(2)熱支出
1)有效熱
如果物料中不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，則
?
式中 Qe——有效熱，kJ／h；
Qp——產(chǎn)品出爐時(shí)帶走的物理熱，kJ／h
Qm——物料入爐時(shí)帶入的物理熱，kJ／h；
tl、t2——物料入爐及出爐時(shí)的溫度，℃；
C1、C2——分別為0～t1及0～t2之間物料的平均質(zhì)量比熱容，kJ／(kg·K)；
△i——單位質(zhì)量物料的熱焙增量，kJ／kg；
G——爐子的生產(chǎn)率，kg／h。
設(shè)計(jì)爐子時(shí)，爐子生產(chǎn)率及物料入爐和出爐溫度都是根據(jù)設(shè)計(jì)要求選定的。在試驗(yàn)時(shí)，這些數(shù)據(jù)可實(shí)測(cè)。
2)爐膛出口煙氣帶走的熱量
①煙氣的物理熱
?
在設(shè)計(jì)爐子時(shí)，Vf由燃燒計(jì)算求得。在試驗(yàn)工作中，爐膛出口煙氣流量BVf一般不易進(jìn)行實(shí)測(cè)，而是按實(shí)際空氣量和燃?xì)饬窟M(jìn)行燃燒計(jì)算求得，計(jì)算時(shí)應(yīng)考慮到爐膛吸入的空氣量和漏風(fēng)的煙氣量。
爐膛出口煙氣溫度對(duì)爐子的生產(chǎn)率和燃料的消耗量影響極大，所以在設(shè)計(jì)工作中，要根據(jù)工藝要求，同時(shí)參照現(xiàn)有的爐子，慎重地選取。
?、跓煔庵形慈伎扇嘉锏幕瘜W(xué)熱
設(shè)爐膛出口煙氣中，可燃物的容積成分為ψ(CO′)、ψ(H′2)等，則它們帶走的化學(xué)熱為
?
在爐子進(jìn)行熱平衡試驗(yàn)時(shí)，須實(shí)測(cè)煙氣組分，然后進(jìn)行計(jì)算；但在設(shè)計(jì)中，只能參照生產(chǎn)爐子，作一般估計(jì)。
3)爐膛熱損失
在不同的爐子上，爐膛熱損失Q′t所包括的具體項(xiàng)目各不相同。一般包括：
?、偻ㄟ^(guò)磚砌體的散熱
在連續(xù)工作的爐子上，通過(guò)磚砌體的散熱可看作多層平壁穩(wěn)定熱傳導(dǎo)，采用以下公式計(jì)算：
?
式中 Qbr——通過(guò)磚砌體的散熱量，kJ／h；
t3、tat——爐壁內(nèi)表面和爐子周?chē)髿獾臏囟?，℃?br />
δl、δ2——各層筑爐材料的厚度，mm；
λ1、λ2——各層筑爐材料的熱導(dǎo)率，W／(m·K)；
Fbr——爐壁面積，m2；
0．054——爐壁外表面與大氣之間的熱阻。
由于爐膛各部分磚砌體的厚度和溫度不同，所以爐體各部分的散熱損失要分別計(jì)算，然后把它們加起來(lái)，才能求得整個(gè)爐膛的散熱損失。
在試驗(yàn)工作中，磚砌體的散熱損失可用熱流計(jì)等熱工儀表進(jìn)行實(shí)測(cè)。
?、诶鋮s水帶走的熱量
?
式中 Qco——冷卻水帶走的熱量，kJ/h
Gco——冷卻水的流量，kg／h；
t1、t2——冷卻水的進(jìn)、出口溫度，℃；
Cco——冷卻水的比熱容，kJ／(kg·K)。
實(shí)測(cè)時(shí)，要測(cè)量的項(xiàng)目是冷卻水流量和進(jìn)、出口水溫。在設(shè)計(jì)爐子時(shí)可以根據(jù)同類(lèi)爐子的冷卻水用量及溫升來(lái)估算此項(xiàng)熱量。
?、弁ㄟ^(guò)爐門(mén)或開(kāi)孔的輻射熱損失
當(dāng)爐門(mén)和窺視孔打開(kāi)時(shí)，爐內(nèi)熱量向外輻射，造成熱損失。如果爐墻極薄(理論上厚度接近于零)，那么向外輻射的熱量可按黑體輻射的四次方定律計(jì)算。但是，實(shí)際上爐墻有一定厚度，所以通過(guò)開(kāi)孔的輻射熱損失比上述數(shù)值小些，其值為
?
式中 Qdo——通過(guò)爐門(mén)或開(kāi)孔的輻射熱損失，kJ／h；
Fdo——爐門(mén)或開(kāi)孔面積，m2；
φ——綜合角度系數(shù)，由圖3—9—10查得。該系數(shù)反映爐墻厚度等對(duì)爐內(nèi)輻射線的“遮蔽作用”，其大小決定于開(kāi)孔的形狀、尺寸和爐墻厚度；
τop——爐門(mén)或開(kāi)孔的開(kāi)啟時(shí)間。
由此可見(jiàn)，爐膛的熱損失為
?
4)熱平衡方程和熱平衡表
?
根據(jù)能量守恒的熱力學(xué)第一定律，可列出爐膛熱平衡方程式；
?
即：
具體的熱平衡表，可按不同項(xiàng)目來(lái)編制，某金屈加熱爐的爐膛熱平衡如表3—9—4所示。
?
| 熱收入 | kJ/h | ％ | 熱支出 | kJ/h | ％ |
| 1.燃料燃燒的化學(xué)熱 | Q1 | 70～100 | 1.金屬加熱所需的熱 | Q′1 | 10～50 |
| 2.燃料帶入的物理熱 | Q2 | 0～15 | 2.出爐廢氣帶走的熱 | Q2′ | 30～80 |
| 3.預(yù)熱空氣帶入的物理熱 | Q3 | 0～25 | 3.燃料化學(xué)不完全燃燒的熱損失 | Q3′ | 0.5～3 |
| 4.金屬氧化放出的熱 | Q4 | 1～5 | 4.燃料機(jī)械不完全燃燒的熱損失 | Q4′ | 0.2～5 |
| ? | ? | ? | 5.經(jīng)過(guò)爐子砌體的散熱損失 | Q5′ | 2～10 |
| ? | ? | ? | 6.爐門(mén)及開(kāi)孔的輻射熱損失 | Q6′ | 0～4 |
| ? | ? | ? | 7.爐門(mén)及開(kāi)孔溢氣的熱損失 | Q7′ | 0～5 |
| ? | ? | ? | 8.爐子水冷構(gòu)件的吸熱損失 | Q8′ | 0～15 |
| ? | ? | ? | 9.其他熱損失 | Q9′ | 0～10 |
| 熱收入總和 | ΣQ | 100 | 熱支出總和 | ΣQ′ | 100 |
2. 全爐熱平衡
爐子的熱平衡是各區(qū)域熱平衡的總和。如果爐子只有爐膛和空氣預(yù)熱器兩部分，空氣預(yù)熱器熱平衡區(qū)域如圖3—9—9，熱平衡公式可寫(xiě)成
?
式中 Qa——熱空氣所帶走的物理熱；
Q″ph——預(yù)熱器出口煙氣所帶走的物理熱；
Q″L——預(yù)熱器的熱損失。
則爐子的熱平衡式為式(9—13)與(9—14)之和：
?
或
式中 QL——全爐熱損失，QL=Q′L+Q″L
必須清楚爐膛熱平衡式與爐子熱平衡式的區(qū)別。對(duì)于爐膛區(qū)域，熱空氣的物理熱Qa是它的熱收入；但對(duì)全爐而言，熱收入并不包括Qa，這是因?yàn)闊峥諝獾奈锢頍崾菬煔庠诳諝忸A(yù)熱器中供給的，并非外來(lái)熱源提供。
3．爐子燃?xì)夂牧?br />
在設(shè)計(jì)時(shí)，燃?xì)夤I(yè)爐的燃?xì)夂牧靠砂从?jì)算法和經(jīng)驗(yàn)法確定。
計(jì)算法，由爐子熱平衡求得。
若不考慮燃?xì)獾奈锢頍幔蔂t膛熱平衡有：
?
即，
所以爐子燃?xì)夂牧?br />
?
爐子燃?xì)夂牧康慕?jīng)驗(yàn)推算，一般參照同類(lèi)爐子的數(shù)據(jù)而確定。如果由設(shè)計(jì)定額查得某些產(chǎn)品的單位熱耗q′，單位為KJ／kg，則可推算：
?
若爐子生產(chǎn)能力為G(kg／h)，則單位熱耗
?
單位熱耗是衡量爐子生產(chǎn)優(yōu)劣的一個(gè)重要指標(biāo)。
4．爐子熱效率
按照GB2588—81之規(guī)定，熱效率是指設(shè)備為達(dá)到特定目的供給能量利用的有效程度在數(shù)量上的表示。爐子熱效率η為，有效利用熱與供給爐子的熱量之比，即：
?
?
