Дипломная работа: Влияние водорода на свойства стали
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:
Qчуг = Мчуг · [СТВ
· tпл + q + Cжид · (tжид - tпл] (10)
где Qчуг – физическое тепло чугуна, кДж;
СТВ – средняя
удельная теплоемкость твердого чугуна, кДж/ (кг · ºС);
tпл – температура плавления чугуна, ºС;
q – скрытая теплота плавления, кДж/кг;
Cжид – средняя удельная теплоемкость жидкого чугуна, кДж/(кг ·
ºС);
tжид – температура жидкого чугуна, ºС.
Qчуг = 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 Qшл = 2,342 · 10ºккал
Физическое тепло скрапа
Qскр = 0,112 · 20 · 35 · 2500 = 0,169 ·
106 ккал
Тепло экзотермических
реакций
Тепло экзотермических
реакций определяется по формуле:
Qэкз = ∆Н1 · ∆С1
· 2500 (11)
где Qэкз – 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
С → СО |
(1,8 + 0,93) · 8134 · 2500 =
55,535 |
Si → SiO2
|
0,69 · 7423 · 2500 = 12,8 |
Mn → MnO |
0,565 · 1758 · 2500 = 2,48 |
P → P2O5
|
0,045 · 5968 · 2500 = 0,670 |
Fe → Fe2O3 (в дым)
|
(0,5 + 0,503) · 1758 · 2500 = 3,53 |
Fe → Fe2O3 (в шлак)
|
(0,357 + 0,074) · 1758 · 2500 = 1,89 |
Fe → FeO |
(0,4 + 1,886) · 1150 · 2500 = 6,57 |
Итого: ΣQэкз = 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:
Qпр.газ = ∆Нпр.газ · 2500 ·
х (12)
где Qпр.газ – химическое тепло природного газа, МДж;
∆Нпр.газ –
тепловой эффект реакции горения природного газа, 106 ккал/м3;
х – расход природного газа, м3.
Qпр.газ = 8291 · х
Расход тепла
Физическое тепло стали
Физическое тепло стали
определяется по формуле:
Qст = Мст · [СТВ ·
tпл + q + Cжид · (tжид - tпл], (13)
где Qст – физическое тепло стали, кДж;
Мст – масса стали,
кг;
СТВ – средняя
удельная теплоемкость твердой стали, кДж/ (кг · ºС);
tпл – температура плавления стали, ºС;
q – скрытая теплота плавления стали, кДж/кг;
Cжид – средняя удельная теплоемкость жидкой стали, кДж/(кг ·
ºС);
tжид – температура жидкой стали, ºС.
Температура плавления стали
определяется по формуле:
tпл = Тлик – 80 · [% С],
(14)
где Тлик – температура
ликвидуса, ºС;
[% С] – содержание углерода в
металле, массовая доля, %
tпл = 1539 – 80 · (0,04) = 1536ºС
Qст = [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:
Qшл =
(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
Qпр.г. = 2514,4 · х
Тепло на разложение
известняка
Qизв = 6,908 · 2500 · 425 = 7,34 · 106 ккал
Тепло на испарение влаги
и нагрев паров
Qисп = (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
QСО = 0,569 · 1650 · 6,37 · 2500 · 22,4/28 = 11,96 · 106
ккал
Тепло для нагрева СО2
и SO2 выделяющихся из ванны
QСО2, 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
Qнеусв. = 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
Qб.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.
Qохл.п. = 34000 · 20 · 4,3 = 2,9 · 106 ккал
Тепло на охлаждение
кислородных фурм
Qохл.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
Qз.о., п.б. = (3,6 – 3,24) · (90 – 20) · 1000 · 4,3 = 0,1 · 106
ккал
Потери тепла на получение пара
Qпол. 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
Qраб.пр = Qохл.п. + Qохл.п.ф. + Qз.о,
п.б. + Qпол.пара = 17,76 · 106 ккал
Потери тепла через кладку
принимаем 4%
Qкл = 0,04 (133,46 · 106 + 8291х) = 5,34 · 106 +
331,64х
Потери тепла через окна и
гляделки 0,95%
QОКН = 0,0096 (133,46 · 106 + 78,76 · х
Потери тепла на диссоциацию
Н2О и СО2 равны 0,5%
Qдис = 0,005 · 82911 · х
Потери тепла с выбивающимися
газами составляют 0,4%
Qвыб = 0,004 · 82911 · х = 33,16х
Полный расход тепла
Qрасх = Qвыб + Qдис + Qокн + Qкл + Qраб.пр. + Qб.л. + Qнеусп + QCO2, SO2 +
+ QCО + Qисп + Qпр.г. + Qшл + Qст (15)
Qрасх = 146,64 + 2999,42 · х
Qприх = Qрасх
(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
Приход тепла |
Расход тепла |
Статьи затрат |
Кол-во тепла, 106 ккал
|
Статьи затрат |
Кол-во тепла, 106 ккал.
|
1 |
2 |
3 |
4 |
Физическое тепло чугуна |
48,035 |
Физическое тепло стали |
74,12 |
Продолжение таблицы 13 |
1 |
2 |
3 |
4 |
Тепло экзотермических реакций |
82,890 |
Физическое тепло шлака с корольками |
21,99 |
Физическое тепло скрапа |
0,196 |
Тепло на разложение известняка |
7,34 |
Тепло шлакообразования |
2,340 |
Тепло продуктов горения |
6,26 |
Тепло от сжигания природного газа |
20,640 |
Нагрев воды и испарение влаги |
0,76 |
|
|
Тепло на нагрев газов |
16,77 |
|
|
Тепло, уносимое бурым дымом |
1,59 |
|
|
Потери тепла на охлаждение (через
кладку, излучением, диссоциацию, с газами) |
25,58 |
Итого |
154,311 |
Итого |
154,410 |
2.2 Технология плавки
стали марки 17Г1С
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16
|