Конспект лекцій за
09.06.2020 р
Практична робота №9
продовження
Розрахунок
теплового балансу плавки .
Недостача
тепла для процесу компенсується постачанням природного газу . Склад газу : СН4
– 93,9 % ,С2Н6 – 1,3% ,С3Н8 – 0,2 %
,СО2 – 0,3 % , N2 – 4,3 % . Температура чавуну , заливаємого в піч
13000С . Температура сталі перед випуском 15900С .
Тепловий баланс робочого простору двованної печі розраховуємо для однієї камери
.
Прихід тепла .
1. Фізичне
тепло рідкого чавуну , тобто чавун , який постачається в піч при температурі
13000С , вносить :
Q1 =
60 * [ 0,755 * 1180 + 218 + 0,92 ( 1300 – 1180 ) ] = 73158 кДж ,
Де 60 –
кількість ( маса ) чавуну в металошихті , кг ;
0,755 – середня теплоємність твердого чавуну від 00
С до температури плавлення , кДж / кг * град ;
11800 С – температура плавлення чавуну (
в залежності від хімічного складу коливається в межах 1150 – 12000С
) ;
218 прихована теплота плавлення твердого чавуну ,
кДж / кг ;
0,92 – середня теплоємність рідкого чавуну , кДж /
кг * град .
2 . Тепло екзотермічних реакцій
С – СО2 34090 * 2,513 = 85668
Sі – SіО2 31000 * 0,596 = 18476
Мп – МпО 7370 * 0,334 = 2461
Р – Р2О5 25000 * 0,039 = 975
S – SO2 9280 * 0,003 = 27
Fe – Fe2O3
( в шлак ) 7370 * 1,416 = 6825
Fe – FeO 4820 * 1,100 = 8107
Fe – Fe2O3 ( в дим ) 7370 *
1,100 = 8107
________________________________________________
Q2
= 122539 кДж
Де множиме -
теплові ефекти , які відносяться до 1 кг елементу , що окислюється , кДж / кг ;
Множитель – кількість домішок чавуну , що окислюються
, кг .
3.Тепло шлакоутворення
При формуванні шлаку в ньому утворюється сполуки СаО
* SіО2 та ( СаО )4 * Р2О5 і виділяється тепло :
SіО2 * 2СаО = ( СаО )2 * SіО2 2320 * 1,277 = 2962
Р2О5 + 4СаО = ( СаО ) 4
* Р2О5
4740 * 0,089 = 421
_________________________________________
Q3 = 3383 кДж
4.Хімічне
тепло палива позначимо через х .
Загальний прихід тепла дорівнює , кДж ;
Qприх . = 73158 + 122539 + 3383 + х = 199080 + х
Витрати тепла .
1. Фізичне
тепло сталі , тобто сталь , нагріта до 1590 0С , виносить тепла :
Q1
= 93,577 * [ 0,70 * 1530 + 272 + 0,84 ( 1590 – 1530 ) ] = 130390 кДж ,
Де 93,577 – маса рідкої сталі в печі і корольків ,кг
;
0,70 –
середня теплоємність твердої сталі , кДж
/ кг * град ;
1530 0С – температура плавлення металу (
визначається : 1540 – 85 – 0,12 = 1530 )
15400С – температура плавлення чистого
заліза ,
85 – зниження температури плавлення металу на 1%
вуглецю , ;
272 – прихована теплота плавлення твердої сталі ,
кДж / кг ;
0,84 – середня теплоємність рідкої сталі ,кДж / кг *
град .
2. Фізичне
тепло шлаку , тобто шлак виносить тепло :
Q2
= 11,447 * ( 1,200 * 1590 + 210 ) = 24244 кДж ,
Де 11,447
– маса шлаку , кг ;
1,200 – теплоємність шлаку , кДж / кг * град ;
210 – прихована теплота плавлення шлаку , кДж / кг .
3. Тепло
, що виноситься продуктами згорання .
Виконаємо розрахунок горіння палива :
Таблиця 2.8 Розрахунок горіння природного газу .
Складові
М3
|
Рівняння
реакції горіння
|
Витрата
О2 м3
|
СО2
|
Н2О
|
N2
|
|
СН4
93,9%
|
СН4
+ 2О2 = СО2 + 2Н2О
|
187,80
|
93,9
|
187,80
|
-----
|
|
С2Н4
1,3%
|
С2Н6
+ 3,5 О2= 2СО2 +
3Н2О
|
4,55
|
2,6
|
3,90
|
----
|
|
С3Н8
0,2%
|
С3Н8+5О2=
3СО2+ 4Н2О
|
1,00
|
0,6
|
0,80
|
----
|
|
СО2
0,3 %
|
|
---
|
0,3
|
----
|
----
|
|
N2
4,3 %
|
|
----
|
----
|
-----
|
4,3
|
|
|
Всього
|
193,35
|
97,4
|
192,5
|
731,66
|
Визначаємо
теплоту згорання природного газу
QРн
= 35988 + 93,9 + 63721
* 1,3 + 90554 * 0,2 = 3480221кДж /100м3 ,
Де 359884 ; 63721 ; 90554 – теплові ефекти згорання
СН4 ,С2Н6 ,С3Н8 газів ,
кДж / м3 .
Розрахунки виконані
на 100 м3
газу .
Кількість природного газу ,м3 .
Х : 34800 = 0,0000287х
Кількість продуктів згорання ,м3 :
СО2
0,0000287х * 0,974 = 0,0000280х
Н2О
0,0000287х * 1,925 = 0,0000552х
N2 0,0000287х
* 7,317 = 0,0002100х
Тепло , яке виноситься продуктами згорання , кДж :
СО2 2,38 *
0,0000280х * 1580 = 0,105х
Н2О 1,86 *
0,0000552х * 1580 = 0,162х
N2
1,45 * 0,0002100х * 1580 = 0,481х
____________________________________
Q3
= 0,748х
Де перший стовбчик чисел – теплоємності відповідних
газів ,кДж / м3 *град
15800С – середня температура продуктів
згорання при виході з робочого простору печі ,
4. Гази
,які виділяються з ванни виносять тепла при середній температурі , рівній 16000С
:
СО2 3818 * 9,614 * 22,4 : 44 = 18686
Н2О 2981 * 0,079 * 22,4 : 18 = 293
SO2 3818 * 0,006 * 22,4 : 64 = 8 __________________________________________________
Q4
= 18987 кДж
Де перший стовбчик чисел – теплозмін 1м3
газів при температурі 16000С
кДж /м3.
5. Тепло
, яке виноситься частками Fe2O3
в дим
Q5
= 1,571 * ( 1,20 *1600 + 210 ) = 3346 кДж
6. Тепло
, яке витрачається на відновлення Fe2O3
боксита і футеровки
Fe2O3 до Fe ( 0,118 * 0,9 ) *
824000 : 160 = 547
Fe2O3 до FeO
( 0,118 * 0,1 ) * 290000 : 160 = 21
___________________________________
Q6
= 568 кДж ,
Де добуток в дужках – кількість встановленого Fe2O3 кг ;
Другий стовбчик чисел – тепловий ефект реакцій відновлення
, віднесений до 1 молю Fe2O3 , кДж / кмоль .
7.
Витрати тепла (
на випромінювання через відкриті вікна і глазок , кладку , охолодження та ін .
) складають 36 – 38 % тепла екзотермічних реакцій . Приймаємо 37 % , тоді
Q7
= 122539 * 0,37 = 45339 кДж
Загальні витрати тепла дорівнюють , кДж :
Q заг = 130390 + 24244 + 0,748х + 3346 + 568 + 45339 +
18987 = 215907 + 0,748х
Прирівнявши прихід тепла з витратами , визначимо
величину х :
222874 + х = 215907 + 0,748х ,
х = 27646 кДж .
Таблиця 2. 9 Тепловий
баланс робочого простору камери двованної печі .
|
Статті балансу
|
кДж
|
%
|
|
Прихід тепла
|
|
|
|
Фізичне
тепло чавуну
|
73158
|
32,27
|
|
Тепло
реакцій : екзотермічних
|
122539
|
54,05
|
|
шлакоутворення
|
3383
|
1,49
|
|
Хімічне
тепло природного газу
|
27646
|
12,19
|
|
Всього
|
226726
|
100
|
|
Втрати тепла
|
|
|
|
Фізичне
тепло : сталі
|
123423
|
54,45
|
|
шлаку
|
24244
|
10,69
|
|
Виноситься
з продуктами згорання
|
10819
|
4,77
|
|
Гази
виносять тепла
|
18987
|
8,37
|
|
Тепло
, що виноситься частками Fe2O3
|
3346
|
1,48
|
|
Тепло
на відновлення Fe2O3
|
568
|
0,25
|
|
Втрати
тепла
|
45339
|
19,99
|
|
|
226726
|
100
|
|
Статті балансу
|
кДж
|
%
|
|
Прихід тепла
|
|
|
|
Фізичне
тепло чавуну
|
|
|
|
Тепло
реакцій : екзотермічних
|
|
|
|
шлакоутворення
|
|
|
|
Хімічне
тепло природного газу
|
|
|
|
Всього
|
|
|
|
Втрати тепла
|
|
|
|
Фізичне
тепло : сталі
|
|
|
|
шлаку
|
|
|
|
Виноситься
з продуктами згорання
|
|
|
|
Гази
виносять тепла
|
|
|
|
Тепло
, що виноситься частками Fe2O3
|
|
|
|
Тепло
на відновлення Fe2O3
|
|
|
|
Втрати
тепла
|
|
|
|
|
|
|
Завдання для практичної роботи № 9
|
Номер варіанту
|
Відсоток
чавуну %
|
Відсоток
металевого брухту %
|
|
1.
|
54
|
46
|
|
2.
|
61
|
39
|
|
3.
|
62
|
38
|
|
4.
|
63
|
37
|
|
5.
|
64
|
36
|
|
6.
|
65
|
35
|
|
7.
|
66
|
34
|
|
8.
|
67
|
33
|
|
9.
|
68
|
32
|
|
10.
|
69
|
31
|
|
11.
|
70
|
30
|
|
12.
|
59
|
41
|
|
13.
|
58
|
42
|
|
14.
|
57
|
43
|
|
15.
|
56
|
44
|
|
16.
|
55
|
45
|
|
17.
|
53
|
47
|
|
18.
|
78
|
22
|
|
19.
|
77
|
23
|
|
20.
|
76
|
24
|
|
21.
|
75
|
25
|
|
22.
|
74
|
26
|
|
23.
|
73
|
27
|
|
24.
|
72
|
28
|
|
25.
|
71
|
29
|
Висновок
Комментариев нет:
Отправить комментарий