2.1 Приход теплоты
Теплота, вносимая шихтой, кДж:
Qш=G · dш · сш · tш
где G - емкость печи, кг;
dш – доля металла в шихте (dш=0,98);
tш – температура шихты (tш =20°С);
сш – теплоёмкость шихты (сш=0,469 кДж/(кг·К)).
Qш=100000*0,98*20*0,469=919240 кДж
Теплота, вносимая электрическими дугами (вычисляем после того как найдем Qд ), ГДж:
Qд = ηэл·Wэл·10-6,
где ηэл - электрический к. п. д., равный 0,87—0,92;
Wэл - используемая в печи электроэнергия, кДж.
Теплота экзотермических реакций, которую можно определить по материальному балансу. Однако точность его расчёта невысокая, так как весьма трудно установить начальную массу элементов в шихте из-за разнородности скрапа. Выгорание элементов зависит от количества кислорода поданного в печь. При недостатке кислорода элементы будут выгорать не полностью, а при большом его избытке начинает усиленно гореть железо. Поэтому определение тепла экзотермических реакций в период расплавления принимают по данным испытаний аналогичных печей. Тепловой эффект экзотермических реакций будет определяться как сумма количеств тепла нижеприведённых реакций. Теплоту экзотермических реакций определим по формулам ниже:
С→СО2 Qэкз = G · 0,074=7400,
С→ СО Qэкз = G · 0,053=5300,
Si→ SiO2 Qэкз = G · 0,092=9200,
Мn→МnO Qэкз = G · 0,0249=2490,
Fe→ Fe2O3 Qэкз = G · 0,0098=980,
Fe→ FeO Qэкз = G · 0,0248=2480,
Fe→ Fe203 (в дым) Qэкз = G · 0,2211=22110
Qэкз =49960 МДж
Теплота шлакообразования: SiО2→(CaO)2 Si02, МДж:
Qшл.обр. = G · 0,01474=100000*0,01474=1474 МДж
Приход теплоты от сжигания топлива
Для ускорения плавления иногда применяют горелки, вводимые в рабочее пространство через под или стенки печи. В данном проекте предусматривается установка 6 горелок с расходом топлива В=145, м3/ч . При этом время работы горелок за период расплавления составляет τт-ва=25 мин
Определяем объем водяных паров на 100 нм3 газа (соответствует процентному содержанию Н2О в газе):
где d – влагосодержание газового топлива, d=10 г/м3.
W=
Коэффициента пересчета находится по формуле:
=
Пересчет сухого топлива на влажное, %, осуществляется по формулам:
=0,987*98,99=97,7
=0,987*0,25=0,246
Теоретически необходимое количество воздуха, м3/м3:
=0,0476(0,5*0+1,5*0+0,5*0+(1+1)*97,7+(2+6/4)*0,246+(3+2)*0,039+(4+10/4)*0,019=9,32
Действительное количество воздуха, м3/м3:
где α – коэффициент избытка воздуха, α=1,1.
VB=1,1*9,32=10,25 м3/м3
Теоретическое количество азота, м3/м3:
=7,36
м3/м3
Действительное количество азота, м3/м3:
=7,36+0,79*0,1*9,32=8,10
м3/м3
Количество трехатомных газов, м3/м3:
=0,9848
м3/м3
Теоретическое количество водяных паров, м3/м3:
=2,1189
м3/м3
Действительное количество водяных паров, м3/м3:
=2,1339
м3/м3
Избыточное количество кислорода, м3/м3:
=0,1957
м3/м3
Объем продуктов горения, м3/м3:
=11,41
м3/м3
Процентное содержание компонентов смеси, %:
=8,62
=18,69
=70,9
=1,7
Плотность продуктов горения, кг/м3:
=1,23
кг/м3
Теплота сгорания топлива, кДж/м3:
=35657,62
кДж/м3
Количество теплоты, вносимое в ДСП с топливом (физическая теплота топлива не учитывается), кДж:
Qт-ва = Qнр · В · τт-ва=35657,62*145*25/60=12925885,18 кДж
где В – расход газообразного топлива горелками, м3/ч;
τт-ва – время работы горелок за период расплавления, ч.
Qт-ва=35657,62*145*25/60=12925885,18 кДж