Тепловой баланс рабочего пространства

2.1.4  Тепловой баланс рабочего пространства

Тепловой баланс рабочего пространства двухванной печи рассчитывается для одной камеры (расчет ведем на всю плавку)

Приход тепла

Физическое тепло чугуна

Физическое тепло чугуна считается по формуле:

Q_чуг = М_чуг · [С_ТВ · t_пл + q + C_жид · (t_жид - t_пл] (10)

где Q_чуг – физическое тепло чугуна, кДж;

С_ТВ – средняя удельная теплоемкость твердого чугуна, кДж/ (кг · ºС);

t_пл – температура плавления чугуна, ºС;

q – скрытая теплота плавления, кДж/кг;

C_жид – средняя удельная теплоемкость жидкого чугуна, кДж/(кг · ºС);

t_жид – температура жидкого чугуна, ºС.

Q_чуг = 250000 · 0,65 · [0,178* 1200 + 52 + 0,2 (1350 – 1200) ] = 201,267 кЛж

Тепло шлакообразования

SiO₂ → (CaO)₂ · SiO₂ ………………. 0,69 · 60 · 554 · 2500/28 = 2,05 · 10ºккал

Р₂О₅ → (СаО)₃ · (Р₂О₅) …………….. 0,045 · 142 · 1132 · 2500/62 = 0,292· 10ºккал

Σ Q_шл = 2,342 · 10ºккал

Физическое тепло скрапа

Q_скр = 0,112 · 20 · 35 · 2500 = 0,169 · 10⁶ ккал

Тепло экзотермических реакций

Тепло экзотермических реакций определяется по формуле:

Q_экз = ∆Н₁ · ∆С₁ · 2500 (11)

где Q_экз – тепло, выделяемое экзотермическими реакциями, 10⁶ ккал

∆Н₁ – тепловой эффект химической реакции, 10⁶ ккал

∆С₁ – изменение концентрации i-го компонента, кг.

Таблица 12 – Тепло экзотермических реакций, 10⁶ ккал

Итого: ΣQ_экз = 3,53 + 1,89 + 6,57 + 0,67 + 2,48 + 12,8 + 55,54 = 82,89 · 10⁶ ккал

Химическое тепло природного газа

Расход природного газа принимаем за х и определяем химическое тепло природного газа по формуле:

Q_пр.газ = ∆Н_пр.газ · 2500 · х (12)

где Q_пр.газ – химическое тепло природного газа, МДж;

∆Н_пр.газ – тепловой эффект реакции горения природного газа, 10⁶ ккал/м³;

х – расход природного газа, м³.

Q_пр.газ = 8291 · х

Расход тепла

Физическое тепло стали

Физическое тепло стали определяется по формуле:

Q_ст = М_ст · [С_ТВ · t_пл + q + C_жид · (t_жид - t_пл], (13)

где Q_ст – физическое тепло стали, кДж;

М_ст – масса стали, кг;

С_ТВ – средняя удельная теплоемкость твердой стали, кДж/ (кг · ºС);

t_пл – температура плавления стали, ºС;

q – скрытая теплота плавления стали, кДж/кг;

C_жид – средняя удельная теплоемкость жидкой стали, кДж/(кг · ºС);

t_жид – температура жидкой стали, ºС.

Температура плавления стали определяется по формуле:

t_пл = Т_лик – 80 · [% С], (14)

где Т_лик – температура ликвидуса, ºС;

[% С] – содержание углерода в металле, массовая доля, %

t_пл = 1539 – 80 · (0,04) = 1536ºС

Q_ст = [0,167 · 1536 + 65 + 0,2 · (1600 – 1536)] · 88,68 · 2500 = 74,12 10⁶ ккал

Физическое тепло шлака и корольков

Физическое тепло шлака определяется по формуле:

Q_шл = (0,298 · 1550 + 50) · 12,6 · 2500 + (0,298 · 1630 + 50) · 1,98 · 2500 +

+ (2,298 · (1630 – 1550) + 50) · 12,6 · 2500 = 21,10 · 10⁶ ккал

Тепло, уносимое продуктами горения.

Принимаем температуру отходящих газов равной 1650ºС

СО 1650х · 0,569 · 0,974 = 914,4х

Н₂О 1650х · 0,444 · 1,925 = 1410х

N₂ 1650х · 0,347 · 0,332 = 190х

Q_пр.г. = 2514,4 · х

Тепло на разложение известняка

Q_изв = 6,908 · 2500 · 425 = 7,34 · 10⁶ ккал

Тепло на испарение влаги и нагрев паров

Q_исп = (1 · 100 + 539 + 0,444 · 1650 · 22,4/18 – 0,36 · 100 · 22,4/18) · 2500 ·

· 0,201 = 0,76 · 10⁶ ккал

Тепло для нагрева СО выделяющегося из ванны

Q_СО = 0,569 · 1650 · 6,37 · 2500 · 22,4/28 = 11,96 · 10⁶ ккал

Тепло для нагрева СО₂ и SO₂ выделяющихся из ванны

Q_{СО2, SO2} = 0,569 · 3,08 · 2500 · 22,4/44 + 0,569 · 1650 · 0,0036 · 2500 · 22,4/64 =

= 3,68 · 10⁶ ккал

Тепло для нагрева неусвоенного N и О

Q_неусв. = 0,347·1650· 2500 · 0,337 · 22,4/28 + 0,368 · 1650 ·2500 · 0,707 · 22,4/32= = 1,13 · 10⁶ ккал

Тепло, уносимое бурым дымом

Q_б.л. = (0,294 · 1650 + 50) · 1,192 · 2500 = 1,59 · 10⁶ ккал

Потери тепла на охлаждение печи

Расходы воды на одну крышку 6 м³/ч тогда на три крышки 6 · 3 = 18 м³/ч.

Расход воды на столбики 2 · 6 = 12 м³/ч, на амбразуру шлаковой летки 4 м³/ч.

Итого воды на охлаждение печи 34 м³/ч.

Q_охл.п. = 34000 · 20 · 4,3 = 2,9 · 10⁶ ккал

Тепло на охлаждение кислородных фурм

Q_{охл.к.ф.} = 3 · 2,43 · 0,2 · 4,2 · 300000 · 3,14 = 5,76 · 10⁶ ккал

Тепло на охлаждение рам завалочных окон и пятовых балок

Расход воды равен 3,6 м³/ч. Выход пара составляет 90%, то есть 3,6 · 0,9 =

= 3,24 м³/ч.

Нагрев воды на 90ºС потребует тепла

Q_{з.о., п.б.} = (3,6 – 3,24) · (90 – 20) · 1000 · 4,3 = 0,1 · 10⁶ ккал

Потери тепла на получение пара

Q_{пол. пара} = [(100 – 20) + 535 + 0,36 (150 – 100) · 22,4/18] · 3,24 · 1000 · 4,3 =

= 8,9 · 10⁶ ккал

Таким образом, потери тепла на охлаждения рабочего пространства

Q_раб.пр = Q_охл.п. + Q_{охл.п.ф.} + Q_{з.о, п.б.} + Q_{пол.пара} = 17,76 · 10⁶ ккал

Потери тепла через кладку принимаем 4%

Q_кл = 0,04 (133,46 · 10⁶ + 8291х) = 5,34 · 10^{6 + 331,64х}

Потери тепла через окна и гляделки 0,95%

Q_ОКН = 0,0096 (133,46 · 10⁶ + 78,76 · х

Потери тепла на диссоциацию Н₂О и СО₂ равны 0,5%

Q_дис = 0,005 · 82911 · х

Потери тепла с выбивающимися газами составляют 0,4%

Q_выб = 0,004 · 82911 · х = 33,16х

Полный расход тепла

Q_расх = Q_выб + Q_дис + Q_окн + Q_кл + Q_раб.пр. + Q_б.л. + Q_неусп + Q_{CO2, SO2} +

+ Q_CО + Q_исп + Q_пр.г. + Q_шл + Q_ст (15)

Q_расх = 146,64 + 2999,42 · х

Q_прих = Q_расх (16)

133,46 · 10⁶ + 82,9х – 146,64 · 10⁶ + 2999,42х

х = 2490 – расход природного газа на плавку

Тепловой баланс плавки приведен в таблице 13.

Таблица 13 – Тепловой баланс рабочего пространства камеры двухванной печи

Похожие работы

Влияние углерода и постоянных примесей на структуру и свойства сталей

Скачать

8763

0

7

... стали даже при незначительном изменении его содержания. Т.о., углерод является основным элементом, при помощи которого изменяются свойства сплава на основе железа.   2. Влияние углерода на свойства стали С изменением содержания углерода изменяется структура стали. В зависимости от содержания углерода она может иметь следующий вид: < 0,8% C – Ф+П 0,81% C – П (100%) > 0,81% C – П + ...

Проект термического отделения высокотемпературного отжига анизотропной электротехнической стали толщиной 0,35 мм. Годовая программа 150 тысяч тонн

Скачать

188739

34

14

... Фк = 365 × 24 = 8760 ч Номинальный фонд времени – это количество часов в году в соответствии с режимом работы без учета потерь. Так как термическое отделение высокотемпературного отжига анизотропной электротехнической стали работает непрерывно, то номинальный фонд равен полному календарному, то есть Фн = Фк = 8760 ч. Действительный фонд времени равен тому времени, которое может быть ...

Проект термического отделения для обезуглероживающего и рекристаллизационного отжига изотропной электротехнической стали третьей группы легирования в толщине 0.5 мм в условиях ЛПЦ-5 АО НЛМК

Скачать

128170

37

0

... технический университет Физико -технологический факультет Кафедра физического металловедения Курсовой проект Тема: “ Проект термического отделения для обезуглероживающего и рекристаллизационного отжига изотропной электротехнической стали третьей группы легирования в толщине 0,5 мм в условиях ЛПЦ-5 АО НЛМК. Годовая программа 120000 тонн Выполнила ст. гр. МТ-94-1 Кузнецова Е. В. ...

Легированные стали

Скачать

38447

0

10

... высокой поверхностной твердости используют закалку ТВЧ (шестерни, коленчатые валы, поршневые пальцы и т.д.). Для получения высоких механических свойств в деталях сечением более 25–30 мм применяют легированные стали, которые обладают большей прокаливаемостью, более мелким зерном, их критическая скорость закалки меньше, следовательно, меньше закалочные напряжения, выше устойчивость против отпуска. ...