Определение полезной энергии для нагрева и расплавления металла и шлака.

Полезная теплота определяется как сумма теплоты, необходимой для нагрева до температуры плавления, для расплавления и перегрева до заданной температуры металла и шлака, т.е.

, МДж;

МДж.

 

где – масса скрапа, загружаемого в печь, кг;

– средняя теплоемкость металла в интервале от – температуры загружаемого скрапа до – температуры плавления, кДж/(кг×К);

– средняя теплоемкость металла в интервале температур от до – температуры перегрева, кДж/(кг×К);

– скрытая теплота плавления металла, кДж/кг;

Принимаем, что завалка имеет температуру =30 ºС.

Температуру плавления завалки можно вычислить по формуле:

.

Для упрощения расчетов среднюю удельную теплоемкость шлакообразующих материалов и расплавленного шлака можно принять равной =1,225 кДж/(кг×К). Скрытая теплота плавления шлака составляет 209 кДж/кг.

кДж/кг.

Энергия, необходимая для нагрева, расплавления и перегрева шлака:

МДж.

Суммарная полезная энергия периода расплавления:

МДж.

 

Определение тепловых потерь через футеровку .

Удельные тепловые потоки определяем раздельно для стены, свода и подины.

В соответствии с конструкцией футеровки ДСП стена имеет три равных по высоте участка разной толщины: 460 мм на нижнем, 380 мм на среднем и 300мм на верхнем участке. Материал огнеупорной кладки – магнезитохромит. Демпферный слой засыпки в расчет не вводим, полагая, что его тепловым сопротивлением можно пренебречь.

При работе ДСП огнеупорная кладка стен и свода с каждой плавкой изнашивается и утончается. Принимая, что к концу компании кладка может износиться на 50 % первоначальной ее толщины, вводить в расчет 0,75 толщины огнеупорной кладки. К футеровке подины эта рекомендация не относится.

Определим удельный тепловой поток нижнего участка стены при толщине равной:

м.

Коэффициент теплопроводности магнезитохромитового кирпича:

Температуру внутренней поверхности огнеупорной кладки принимаем равной ºС, температуру окружающего воздуха ºС. Температурой внешней поверхности кладки задаемся в первом приближении ºС и для этих условий определяем коэффициент теплопроводности

Вт/(м×C).

Вт/м².

где = 31,35 Вт/(м²×К) – коэффициент теплоотдачи с поверхности кожуха.

Уточняем температуру по формуле:

.

Относительная погрешность равна:

Поэтому для расчета удельного теплового потока во втором приближении принимаем º С.

При этих условиях:

Вт/(м×К).

Вт/м².

Проверяем: .

Толщина верхнего участка стены:

м.

Задаемся температурой кожуха º С и определяем коэффициент теплопроводности:

Вт/(м×C).

Тепловой поток через стенку равен:

Вт/м².

Уточняем температуру:

Так как принятая и уточненная температуры близки, расчет во втором приближении не производим.

Расчетная внешняя поверхность каждого участка стен равна:

м².

 

Суммарные тепловые потери через стены:

Вт.