3. Этапы выполнения лабораторной работы
Процедура по расчету теплового баланса реализована средствами EXCEL, экранная форма представления результатов приведена в Приложении 2.
С использованием системы расчета, реализованной в табличном процессоре EXCEL (Приложение 2), для заданного варианта металлургического процесса (Приложение 3) рассчитать тепловой баланс металлургического процесса. Исходные данные для расчетов следует взять из таблиц 3, 8, результатов расчета материального баланса и Приложений 1,4
Исследовать влияние состава металлошихты (соотношение лом-чугун), изменения расхода науглероживателей, расхода кислорода и расхода природного газа на приходную статью теплового баланса. Построить зависимости.
Исследовать влияние изменения температуры выходных потоков на расходную статью теплового баланса. Построить зависимости.
Сделать выводы.
Расчеты выполняются в среде EXCEL. В отчете должны быть представлены результаты выполнения указанных этапов. Отчет следует представить в электронном виде.
Библиографический список
Рыбенко И.А. Разработка средствами Excel системы расчета металлургических процессов / И.А. Рыбенко, С.П. Мочалов // Известия вузов. Черная металлургия.-2005.-№2.-C.55-58
Шендриков А.Е. Разработка математического и программного обеспечения инструментальной системы моделирования стационарных режимов металлургических объектов. / А.Е. Шендриков, С.П. Мочалов, И.А. Рыбенко // Системы автоматизации в образовании, науке и призводстве: Сб. науч. тр. труды VI Всерос. научной конференции.-Новокузнецк, 2007.-C.418-422
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Исходные данные для расчетов энтальпии вещества
Вещество |
T |
C0 |
C-2 |
C1 |
C2 |
C3 |
Hф.п. |
Fecr,l |
298-800 |
-6,749 |
0,004419 |
1371,93 |
-19058,6 |
109992 |
4,506003 |
|
800-1042 |
-38217,4 |
29,01968 |
876811,6 |
-7531953 |
23009113 |
3,97E-05 |
|
1042-1184 |
-33783,8 |
73,23172 |
396095,1 |
-1305186 |
0 |
0,000518 |
|
1184-1665 |
24,267 |
0 |
82,84 |
0 |
0 |
0,90132 |
|
1665-1809 |
24,393 |
0 |
100,42 |
0 |
0 |
0,840503 |
|
1809-5000 |
46 |
0 |
0 |
0 |
0 |
13,80063 |
Mncr,l |
298-1000 |
110,881 |
-0,02502 |
-2780,83 |
33478,9 |
-124981 |
4,979002 |
|
1000-1360 |
44,206 |
-0,04597 |
-18,85 |
0 |
0 |
2,200085 |
|
1360-1410 |
45 |
0 |
0 |
0 |
0 |
2,200385 |
|
1410-1517 |
47 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1,900009 |
|
1517-5000 |
48 |
0 |
0 |
0 |
0 |
14,09999 |
Ticr,l |
298-900 |
40.561 |
-0.00442 |
-609.62 |
10057.2 |
-48849 |
4.824004 |
|
900-1156 |
154.435 |
0 |
-2027.76 |
0 |
81022 |
1.58E-05 |
|
1156-1944 |
16.908 |
0 |
58.84 |
319.2 |
0 |
3.800282 |
|
1944-5600 |
46.8 |
0 |
0 |
0 |
0 |
14.60063 |
TiCcr,l |
298-3054 |
49.624 |
-0.014374 |
31.43 |
-174.8 |
1280 |
4.682002 |
Crcr,l |
298-311.5 |
14.55 |
0 |
301.87 |
0 |
0 |
4.049998 |
|
311,5-400 |
19.032 |
0 |
151.25 |
0 |
0 |
0.001914 |
|
400-2180 |
31.916 |
-0.004174 |
-199.12 |
2540.8 |
-5075 |
0.000475 |
|
2180-4700 |
50 |
0 |
0 |
0 |
0 |
21.30088 |
Vcr,l |
298-2220 |
25.806 |
-0.001676 |
9.09 |
324.5 |
0 |
4.5800012 |
|
2220-5400 |
45.6 |
0 |
0 |
0 |
0 |
22.999986 |
Nicr,l |
298-631 |
5.156 |
-0.000339 |
1378.23 |
-29974.8 |
255418 |
4.785999 |
|
631-700 |
-59386.522 |
44.52345 |
1180668.93 |
-6595086 |
0 |
-0.000467 |
|
700-1728 |
21.414 |
0.013144 |
96.78 |
0 |
0 |
0.0013678 |
|
1728-4700 |
39 |
0 |
0 |
0 |
0 |
17.150279 |
Ccr,l |
298-1600 |
0,849 |
-0,00179 |
386,43 |
-2177,5 |
4201 |
1,050002 |
|
1600-5000 |
27,852 |
-0,03967 |
-28,88 |
95 |
0 |
6,43E-05 |
Sicr,l |
298-1690 |
23,698 |
-0,00435 |
33,05 |
0 |
0 |
3,217003 |
|
1690-5500 |
27,2 |
0 |
0 |
0 |
0 |
50,21001 |
Scr,l |
298-368,3 |
11,007 |
0 |
530,58 |
-4652,6 |
0 |
4,412 |
|
368,3-388,36 |
17,318 |
0 |
202,43 |
0 |
0 |
0,401338 |
|
388- 36428,15 |
19762,43 |
-5,29348 |
-655855 |
6132846 |
0 |
1,722064 |
|
328,15-432,25 |
57607,27 |
0 |
-2706087 |
31798413 |
0 |
0,000822 |
|
432,25-453,15 |
1371,849 |
0 |
-56900,7 |
608281,9 |
0 |
0,000526 |
|
453,15-717 |
-202,958 |
0,164044 |
5063,83 |
-31130,1 |
0 |
0,00012 |
|
717-1300 |
32 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0,000469 |
Sg |
298-1500 |
26,93941 |
-0,0004 |
-117,133 |
835,9468 |
-2071,06 |
6,657315 |
|
1500-6000 |
15,94493 |
0,041393 |
27,58323 |
-33,0274 |
11,0618 |
0,000861 |
Pcr,l |
298-317,3 |
69.533 |
0 |
-3191 |
55607 |
0 |
5.360001 |
|
317,3-900 |
26.12 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0.658998 |
Pg |
298-1500 |
20.67527 |
3.008443 |
3.755454 |
-44.2019 |
173.19 |
6.197353 |
|
1500-6000 |
17.29631 |
0.058213 |
-11.4296 |
147.1718 |
-155.534 |
0.007283 |
Alсr,l |
298-933,61 |
18.781 |
-0.00067 |
308.43 |
-4277.1 |
29352 |
4.54 |
|
933,61-4500 |
31.75 |
0 |
0 |
0 |
0 |
10.70019 |
FeOcr,l |
298-1650 |
58.68 |
-0.00646 |
-92.92 |
912 |
0 |
9.700007 |
|
1650-4000 |
68.2 |
0 |
0 |
0 |
0 |
24.00068 |
Fe2O3cr,l |
298-955 |
-27.583 |
0.00654 |
6360.1 |
-87435.1 |
455910 |
15.56 |
|
955-1050 |
580.047 |
0 |
-4187.05 |
0 |
0 |
0.00065 |
|
1050-1812 |
132.675 |
0 |
73.64 |
0 |
0 |
0.000956 |
|
1812-4000 |
165 |
0 |
0 |
0 |
0 |
87.00079 |
SiO2cr,l |
298-848 |
-220.893 |
0.042547 |
11589.09 |
-170254 |
884703 |
6.916001 |
|
848-1200 |
58.422 |
0.001927 |
103.26 |
0 |
0 |
0.410892 |
|
1200-1996 |
77.583 |
-0.04454 |
-60.75 |
277.7 |
0 |
2.260807 |
|
1996-4700 |
83.5 |
0 |
0 |
0 |
0 |
9.600019 |
MnOcr,l |
298-2120 |
47,364 |
-0,00474 |
71,99 |
0 |
0 |
8.913962 |
|
2120-5000 |
67 |
0 |
0 |
0 |
0 |
40.00091 |
MnO2cr,l |
298-2000 |
60.491 |
-0.011294 |
234.26 |
0 |
0 |
8.7840077 |
CaOcr,l |
298-3172 |
59.65 |
-0.01213 |
-162.96 |
1073.5 |
-1727 |
6.750004 |
|
3172-6000 |
84 |
0 |
0 |
0 |
0 |
80.00069 |
MgOcr,l |
298-3100 |
45.816 |
-0.00972 |
90.29 |
-404.6 |
1042 |
5.159998 |
|
3100-5100 |
84 |
0 |
0 |
0 |
0 |
77.0009 |
Al2O3cr,l |
298-500 |
97.056 |
-0.02636 |
390.2 |
0 |
0 |
10.01604 |
|
500-1200 |
122.679 |
-0.05024 |
68.78 |
0 |
0 |
0.00059 |
|
1200-2327 |
107.571 |
0 |
165.69 |
0 |
0 |
7.02E-05 |
|
2327-5400 |
162.9 |
0 |
0 |
0 |
0 |
111.4004 |
CaScr,l |
298-2800 |
46.29 |
-0.00119 |
83.7 |
0 |
0 |
9.009994 |
|
2800-5500 |
67 |
0 |
0 |
0 |
0 |
70 |
P2O5cr,l |
298-699 |
45.413 |
0 |
6716.6 |
-33860 |
0 |
34.22003 |
|
699-1100 |
370 |
0 |
0 |
0 |
0 |
20.99997 |
P2O5g |
298-1500 |
83.31628 |
-0.009 |
1357.373 |
-9443.2 |
23322.49 |
22.04948 |
|
1500-6000 |
156.8662 |
-0.10928 |
5.496079 |
-10.1208 |
6.504252 |
0.008096 |
NiOcr,l |
298-523 |
-1.381 |
0.007913 |
1233.58 |
0 |
0 |
6.719997 |
|
523-560 |
-25922.9 |
14.350659 |
601251.43 |
-3912924 |
0 |
0.0001582 |
|
560-2228 |
47.919 |
0 |
78.23 |
0 |
0 |
0.0009956 |
|
2228-4000 |
67 |
0 |
0 |
0 |
0 |
42.000139 |
TiO2cr,l |
228-2185 |
63.196 |
-0.010347 |
118.2 |
0 |
0 |
8.6799944 |
|
2185-5000 |
100 |
0 |
0 |
0 |
0 |
67.99998 |
V2O3cr,l |
2230 |
144.31 |
-0.03445 |
-186.63 |
1089.2 |
0 |
17.13001 |
|
5000 |
160 |
0 |
0 |
0 |
0 |
139.9999 |
Cr2O3cr,l |
298-306 |
1926.054 |
0 |
-128419.8 |
2275605 |
0 |
15.300011 |
|
306-310 |
55756.40 |
0 |
-3578366 |
57530000 |
0 |
0.0002914 |
|
310-335 |
2031.709 |
0 |
-116357.0 |
1757280 |
0 |
0.0009726 |
|
335-2705 |
134.44 |
-0.028398 |
-126.2 |
843.8 |
0 |
0.0002350 |
COg |
298-1500 |
24.11842 |
0.0017234 |
108.26640 |
-123.674 |
-731.052 |
8.6714303 |
|
1500-10000 |
31.44282 |
-0.00327 |
36.534980 |
-72.6192 |
51.92032 |
0.0037406 |
CO2g |
298-1500 |
26.202198029 |
-0.0016977 |
511.61584 |
-2905.816 |
6200.4462891 |
9.3655181 |
|
1500-6000 |
56.813194275 |
-0.0617610 |
42.189521 |
-104.6401 |
104.1256 |
0.0012803 |
H2g |
298-1500 |
33.10954 |
-0.0015978 |
-115.1371 |
1161.431 |
-2846.12 |
8.4677277 |
H2Og |
1500-6000 |
31.35982 |
-0.0531235 |
21.533424 |
1.857152 |
-12.8388 |
-0.004309 |
O2g |
298-1500 |
20.1541 |
0.0020625619218 |
280.73065 |
-1771.30 |
4170.090 |
8.6801608 |
|
1500-6000 |
30.38852 |
0.0132984 |
44.142974 |
-48.4196 |
20.70430 |
0.0017834 |
N2g |
298-1500 |
25.893569946 |
0.0012939 |
51.454040 |
346.88287354 |
-1974.94 |
8.6701839 |
|
1500-6000 |
34.686431885 |
-0.0386712 |
16.870849 |
-33.3948 |
26.49300 |
-0.002386 |
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
ПРИЛОЖЕНИЕ 3
Варианты заданий для расчета теплового баланса
№ варианта |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
Металлошихта |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1. Жидкий чугун |
25,0 |
40,0 |
50,0 |
10,0 |
20,0 |
25,0 |
20,0 |
30,0 |
30,0 |
35,0 |
20,0 |
25,0 |
25,0 |
35,0 |
20,0 |
30,0 |
10,0 |
50,0 |
50,0 |
40,00 |
2. Чушковый чугун |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
3. Мет. лом |
95,0 |
80,0 |
70,0 |
90,0 |
80,0 |
90,0 |
90,0 |
80,0 |
80,0 |
75,0 |
90,0 |
90,0 |
85,0 |
85,0 |
100 |
80,0 |
80,0 |
50,0 |
70,0 |
80,00 |
4. Металлодобавки |
5,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
10,0 |
10,0 |
10,0 |
5,00 |
5,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
10,0 |
10,0 |
10,0 |
10,0 |
0,00 |
Твердые окислители |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1. Агломерат |
1,50 |
1,50 |
3,00 |
0,00 |
0,00 |
1,00 |
1,50 |
2,00 |
1,50 |
2,00 |
1,50 |
2,00 |
1,50 |
2,00 |
2,50 |
2,50 |
0,60 |
2,50 |
1,20 |
1,70 |
2. Железная руда |
2,50 |
2,50 |
1,50 |
1,50 |
1,50 |
1,00 |
0,30 |
0,50 |
0,40 |
0,30 |
0,50 |
0,00 |
1,40 |
1,10 |
0,50 |
0,60 |
0,60 |
0,40 |
0,20 |
0,10 |
3. Окатыши |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,10 |
0,20 |
0,00 |
0,10 |
0,80 |
0,00 |
0,50 |
0,10 |
0,00 |
0,00 |
0,50 |
0,30 |
0,10 |
4. Окалина |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,50 |
0,10 |
0,10 |
0,15 |
0,40 |
0,00 |
1,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,10 |
0,30 |
0,10 |
0,20 |
0,10 |
Шлакообразующие |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1. Известь |
6,20 |
5,50 |
5,50 |
6,00 |
5,00 |
6,00 |
5,40 |
6,20 |
6,10 |
5,80 |
6,30 |
7,00 |
5,40 |
6,60 |
5,90 |
6,00 |
5,00 |
5,90 |
6,00 |
5,80 |
2. Известняк |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,20 |
0,30 |
0,00 |
0,00 |
1,00 |
0,20 |
0,00 |
0,10 |
0,00 |
1,00 |
0,30 |
0,20 |
0,30 |
3. Плавиковый шпат |
0,50 |
0,10 |
0,50 |
0,10 |
0,20 |
0,00 |
1,00 |
0,00 |
0,10 |
0,50 |
0,30 |
0,50 |
0,00 |
0,00 |
0,50 |
0,00 |
0,50 |
0,20 |
0,10 |
0,30 |
4. Кварцит |
0,30 |
0,30 |
0,25 |
0,20 |
0,50 |
0,20 |
0,10 |
0,00 |
0,50 |
0,10 |
0,20 |
0,10 |
0,00 |
0,20 |
0,10 |
0,40 |
0,50 |
0,20 |
0,50 |
0,30 |
5. Боксит |
0,40 |
0,45 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,50 |
0,00 |
0,00 |
1,00 |
0,20 |
0,10 |
0,30 |
0,50 |
0,20 |
0,50 |
0,10 |
0,00 |
0,20 |
0,10 |
0,00 |
6. Доломит |
0,05 |
0,05 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,10 |
0,20 |
0,00 |
0,10 |
0,00 |
0,00 |
0,20 |
0,50 |
0,10 |
0,00 |
0,20 |
0,10 |
0,40 |
0,10 |
0,00 |
Науглероживатели |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1. Графит |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,30 |
0,15 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
2. Орешек коксовый |
0,20 |
0,20 |
0,20 |
0,10 |
0,30 |
0,30 |
0,40 |
0,80 |
0,50 |
0,00 |
0,50 |
0,40 |
0,40 |
0,40 |
0,50 |
0,50 |
1,00 |
0,80 |
0,40 |
0,20 |
3. Кокс |
0,50 |
0,50 |
0,50 |
0,10 |
0,10 |
0,20 |
0,10 |
0,00 |
0,00 |
0,60 |
0,80 |
0,50 |
0,50 |
0,20 |
0,30 |
0,40 |
0,30 |
0,60 |
0,20 |
0,50 |
4. Уголь |
0,50 |
0,50 |
0,50 |
0,50 |
0,20 |
0,05 |
0,10 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,10 |
0,70 |
1,00 |
0,10 |
0,10 |
0,10 |
0,20 |
0,10 |
0,40 |
0,60 |
Дутье |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1. Техн. кислород, кг |
3,00 |
3,50 |
3,50 |
2,00 |
2,50 |
2,20 |
2,60 |
3,40 |
2,90 |
2,60 |
2,70 |
3,10 |
3,60 |
2,90 |
2,90 |
2,90 |
2,50 |
4,00 |
3,80 |
4,00 |
2. Природный газ, кг |
0,20 |
0,1 |
0,00 |
0,05 |
0,10 |
0,05 |
0,10 |
0,20 |
0,10 |
0,00 |
0,05 |
0,10 |
0,05 |
0,10 |
0,20 |
0,10 |
0,10 |
0,02 |
0,00 |
0,100 |
ПРИЛОЖЕНИЕ 4
Значения тепловых эффектов от внешних источников и тепловые потери в окружающую среду
№ варианта |
Qист, кДж |
Qпот, кДж |
1 |
100000 |
1000 |
2 |
91500 |
2000 |
3 |
100300 |
1000 |
4 |
102800 |
3000 |
5 |
79700 |
2500 |
6 |
109800 |
2000 |
7 |
103000 |
1000 |
8 |
100000 |
2000 |
9 |
106500 |
1000 |
10 |
113000 |
1000 |
11 |
111700 |
2000 |
12 |
114500 |
3000 |
13 |
98200 |
2000 |
14 |
98000 |
3000 |
15 |
96700 |
4000 |
16 |
100200 |
1000 |
17 |
97300 |
3000 |
18 |
70100 |
4000 |
19 |
98250 |
1000 |
20 |
83000 |
5000 |
Учебное издание
Составители:
Рыбенко И.А.
Мочалов С.П.