Металлургическая теплотехника (стр. 3 из 3)

i_CO... 0,8006∙2200,26 =.1761,308

i_H

_O... 0,012-2758,39 = 33,107

i_O

... 0,0444·2296,78 = 101,977

i_N

… 0,0045·2170,55 = 9,767

i_ух¹⁵⁵⁰= 2397,543 кДж/м³

Энтальпия газов при t_ух=1550°С определяют по таблице

5. Тепло, теряемое с уносимыми частицами Fe₂O₃

Q_Fe

O =0,02143·150·10³(1,23·1600+ 209,36)= 7,0 ГДж

0.02143 - Fe₂O₃ в дым.

6. Потери тепла излучением через горловину конвертера:

во время продувки:

Q_{изл. 1}=5,7

ГДж

во время паузы:

Q_{изл. 2}=5,7

ГДж

Суммарные потери тепла излучением:

Q_изл=2,4+3,48=5,88 ГДж

7. Тепло, аккумулируемое футеровкой конвертера.

Во время паузы внутренние слои футеровки конвертера ох лаждаются, отдавая тепло излучением через горловину, а во время продувки снова нагреваются, аккумулируя тепло. Расчет этой величийы проводят методом конечных разностей.

Для упрощения расчетов принимаем, что температура внутренней поверхности футеровки и толщина последней везде одинаковы (δ_нач= 0,9 м для новой и δ_кон=0,45 м для изношенной футеровки). Поскольку наибольшие потери будут при тонкой футеровке, принимаем в расчете, что периклазошпинелидная футеровка имеет толщину δ_ф= =0,45 м.

В первом приближении принимаем распределение температуры по толщине футеровки в конце периода продувки линейным, причем t_вн=1500°С, а t_нар=400°С. Тогда при средней температуре футеровки t_ф=0,5 (1500+400)=950°С. Коэффициент теплопроводности периклазошпинелидной футеровки равен λ_Ф=4,17-0,0011∙950=3,125 Вт/(м·К).

Плотность периклазошпинелидной футеровки ρ_ф=3150 кг/м³, удельная теплоемкость с_ф=920 Дж/(кг·К), коэффициент температуропроводности α=3,125/(3150·920)=1,0·10³ м²/с.

Разобьем футеровку на 25 элементарных слоев, каждый из которых имеет толщину:

x_ср=0,45/25 = 0,01 8

Продолжительность элементарного интервала времени

∆τ=(∆x)²/2α

∆τ=x_ф²/2α_ф=0,018²/2·1,0·10^-6 = 162 с.

Число элементарных интервалов времени: в период продувки k₁=597,6/162=3,69≈4; в период паузы k₂=1080/162=6,67≈7.

В период продувки температура внутренних поверхностей футеровки неизменна и равна 1500 °С. В течение паузы температура внутренней поверхности футеровки уменьшается за счет потерь тепла излучением.

Находим коэффициент теплоотдачи излучением

α_изл=

Вт/(м²·К),

где площадь внутренней поверхности футеровки конверте
ра определяем по формуле

F_вн=πD_внН₁+πD_вн²/4=3,14·4,93·6,9+3,14·_:4,93²/4=125,9 м²

Коэффициент теплоотдачи конвекцией от наружной поверхности футеровки конвертера находим по формуле

α=10+0,06t_ст

Принимаем среднюю температуру наружной поверхности равной 300 °С

α_конв= 10+0,06·300 = 28 Вт/(м²·К)

Начальное распределение температуры находим в соответствии с принятым линейным распределением температуры по толщине футеровки в ло, аккконце периода продувки.

Тепло, аккумулированное футеровкой конвертера

Q_акк = V_фρ_фс_ф(t_ф^кон-t_ф^нач) = 22,66231 50 920 (1220,3-1196,4)=1,38 ГДж

здесь V_ф=F_вн·10x=125,9·10·0,018=22,662 м³

^t

=

°С

t

°С

8. Потери тепла теплопроводностью через футеровку

Q_тепл=

F_нар – площадь наружной поверхности стены, м²

Q_тепл=

(3,14·6,69·7,93 + 3,14·6,69²/4)· х·597,6=0,85 ГДж.

9. Потери тепла на охлаждение кислородной фурмы

Принимая внешний диаметр фурмы равным d=0,2 м, глубину ее опускания 5,8 м, а величину потока тепла нафурму q=348,9 кВт/м², определяем потери тепла с охлаждающей водой:

Q_Ф= 348,9·10^3·3,14·0,2·5,8 ·597,6=0,76 ГДж

Результаты расчетов теплового баланса конвертера представим в виде таблицы. Как следует из таблицы, имеется некоторый избыток прихода тепла (1,846 ГДж или 0,68%). Это приведет к некоторому увеличению температур металла, шлака и футеровки. В противном случае (недостаток тепла ) расчет следует повторить, предусматривая меры для увеличения проходной части баланса.

Тепловой баланс конвертера

статья прихода	ГДж (%)	статья расхода	ГДж (%)
Физ. теплочугунаскрапаТепло экзотермических реакцийТепло шлакообразованияИтого	138,013 (50,48)0,324 (0,12)129,300 (47,30)5,741 (2,10)273,378 (100,0)	Физ. теплосталистали, теряемой со шлакомшлакаТепло, уносимое газамиТепло, уносимое частицами Fe2O3Потери тепла излучениемТепло, аккумулированное кладкойТепло, теряемое теплопроводностьюТепло, теряемое с охлаждающей водойИзбытокИтого	191,946 (70,21)1,054 (0,39)42,996 (15,73)20,067(7,34)7,00 (2,56)5,48 (2,00)1,38 (0,50)0,85 (0,31)0,759 (0,28)1,846 (0,68)273,378 (100,0)

Список использованных источников

1. Металлургическая теплотехника. В 2-х томах. 1. Тепловые устройства в черной металлургии: Учебник для вузов/Филимонов Ю. П., Старк С. Б., Морозов В.А. – М.: Металлургия, 1974, 520 с.