc
/h]
Vậy: Q
”
lọt
= 0,28 . 1799,05 . 110. 0,61 = 33801 [w]
Vậy tổng tổn thất nhiệt do lọt sản phẩm cháy qua cửa là:
Q
6
= Q
’
lọt
+ Q
”
lọt
= 54697 + 33801 = 88498 [w]
II.2.7 : Lượng nhiệt tổn thất do sản phẩm cháy qua kênh khói ra ống khói
Sản phẩm cháy qua kênh khói ra ống khói có nhiệt độ tương đối cao vì vậy
gây ra tổn thất nhiệt
Thiết kế lò nung liên tục nung thép cán
Q
6
= 88498 [w]

Chương III : Cân bằng nhiệt
Q
7
= 0,28 . C
k
. t
k
(B . V
n
- Σ V
0
. Ψ ) [w] [1]
Trong đó:
C
k
. t
k
. i
k
: Entanpy của sản phẩm cháy ở nhiệt độ ra khỏi lò
t
k
= 700 [
0
C]; i
k
= i
700
= 960,75 [kj8m
3

tc
] (xem phu lục II [2])
V
n
Lượng sản phẩm cháy tạo thành khí đốt cháy 1kg dầu FO:
V
n
= 12,57 [m
3
/kg (xem chương I)

Σ V
0
. Ψ: Tổng sản phẩm cháy đã lọt qua các cửa
Σ V
0
. Ψ = 270,43 [m
3
tc
/h]
Q
7
= 0,28 . 960,75. (B . 12,57 – 270,43)
Q
7
= 3382 . B - 72749
II.2.8:Lượng nhiệt tổn thất do nước làm mát các kết cấu lò:
Phôi này được nung một mặt, phôi trượt trên hai hàng gạch Ziêccôn, nên
không có tổn thất nhiệt do nước làm mát các ống đỡ phôi ta chỉ sử dụng nước
để làm nguội hộp cửa vào liệu và ra liệu để tránh cửa bị cong vênh . lượng

nhiệt mấtdo nước làm nguọi tại đây chỉ chiếm khoảng 5%tổng lượng nhiệt
thu:
Q
8
= 0,05 . Σ Q
thu
[w]
Trong đó:
Σ Q
thu
: tổng các nhiệt lượng thu:
Σ Q
thu
= Q
c
+ Q
kk
+ Q
dầu
+ Q
toả
Σ Q
thu
= 10749,85 . B + 1565,99 . B+ 66,83.B + 63280
Σ Q
thu
= 12382,68B + 63280
Q
8
= 0,05 . (12382,68B + 63280)

Q
8
= 619.B + 3164
Ghi chó: Lò nung liên tục được thiết kế không có các cửa quan sát (mà
thay bằng các lỗ quan sát) vì vậy không tình tổn thất nhiệt do bức xạ cũng
như lọt sản phẩm cháy cho cửa này
II.3. Tính lượng tiêu hao dầu FO và các thông số đặc trưng của lò
II.3.1 Lượng tiêu hao dầu FO (B[kg/h])
Trên cơ sở cân bằng cơ sở lượng nhiệt thu và chi của lò ta xác định được
nhiệt tiêu hao dầu FO:
Σ Q
thu
= Σ Q
chi
Σ Q
thu
= 12382,68B + 63280 [w]
Σ Q
chi
= Q
1
+ Q
2
+ Q
3
+ Q
4
+ Q
5
+ Q

6
+ Q
7
+ Q
8
[w]
Σ Q
chi
= 1846588,8+ 213,64.B + 53,75.B+131343 + 13116 +
88498 + (3382.B - 72749) +(619.B +3164)
Σ Q
chi
= 4268,39.B + 2009961 [w]
Từ đó ta có:
Thiết kế lò nung liên tục nung thép cán
Q
7
=3382 . B - 72749 [w]
Q
8
= 619.B + 3164
[w]
Chương III : Cân bằng nhiệt
12382,68B + 63280 = 4268,39.B + 2009961
B = 240 [kg/h]
II.3.2. Bảng cân bằng nhiệt:
Trên cơ sở các kết quả tình toán ta lập được bảng cân bằng nhiệt (bảng
III.6)
Sai sè δ =
%0246,0%100.

3035121
03437533035121
=
−
II.3.3. Xuất tiêu hao nhiên liệu tiêu chuẩn ([kg/kg])
b =
p
QB
t
.29300
.
[kg/kg]
Trong đó :
B : Lượng tiêu hao dầu Fo : B = 240 [kg/h]
Q
t
: Nhiệt trị của dầu Fo : Q
t
= 38392,33 [kj/kg] (xem chương I)
P : Năng xuất lò , p = 8000[kg/h]
29300 : Nhiệt trị của nhiên liệu tiêu chuẩn .
b =
p
QB
t
.29300
.
[kg/kg]
b =
039,0

8000.29300
33,38392.240
=
[kg/kg]
II.3.4. Hệ số sử dụng nhiên liệu có Ých
η
nl
=
[%]100.
1
c
toa
Q
QQ −
Trong đó :
Q : Lượng nhiệt để nung kim loại : Q
1
= 1846588,8 [w]
Q
toả
: Lượng nhiệt toả ra do phản ứng oxy hoá : Q
toả
=63280[w]
Q
c
: Lượng nhiệt toả ra do đốt cháy dầu Fo
Q
c
= 2579964 [w] (xem bảng III.6)
η

nl
=
[%]100.
1
c
toa
Q
QQ −
η
nl
=
[%]12,69100.
2579964
328068,8465881
=
−
Thiết kế lò nung liên tục nung thép cán
B =240 kg/h]
b = 0,039 [kg/kg]
η
nl
= 69,12 [%]
Chương III : Cân bằng nhiệt
NHIỆT THU NHIỆT CHI
N
0
Các khoản
thu nhiệt
Giá trị
[w]

Tỷ lệ
[%]
N
0
Các khoản
chi nhiệt
Giá trị
[w]
Tỷ lệ
[%]
1
Nhiệt do
đốt cháy
dầu FO
2579964 85 1
Nhiệt để
nung kim
loại
1846589 60,86
2
Nhiệt do
nung
không khí
375838 12,38 2
Nhiệt mất do
cháy không
hoàn toàn
hoá học
51274 1,69
3

Nhiệt do
nung trước
dầu Fo
16039 0,53 3
Nhiệt mất do
cháy không
hoàn toàn cơ
học
12900 0,43
4
Nhiệt toả
do các
phản ứng
oxy hoá
63280 2,09 4
Nhiệt mất do
đẫn nhiệt qua
thể xây lò
131343 4,32
5 Nhiệt mất do
bức xạ qua
cửa khi mở
13116 0,43
Thiết kế lò nung liên tục nung thép cán
Chương III : Cân bằng nhiệt
6
Nhiệt mất do
sản phẩm
cháy lọt qua
cửa

88498 2,92
7
Nhiệt mất do
sản phẩm
cháy đi vào
không khí
738931 2435
8
Nhiệt mất do
nước làm
mát các cửa
vào và ra
liệu
151724 5
∑ Lượng nhiệt
thu
3035121 100
∑ Lượng nhiệt
chi
3034375 100
BẢNG III.6 : CÂN BẰNG NHIỆT CỦA LÒ
II.3.5. Hệ số sử dụng nhiệt có Ých
η
ci
[%]
η
ci
=
100.
1

cap
toa
Q
QQ
∑
−
[%]
Trong đó :
Q
1
: Lượng nhiệt để nung kim loại
Q
1
= 1846588,8 [w]
∑Q
cấp
: Lượng nhiệt cấp cho lò
∑Q
cấp
= Q
c
+ Q
kk
+ Q
dầu
[w]
Q
c
= 2971841 [w] (xem

bảng III.6)
Q
kk
: Nhiệt do nung trước không khí
Q
kk
= 375838 [w] (xem

bảng III.6)
η
ci
=
100.
1
cap
toa
Q
QQ
∑
−
[%]
η
ci
=
01,60100.
2971841
6328084658881
=
−
[%]

II.3.6. Hệ số sử dụng nhiệt của lò
η
ci
[%]
η
t
=
100.
vao
ravao
Q
QQ −
[%]
Trong đó :
Q
vào
:Lượng nhiệt đưa vào lò
Thiết kế lò nung liên tục nung thép cán
η
ci
=60,01[%]
Chương III : Cân bằng nhiệt
Q
vào
=∑Q
cấp
= 2971841[w]
Q
ra
: Lượng nhiệt sản phẩm cháy mang theo qua kênh khỉa ống khói

Q
ra
= Q
7
= 738931 [w] (xem bảng III.6)




η
t
=
100.
vao
ravao
Q
QQ −
[%]
η
t
=
14,75100.
2971841
7389319718412
=
−
[%]
III. CÁC KẾT QUẢ TÍNH TOÁN NHIỆT CỦA LÒ
Các kết quả tính toán nhiệt của lò được trình bày ở bảng III.7

BẢNG III.7 : TÍNH TOÁN NHIỆT CỦA LÒ
N
0
Các đại lượng Ký hiệu Giá trị
1 Lượng tiêu hao dầu FO B 240 [kg/h]
2 Xuất tiêu hao nhiên liệu tiêu chuẩn b 0,039 [kg/kg]
3 Hệ số sử dụng nhiên liệu có Ých
η
nl
69,12[%]
4 Hệ số sử dụng nhiệt có Ých
η
ci
60,01 [%]
5 Hệ số sử dụng nhiệt của lò
η
t
75,14 [%]
Thiết kế lò nung liên tục nung thép cán
η
t
=75,14 [%]