2.2. Расчет теплового баланса

Приход тепла (Q_приход )

Q_приход = Q₁ + Q₂ + Q₃ + Q₄ + Q₅ + Q₆, кДж

Физическое тепло жидкого чугуна (Q₁), кДж

Q₁ = М_ч  [ С₁^ч  t_s^ч + q_ч + (t_ч – t_s^ч)  C₂^ч ], (2.76)

где С₁^ч – теплоемкость твердого чугуна, (0,755 кДж/(кгград));

C₂^ч – теплоемкость жидкого чугуна, (0,92 кДж/(кгград));

t_s^ч – температура плавления чугуна, (11501200 С);

q_ч – скрытая теплота плавления чугуна, (218 кДж/кг).

Химическое тепло окисления примесей металлошихты (Q₂), кДж.

Q₂ = 0,9C''11096 + 0,1C''34710 + Si''26922 + Mn''7034 + P''19763, (2.77)

где 11096, 34710, 26922, 7034, 19763 – тепловые эффекты реакций окисления: CCO, CCO₂, SiSiO₂, MnMnO, PP₂O₅ (на 1 кг элемента), кДж.

Химическое тепло реакций шлакообразования (Q₃), кДж

Q₃ = SiO₂  2300 + P₂O₅  4860 (2.78)

Химическое тепло реакций образования окислов железа шлака (Q₄), кДж

Q₄ = Q_Fe2O3 + Q_FeO, (2.79)

где Q_Fe2O3 – количество тепла, выделенного при окислении железа до Fe₂O₃, кДж;

Q_FeO – количество тепла, выделенного при окислении железа до FeO, кДж.

Q₄ = 0,007М_шл^к  (%Fe₂O₃)_шл^к  7320 + 0,0078М_шл^к  (%FeO)_шл^к  4820 (2.80)

Химическое тепло реакций окисления железа до окисла железа дыма (Q₅), кДж

Q₅ = М_Fe^дыма  7370 (2.81)

Физическое тепло миксерного шлака (Q₆), кДж

Q₆ = М_м.шл  ( С₀  t_м.шл + q_м.шл ), (2.82)

где t_м.шл = t_чуг – (1520) С;

C₀ – средняя теплоемкость миксерного шлака,

С₀ = 0,73 + 0,00025  ( t_м.шл + 273 );

q_м.шл = 210 кДж/кг – скрытая теплота плавления шлака.

Физическое тепло подогретого лома (Q₇), кДж

Q₇ = М_л  С_л  t_л, (2.83)

где C_л – теплоемкость лома, C_л = 0,84 кДж/(кгград).

Расход тепла (Q_расх)

Q_расх = Q₁' + Q₂' + Q₃' + Q₄' + Q₅' + Q₆' + Q₇' + Q₈' + Q₉' + Q₁₀', кДж (2.84)

Физическое тепло жидкой стали (Q₁'), кДж

Q₁' = M_мет^к  [C₁^мет  t_s^мет + q_мет + (t_мет^к – t_s^мет)  C₂^мет, (2.85)

где C₁^мет = 0,70 кДж/(кгград) – теплоемкость твердого металла;

C₂^мет = 0,84 кДж/(кгград) – теплоемкость жидкого металла;

t_s^мет = 1540 – 85[С_ост] – температура плавления металла, С;

q_мет = 285 кДж/(кгград) – скрытая теплота плавления металла.

Физическое тепло жидкого шлака (Q₂), кДж

Q₂' = M_шл^к  ( C₀^t  t_шл^к + q_шл^к ), (2.86)

где t_шл^к = t_мет^к, С;

C₀^t = 0,73 + 0,00025  (t_шл^к + 273) – средняя теплоемкость конечного шлака, кДж/(кгград);

q_шл^к = 210 кДж/кг – скрытая теплота плавления конечного шлака.

Тепло, уносимое отходящими газами (Q₃), кДж

Q₃' = M_сост^газ  C_ср^t  t_ср^газ, (2.87)

где M_сост^газ – количество составляющих отходящих газов, нм³;

C_ср^t – средняя теплоемкость, задаемся в зависимости от температуры (t_ср^газ),

t_ч + t_мет^к

t_ср^газ = –––––––– , C

2

Тепло диссоциации влаги, вносимой шихтой (Q₄'), кДж

Q₄' = Н₂'  242000 / 22,4 (2.88)

Н₂О = Н₂ + 0,5Q₂ – 242000 кДж/(кгмоль Н₂)

Тепло диссоциации СаСО₃ извести и других материалов (Q₅'), кДж

Q₅' = СО₂'  4025 (2.89)

Тепло диссоциации окислов железа, вносимых шихтой (Q₆'), кДж

Q₆' = Q_Fe2O3' + Q_FeO', (2.90)

где Q_Fe2O3' = Fe₂O₃  5260 – количество тепла, теряемого ванной при диссоциации закиси железа;

Q_FeO' = FeO  3750 – количество тепла, теряемого ванной при диссоциации окиси железа,

тогда

Q₆' = Fe₂O₃  5260 + FeO  3750 (2.91)

Тепло, уносимое оксидами железа дыма (Q₇), кДж

Q₇' = М_Fe2O3^дыма  С_ср^Fe2О3  t_ср^Fe2O3_{, (2.92)}

_где С_ср^Fe2O3 = 0,88 кДж/(кг Fe₂O₃  град);

t_ср^Fe2O3 ₌ t_ср^газа.

Тепло, уносимое железом выбросов (Q₈'), кДж

Q₈' = М_Fe^выб + C_ср^выб  t_ср^выб, (2.93)

где C_ср^выб = С_мет^к = 0,84 кДж/(кгград);

t_ср^выб = t_ср^газа, С.

Тепло, уносимое железом корольков шлака (Q₉'), кДж

Q₉' = М_Fe^кор + C_ср^кор  t_ср^кор, (2.94)

где C_ср^кор = С_мет^к = 0,84 кДж/(кгград);

t_ср^кор = t_мет^к , С.

Потери тепла на нагрев футеровки и т.п. (Q₁₀'), кДж. Принимаем эти потери 2,6 % от прихода тепла (обычно 1,53,0 %), тогда

Q₁₀' =  Q_прих  0,026 (2.95)