курсач 1. А. С. Бильгенов 2022 г

• Название: А. С. Бильгенов 2022 г
• Анкор: курсач 1
• Дата: 11.04.2023
• Размер: 216.54 Kb.
• Имя файла: kursach (1).docx
• Тип: Пояснительная записка; #1055208
• страница: 5 из 6

4.6 Тепло, идущее на протекание эндотермических реакций Q₆

Данная статья определяется по материальному балансу плавки и включает в себя потери тепла на разложение карбонатов извести и Fe₂O₃.

Разложение карбонатов. Согласно материальному балансу, при прокаливании недообожженной извести выделяется 0,131 кг (в период плавления) + 0,039 кг (в окислительный период) = 0,170 кг СО₂. При нормальных условиях это количество газа займет 22,4·10^–3·170/44 = 86,545·10^–3 м³. Согласно табл. П.2 на это потребуется 86,545·10^–3·7,21 = 0,62 МДж.

Разложение Fe₂O₃ железной руды. Согласно выполненному материальному балансу плавки, железную руду в печь не присаживали, следовательно эта составляющая отсутствует.

Итого окончательно Q₆ = 0,62 МДж.

4.7 Потери тепла через футеровку Q₇

Для удобства расчета всю печь условно делят на 3 основные элемента – подину, стены и свод. В современных печах футерована только подина, а стены и свод, кроме центральной керамической части, представляют собой конструкции из сборных водоохлаждаемых панелей, расчет потерь тепла в которых приведен отдельно.

В условиях постоянно действующего металлургического производства можно считать, что печь работает в стационарных условиях и аккумуляции тепла футеровкой не происходит, т.к. ее температура изменяется незначительно. Можно считать, что все тепло, подводимое к футеровке внутри печи, передается теплопроводностью к ее наружной поверхности. Поэтому достаточно рассчитать количество тепла, передаваемого теплопроводностью через какой-либо слой футеровки, или рассчитать теплоотдачу с внешней поверхности (кожуха печи).

Тепло, переданное теплопроводностью через слой футеровки Q_сл, можно определить по уравнению

Q_сл = · (t₁ – t₂)·F·/,

где  – коэффициент теплопроводности материала слоя, Дж/(м·ч·К); t₁, t₂ – температура на внутренней и внешней поверхностях слоя, К; F – площадь поверхности теплообмена, м²;  – время, ч;  – толщина слоя, м.

Тепло, отдаваемое поверхностью кожуха Q_кож, можно определить по уравнению

Q_кож = · (t_к – t_в)·F· ,

где  – суммарный коэффициент теплоотдачи излучением и конвекцией, Дж/(м·ч·К); t_к – температура на внешней поверхности кожуха, К; t_в – температура окружающего воздуха, К.

На действующей печи известны степень черноты кирпичной кладки и кожуха, значения температуры t_i, геометрия печи. При проектировании ДСП или ее реконструкции температура внутренней поверхности кладки t_вн для подины принимается равной температуре жидкого металла в ванне. Средняя температура воздуха принимается равной 20 °С. При этом значение  зависит от другой неизвестной – температуры кожуха t_к. Значение же t_к в свою очередь зависит от температуры подины печи, толщины и теплопроводности материала кладки. На теплопроводность материала влияет средняя температура футеровки. Поэтому Q₇ рассчитывают методом последовательных приближений. Для этого в первую очередь задаются температурой кожуха t_к. При наличии дополнительного слоя теплоизоляции t_к обычно лежит в диапазоне 90…180 °С, при наличии только огнеупорного слоя t_к может увеличиваться до 300…400 °С.

Затем определяют среднюю температуру футеровки

^tср =

По табл. П.3 или П.4 для данной t_ср находят коэффициент теплопроводности материала  и по рис. 3 определяют значение , соответствующее данной температуре кожуха. Далее вычисляют значение теплового потока q₇ = Q₇/F и сравнивают его величину с приведенным на том же рисунке q_окр. Если разница не превышает 10%, то расчет считается законченным, если нет – необходимо задаться другим значением температуры кожуха t_к. °С



Рисунок 3. Зависимость коэффициента суммарной теплоотдачи α и удельного теплового потока, теряемого поверхностью печи в окружающую среду при tв: 10 °C – 1; 20 °C– 2; 30 °C – 3

Зададимся температурой кожуха t_к = 100 ºC. Определим среднюю температуру футеровки, считая, что в среднем за плавку температура металла составит 1500 °С, продолжительность плавки – 1 час, диаметр кожуха 2 м²:

Согласно табл. П.3 коэффициент теплопроводности _____________ футеровки при 700 °С  = 6,28–0,0027*700 = 4,39 Вт/(м·°С). По рис. 1 находим
 = 0,042 МДж/м²·ч. Тогда (ориентировочно) Q_кож= 0,042*(100-20)*2*0,75 = 5,04 МДж.

Проверяем: q = 5,04/2 = 2,52 МДж/(м²·ч). Согласно рис. 1
q_окр МДж/(м²·ч). Разница не превышает 10%, расчет считается законченным и окончательно принимается Q_кож =5,04 МДж. С учетом того, что расчет выполняется на 100 кг, Q₇ = 0,04 МДж.