Тепло, отдаваемое поверхностью кожуха Qкож, можно определить по уравнению
Qкож = α · (tк – tв) · F · τ, (34)
где α – суммарный коэффициент теплоотдачи излучением и конвекцией, Дж/(м·ч·К);
tк – температура на внешней поверхности кожуха, К; tв – температура окружающего воздуха, К.
На действующей печи известны степень черноты кирпичной кладки и кожуха, значения температуры tк геометрия печи. Для ДСП температура внутренней поверхности кладки tвн для подины принимается равной температуре жидкого металла в ванне. Средняя температура воздуха принимается равной 20 оС. При этом значение α зависит от другой неизвестной – температуры кожуха tк. Значение же tк 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 tк. Так как есть дополнительный слой теплоизоляции tк равно 100 оС.
Затем определяем среднюю температуру футеровки
tср = (tвн – tк)/2. (35)
По справочной литературе для данной tср находим коэффициент теплопроводности материала λ по рис. 5 определяем значение α, соответствующее данной температуре кожуха. Далее вычисляем значение теплового потока q7 =Q7/F и сравниваем его величину с приведенным на том же рисунке qокр.
Определяем среднюю температуру футеровки, зная, что в среднем за плавку температура металла составит 1500 оС, продолжительность плавки – 45 минут, диаметр кожуха 6,85 м2:
tср = (1500 – 100) = 700 оС
Рисунок 5 – Зависимость коэффициента суммарной теплоотдачи α и удельного теплового потока, теряемого поверхностью печи в окружающую среду при tв: 10 оС – 1; 20 оС – 2; 30 оС – 3
| |
|
|
|
|
|
22.03.02.2020.980.00ПЗВКР
|
Лист
|
|
|
|
|
|
71
| |
Изм.
|
Лист
|
№ докум.
|
Подпись
|
Дата
|
Согласно справочным данным коэффициент теплопроводности магнезиальной футеровки при 700 оС λ = 6,28 – 0,0027 · 700 = 4,39 Вт/(м2 · оС). По рис. 6 находим α = 0,059 МДж/м2·ч. Тогда Qкож = 0,059 · (100 – 20) · 6,85 · 0,75 = 724,25 МДж.
Проверяем: q = 24,25/6,85 = 3,54 МДж/(м2 · ч). Согласно рис. 6 qокр 3,85 МДж/(м2 · ч). Разница не превышает 10 %, расчет считается законченным и окончательно принимаем Qкож = 724,25 МДж.
Потери тепла через завалочное окно, Q18.
Холодный воздух, попадая в печь через неплотности, нагревается и уносится в систему газоочистки, приводя к потерям тепла. Прежде чем попасть в газоочистку, поток горячего воздуха проходит через горячую зону конвейера Consteel и подогревает собой металлошихту. Помимо атмосферного воздуха в газоочистку уносятся газы, образующиеся при продувке расплава кислородом, а также продукты сгорания топлива при использовании дополнительных горелок.
На печи в системе газоходов имеются специальные датчики, фиксирующие температуру, состав и расход газа. Измеряя скоростной напор Δp, рассчитывают скорость и расход уходящих газов по формуле:
√ ( )
г
( )
( )
o ух
где – скорость газового потока, м/с;
g – ускорение свободного падения (9,81 м/с2); Δр – скоростной напор, Па;
г – плотность уходящих газов, кг/м3;
V1 – количество газов, уходящих из печи (фактически), м3/ч; F – площадь сечения патрубка, м2;
Vо – количество газов, уходящих из печи (приведенные к температуре 0 оС), м3/ч;
Тух – температура уходящих газов, К.
Количество тепла, уносимого из печи газовым потоком, определим по формуле
Q18 = Vo · cсух · Тсух · τ, (39) где ссух – средняя теплоемкость уходящих газов, Дж/(м3·К).
| |
|
|
|
|
|
22.03.02.2020.980.00ПЗВКР
|
Лист
|
|
|
|
|
|
72
| |
Изм.
|
Лист
|
№ докум.
|
Подпись
|
Дата
|
В среднем на печи перепад давления между печью и атмосферой составляет 2 Па, плотность отходящих газов – 1,5 кг/м3, площадь сечения завалочного окна – 9 м2, температура отходящих газов в среднем за плавку – 1200 оС. Тогда
ω /с
V1 3/ч Vо / 3.
Тогда количество тепла, потерянное через завалочное окно за плавку,
Q18 ГДж
Полученный тепловой баланс плавки стали 30ХГСА в ДСП приведен в таблице 29.
Таблица 29 – Тепловой баланс плавки стали в ДСП
|
|
Статьи прихода
|
ГДж
|
%
|
Статьи расхода
|
ГДж
|
%
|
|
Электроэнергия, Q1
|
196,020
|
53,785
|
Полезный расход энергии,
Q11
|
168,627
|
46,269
|
Тепло, вносимое шихтой,
Q2
|
23,480
|
6,443
|
Тепло, уносимое газами,
Q12
|
3,066
|
0,841
|
Тепло, вносимое другими материалами, Q3+ Q4
|
0,061
|
0,017
|
Потери с охлаждающей водой, Q13
|
58,59
|
16,076
|
Тепло экзотермических реакций, Q5
|
85,825
|
23,549
|
Тепло, уносимое частицами Fe2O3, Q14
|
26,663
|
7,316
|
Тепло, поступающее от ГКГ, Q6
|
11,880
|
3,260
|
Тепло эндотермических реакций, Q15
|
21,000
|
5,762
|
Тепло шлакообразования,
Q7
|
2,077
|
0,570
|
Потери электрической сетью, Q16
|
34,433
|
9,448
|
Тепло от окисления электродов, Q8
|
3,920
|
1,075
|
Потери через футеровку,
Q17
|
0,724
|
0,199
|
Тепло, вносимое металлом и шлаком от предыдущей плавки, Q9
|
39,255
|
10,771
|
Потери через завалочное окно, Q18
|
48,381
|
13,275
|
Тепло кислорода и воздуха,
Q10
|
1,933
|
0,530
|
Неучтенные потери
|
2,966
|
0,814
|
Итого
|
364,451
|
100,00
|
Итого
|
364,451
|
100,00
|
Вывод раздела 2 рассчитали тепловой и материальный баланс плавки
| |
|
|
|
|
|
22.03.02.2020.980.00ПЗВКР
|
Лист
|
|
|
|
|
|
73
| |
Изм.
|
Лист
|
№ докум.
|
Подпись
|
Дата
| |
Скачать 0.65 Mb.