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: 6 из 6

4.8 Потери тепла через водоохлаждаемые панели Q₈

Потери тепла с охлаждающей водой можно определить, исходя из расхода воды и разницы значений температуры воды на входе в систему охлаждения и на выходе из нее. Температура и расход воды на рабочей печи измеряются непосредственно. При проектировании, когда эти цифры не известны, можно принять температуру воды на входе 20 °С, на выходе температура воды не должна превышать 40…45 °С во избежание образования накипи на внутренних поверхностях панелей.

Q₈ =с_в·V_в·(t_вых – t_вх)·,

где с_в – теплоемкость воды, 4,2 МДж/(м³·К); V_в – часовой расход воды через элемент (или всю печь), м³/ч; t_вых – температура воды на выходе, °С; t_вх – температура воды на входе, °С;  – время, ч.

Анализ работы действующих печей показал, что для современной ДСП при соблюдении температурного режима расход воды на охлаждение стеновых панелей составляет 420 м³/ч, и 100…230 м³/ч на охлаждение сводовых панелей.

Потери тепла на охлаждение стен составят:

Q_ст = 4,2·420·(40–20) 0,75 = 26460 МДж
на плавку (100т) или 26,460 МДж на 100 кг.

Потери тепла на охлаждение свода составят:

Q_св = 4,2·400·(40–20) ·0,75 = 25200 МДж
на плавку (100т) или 25,2 МДж на 100 кг.

Итого: Q₈ = 26,460+25,2= 51,66 МДж.

4.9 Потери тепла излучением через открытые окна и отверстия Q₉

Во время плавки при отводе в сторону свода для подвалки шихты, при скачивании шлака, замере температуры через рабочее окно, а также через неплотности происходит потеря тепла излучением в окружающее пространство. Суммарные (прямым и отраженным излучением) потери тепла определяются по формуле

Q₉ = 3,6·с_о (Т_п/1000)⁴·F·Ф·,

где 3,6 – коэффициент пересчета кВт в МДж; с_о – коэффициент излучения абсолютно черного тела, 5,67 кВт / (м²·К⁴); Т_п – средняя температура в печи, К; F – площадь открытого окна или отверстия, м²; Ф – коэффициент диафрагмирования отверстия (см. рис. 4);  – время открытия окна или отверстия за время плавки, ч.

Наиболее типичные параметры эксплуатируемых ДСП: диаметр ванны печи на уровне откосов 1 м; высота печи над зеркалом металла: 2,8…3 м – для работы с легковесным ломом и 2,6…2,8 м – для работы с крупногабаритным ломом. Время подвалки (2…3 минуты) определяется по технологии плавки заданной марки стали. Излучением через рабочее окно можно пренебречь.




Рис. 4. Коэффициенты диафрагмирования при излучении тепла через отверстия: 1 – узкая щель

(a : b = 0), 2 – прямоугольная щель (a : b = 0,2), 3 – прямоугольная щель

(a : b = 0,5), 4 – квадратное отверстие (a : b = 1), 5 – круглое отверстие; l – толщина кладки

Примем, что время подвалки 2 минуты (0,03 ч), для универсальности печь рассчитана на работу с легкой металлошихтой (l = 2,8 м). Определим площадь поверхности излучения, для простоты считая, что тепло излучает только поверхность расплава:

F = = 12,56 м².

Отношение d / l = 2,1, на графике отсутствует. Обратное отношение l /d = 0,47, значение коэффициента диафрагмирования отверстия, для которого (по рис. 4) Ф = 0,65.

Q_свод = 3,6·5,67·10–3·(1873/1000)4 ·28,26·0,65·0,03 = 0,14 МДж.

Ввиду малости значения (дающего максимальный вклад в данную статью расхода) остальными компонентами пренебрегаем. С учетом того, что расчет ведется на 100 кг, Q₉ = 0.

4.10 Потери тепла с отходящими газами Q₁₀

Холодный воздух, попадая в печь через неплотности, нагревается и уносится в систему газоочистки, приводя к потерям тепла. Помимо атмосферного воздуха в газоочистку уносятся газы, образующиеся при продувке расплава кислородом, а также продукты сгорания топлива при использовании дополнительных горелок.

Для вновь проектируемых печей данная статья расхода рассчитывается достаточно сложно. На действующих печах в системе газоходов имеются специальные датчики, фиксирующие температуру, состав и расход газа. Измеряя скоростной напор р, рассчитывают скорость и расход уходящих газов по формулам:

ω = ; Vt = 3600* ω*F; ,

где  – скорость газового потока, м/с; g– ускорение свободного падения (9,81 м/с²); р– скоростной напор, Па; _г – плотность уходящих газов, кг/м³; V_t– количество газов, уходящих из печи (фактически), м³/ч; F – площадь сечения патрубка, м²; V_о – количество газов, уходящих из печи (приведенные к температуре 0 °С), м³/ч; Т_ух – температура уходящих газов, К.

Количество тепла, уносимого из печи с газовым потоком, можно определить по формуле

Q₁₀ =V_o·c_сух·Т_ух·,

где с_сух – средняя теплоемкость уходящих газов, Дж/(м³·К).

Примем, что в среднем на современных печах перепад давления между печью и атмосферой составляет 2 Па, плотность отходящих газов – 1,5 кг/м³, диаметр патрубка газоотсоса из печи – 0.3 м, температура отходящих газов в среднем за плавку – 1200 °С. Тогда

=5,11 м/с, V_t=3600·5,11* = 1300 м³/ч, V_o = 273*1300/1200 = 295,75 м³

Тогда количество тепла, уносимое газами из печи за плавку,

Q₁₀ = 295,75*1430*1200*0,75 = 3,81*10⁹ Дж,
или в пересчете на 100 кг 3,81 МДж.

Итого за плавку расход тепла

Q_р= 117,307+0,62+0,04+51,66+0+3,81 = 173,437МДж.
Полученный тепловой баланс плавки стали 91Х18 в ДСП-100 приведен в табл. 12. Невязка 9,53%. В случае большой невязки корректируют расход электроэнергии на плавку.

Таблица 12

Тепловой баланс плавки стали в ДСП

Поступило тепла, МДж	Расход тепла, МДж
Электроэнергия -132,84	Энтальпия продуктов 117,307 В том числе: металла 106 шлака 11,242
Тепло горелок - 17,136	Тепло химических реакций 0,62
Энтальпия шихты 16,116	Потери с охлаждающей водой 51,66
Тепло химических реакций 25,74	Потери с отходящими газами 3,81
Итого 192,812	Итого 173,437

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Электросталеплавильные дуговые печи имеют преимущества по сравнению с другими плавильными агрегатами. В электропечах можно быстро нагревать, плавить и точно регулировать температуру металла, создавать окислительную, восстановительную, нейтральную атмосферу. В этих печах можно выплавлять сталь и сплавы любого состава, более полно раскислять металл с образованием минимального количества неметаллических включений - продуктов раскисления. Поэтому электропечи используют для выплавки конструкционных сталей ответственного назначения, высоколегированных, инструментальных, коррозионностойких (нержавеющих) и других специальных сталей и сплавов. Инструментальная сталь - сталь, идущая на изготовление режущего, измерительного, штампового и другого инструмента. Легированная сталь - сталь, которая помимо обычных примесей (С, Mn, S, P), содержит и другие (легирующие) элементы (хром, никель, молибден, вольфрам, ванадий, титан и др.), либо кремний или марганец в повышенном против обычного количества.

Электросталеплавильному способу принадлежит ведущая роль в производстве качественной и высоколегированной стали.
библиографический список

1. 
   Корнилов, Г.П. АНАЛИЗ ФАКТИЧЕСКОГО КПД ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ СТАЛЕПЛАВИЛЬНОЙ ПЕЧИ / Г.П. Корнилов, П.А. Шулепов // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика. — 2017. — № 4.
   
2. 
   Макаров, А. Н. Теплообмен в электродуговых и факельных металлургических печах и энергетических установках : учебное пособие / А. Н. Макаров. — Санкт-Петербург : Лань, 2014.
   
3. 
   Доманов, В. И. Разработка и исследование систем управления током электрической дуги : монография / В. И. Доманов. — Ульяновск : УлГТУ, 2018..
   
4. 
   Горева, Л. П. Механизмы электротехнологических установок : учебное пособие / Л. П. Горева, А. А. Мелешко. — Новосибирск : НГТУ, 2018.
   
5. 
   Симонян, Л. М. Современные методы и технологии специальной электрометаллургии и аддитивного производства: теория и технология спецэлектрометаллургии : учебное пособие / Л. М. Симонян, А. Е. Семин, А. И. Кочетов. — Москва : МИСИС, 2017. — 182 с.
   
6. 
   Гамов, П. А. Производство стали в дуговых сталеплавильных печах: решение практических задач : учебное пособие / П. А. Гамов, С. В. Зырянов, С. П. Салихов. — Челябинск : 2018. – 12 с.
   

Челябинск 2021