|
|
курсач. Чванов И. С. Производство и особенности внепечной обработки высококачественной стали 30хгса челябинск юурГУ
с3А – теплоемкость лома 3А; М3Б – масса чугуна;
с3Б – теплоемкость чугуна;
Δtк – изменение температуры компонента.
Энтальпия лома, заваливаемого в печь, подогретого до 400 оС составит
Hл = ((9· 103 · 0,460 · 10– 3) + (30· 103 · 0,500 · 10– 3)) · 400 = 23,48 ГДж.
Итого энтальпия шихты составит: Q2= ΔН = 23,48 ГДж. Тепло, вносимое известью Q3.
Количество тепла, поступающего с известью,
изв изв изв (15)
где изв– удельная теплоемкость извести, кДж/(кг·К).
изв ( изв) ( изв)
кДж⁄(кг К)
Тогда Q3= 2750· 0,760 · 20 = 0,042 ГДж.
Тепло,вносимоемагнезиальнымматериаломQ4.
м м м (16)
при t = 20 оС теплоемкость магнезиального материала равна 957 Дж/(кг·К).
Дж
Тепло, вносимое при протекании экзотермических реакций, Q5.
Для определения Q5необходимо предварительно составить материальный баланс, с помощью которого устанавливают состав и количество исходных материалов и продуктов плавки. Энергия экзотермических реакций окисления компонентов металлошихты выделяется в различных зонах рабочего пространства ДСП: на поверхности кусков шихты, в жидкой ванне и в газовой фазе, что предопределяет и различную степень полезного использования выделяющегося тепла. Эффективное использование Q5во многом определяет энергетическую эффективность ДСП. Тепло экзотермических реакций определяем по формуле
эл эл (17)
где эл– масса элемента, окисляющегося за период, кг;
эл– тепловой эффект реакции окисления элемента, МДж/кг.
| |
|
|
|
|
|
22.03.02.2020.980.00ПЗВКР
|
Лист
|
|
|
|
|
|
64
| |
Изм.
|
Лист
|
№ докум.
|
Подпись
|
Дата
|
Исходными данными для расчета теплового эффекта химической реакции могут служить теплоты образования веществ, участвующих в реакции. Для расчета теплового эффекта реакции при любой температуре Т используют следующее выражение:
∫ (18)
где – тепловой эффект реакции в стандартных условиях, кДж/моль;
– теплоемкость реакции, Дж/(К·моль).
Если внутри рассматриваемого интервала температур один или несколько участников реакции испытывают фазовые превращения, температурный интервал разбивают на несколько частей:
∫ превр ∫ (19)
превр превр
В каждую алгебраическую суммуивходят теплоемкости тех фаз,
которые устойчивы в данном интервале температур. Теплота превращения преврберется со своим или противоположным знаком в зависимости от принадлежности к продукту реакции или исходному веществу. Также определение теплового эффекта реакции возможно из выражения
(20)
Тепло экзотермических реакций определяем суммированием теплот реакций, идущих с отрицательным эффектом (таблица 28)
Таблица 28 – Теплота реакций
|
|
[Si] +{O2} → (SiO2)
|
286,405 · 29,51 = 8451,812 МДж
|
|
[Mn] +1/2{O2} → (MnO)
|
217,742 · 7,41 = 1613,470 МДж
|
2[Fe] + 3/2{O2} → (Fe2O3)
|
8836,992 · 7,29 = 64421,672 МДж
|
[Fe] + 1/2{O2} → (FeO)
|
1205,044 · 4,11 = 4952,731 МДж
|
[C] + 1/2{O2} → {CO}
|
496,473 · 11,43 = 5674,688 МДж
|
2[Cr] + 3/2{O2} → (Cr2O3)
|
62,739 · 11,33 = 710,837 МДж
|
Следовательно, Q5= 85,825 ГДж.
Тепло, вносимое газокислородными горелками, Q6. Вносимое горелками тепло определяется по формуле
Qгор = Nгор · τ · Ргор · 3,6, (21)
| |
|
|
|
|
|
22.03.02.2020.980.00ПЗВКР
|
Лист
|
|
|
|
|
|
65
| |
Изм.
|
Лист
|
№ докум.
|
Подпись
|
Дата
|
где Nгор – число горелок на печи, шт.; τ – время работы горелки, ч;
Ргор – мощность горелки, кВт;
3,6 – переводной коэффициент кВт·ч в МДж.
ДСП оборудована 4 газокислородными горелками по 3,3 МВт каждая.
Продолжительность их работы за плавку 15 минут (0,25 часа).
Qгор = 4 · 0,25 · 3,3 · 103 · 3,6 = 11,880 ГДж.
Тепло шлакообразования Q7. Тепло шлакообразования:
SiO2 → (CaO)2SiO2
Дж
P2O5 → (CaO)3P2O5
Дж
Следовательно Q7= (17,052 + 3,716) · 108 = 2,077 ГДж. Тепло от окисления электродов.
Тепло, выделенное в печи от окисления графитированных электродов, можно определить только ориентировочно, несмотря на то, что взвешиванием можно точно установить массу израсходованных за плавку (или за период) электродов. При определении Q8следует помнить, что не вся масса израсходованных электродов сгорает в печи. Часть углерода электродов окисляется лишь до окиси, а часть уносится с газами в виде сажи, учесть которую невозможно из-за попутного уноса из печи и других механических компонентов. А. Д. Свенчанский рекомендует учитывать в приходной части баланса лишь 60 % от потенциально возможного Q8. Тогда тепло от окисления электродов равно
э (22)
где э– масса израсходованных электродов, кг;
– тепловой эффект окисления графита, МДж/кг.
Тогда ГДж.
Тепло, вносимое металлом и шлаком от предыдущей плавки Q9. Тепло, вносимое металлом и шлаком от предыдущей плавки:
| |
|
|
|
|
|
22.03.02.2020.980.00ПЗВКР
|
Лист
|
|
|
|
|
|
66
| |
Изм.
|
Лист
|
№ докум.
|
Подпись
|
Дата
| |
|
|
Скачать 0.65 Mb.