Порядок расчета теплового баланса получения ферросплавов в электропечи — КиберПедия 

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим...

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого...

Порядок расчета теплового баланса получения ферросплавов в электропечи

2017-06-04 491
Порядок расчета теплового баланса получения ферросплавов в электропечи 0.00 из 5.00 0 оценок
Заказать работу

 

Тепловой баланс непрерывного углетермического и периодического силикотермического процессов получения ферросплавов определяется равенством, кДж

 

Qспл + Qшл + Qгаз + Qэнд + Qпот = Qфиз + Qэкз + Qэл.эн

 

Qспл, Qшл, Qгаз – теплосодержание продуктов;

Qэнд – тепловые затраты на эндотермические процессы;

Qпот – тепловые потери процесса;

Qфиз – физическое тепло нагретой шихты;

Qэкз – экзотермическое тепло реакций окисления и шлакообразования;

Qэл.эн – тепло, вводимое электроэнергией. Определяется как разность между расходной и приходной частями баланса.

Расчет теплового баланса может быть выполнен на одну плавку или определенное количество шихты (например, на 100 кг руды). Для расчета необходимо знание количества с состава продуктов плавки (по результатам материального баланса), величину электрических потерь, а также величину тепловых потерь в окружающую среду с кожуха, пода, свода, электродами, с водой и т.д., которую определяют на основе опытных данных или расчетным путем по продолжительности переработки навески шихты и геометрических параметров печи.

Результатом составления теплового баланса является определение удельного расхода электроэнергии на тонну сплава. Правильность расчетов определяется совпадением расчетных и практических данных удельного расхода электроэнергии.

Приход тепла

 

Физическое тепло шихты

 

В расчетах, как правило, за нулевую отметку по температуре принимают температуру окружающей среды. Шихта внесет дополнительное тепло, если ее температура превышает температуру среды:

 

 

где, Gшм – масса шихтовых материалов, кг; Сi – удельная теплоемкость материала, Дж/кг∙град; ∆t – температура нагрева материала, град.

Экзотермическое тепло реакций

 

Статья включает тепло реакций окисления Qэкз.ок, реакций силикотермического восстановления Qэкз.восст, тепло металлообразования Qэкз.мет, и тепло шлакообразования Qэкз.шл. Тепло от окисления углерода восстановителей на колошнике, углерода электродов, растворения кремния и углерода в сплаве, образования силикатов и шпинелидов в шлаке рассчитывают по количеству окислившегося (восстановившегося) элемента или образовавшегося соединения gi и соотвествующему тепловому эффекту

 

 

Qэкз = Qэкз.ок + Qэкз.восст + Qэкз.мет + Qэкз.шл

Расход тепла

4.3.2.1 Теплосодержание сплава при температуре выпуска

Теплосодержание сплава определяется теплоемкостью, температурой и массой сплава (на основе материального баланса) при нагреве сплава до температуры плавления, теплотой плавления и перегрева жидкого сплава до температуры выпуска из печи (табл. 1).

Для стандартных сплавов величину теплосодержания сплава следует считать по экспериментально определенным постоянным теплофизическим величинам согласно нижеприведенной формуле

 

Таблица 1 – Теплофизические свойства ферросплавов [10,11]

 

Ферросплав Марка Темпера-тура плавления, tпл, °С Энтальпия при Тпл, , кДж/кг Теплота плавления, Lпл, кДж/кг Теплоем-кость жидкого, Сж, кДж/кг Температура сплава на выпуске, °С
Феррохром ФХ003     309,8 0,707 1840-1870
Феррохром ФХ010     309,8 0,707 1700-1720
Феррохром ФХ100     340,4 0,801 1710-1750
Феррохром ФХ200     360,4 0,821 1710-1750
Феррохром ФХ800     332,4 0,759 1720-1760
Феррохром ФХ850     336,5 0,767 1725-1770
Феррохром ФХ900     340,5 0,775 1730-1780
Феррохром ФХ950     344,6 0,783 1735-1790
Силикохром ФХС20     644,2 0,802 1800-1830
Силикохром ФХС33     795,0 0,820 1820-1850
Силикохром ФХС40     872,3 0,848 1840-1880
Силикохром ФХС48     942,8 0,876 1860-1890
Ферромарганец ФМн90     267,0 0,826 1540-1560
Ферромарганец ФМн88     293,0 0,828 1540-1560
Ферромарганец ФМн78     224,8 0,830 1555-1600
Силикомарганец МнС17     511,3 0,821 1620-1650
Силикомарганец МнС22     573,1 0,830 1630-1660
Силикомарганец МнС25     696,8 0,862 1640-1680
Ферросилиций ФС25     644,6 0,830 1800-1820
Ферросилиций ФС45     951,7 0,853 1850-1870
Ферросилиций ФС65     1268,6 0,876 1870-1900
Ферросилиций ФС75     1426,6 0,890 1890-1920
Ферросилиций ФС90     1659,9 0,908 1900-1950
Крист. кремний Кр00     1800,8 0,918 1900-1950

 

Для нестандартных сплавов, например ФСА, величину теплосодержания сплава следует считать аддитивно по основным (трем-четырем) составляющим компонентам по справочным данным согласно нижеприведенной формуле

 

 

В этом случае для каждого компонента (элемента) сплава его теплосодержание подсчитывают по справочным данным (табл. 2) для температурных данных и фазовых переходов:

- нагрев до плавления;

- плавление или растворение;

- перегрев над температурой плавления сплава.

Обычно удельное теплосодержание сплава составляет 1,3÷1,7 МДж/кг.

Таблица 2 – Теплофизические величины основных элементов [14,15]

 

Элемент , Дж/моль∙К Энтальпия плавления Lпл, кДж/моль Температура плавления Тпл, К Теплоемкость в жидком состоянии Сж, Дж/моль∙К
a b∙ 103 c∙ 10-5
Cr 19,804 12,85 -0,260 21,0   50,0
Fe 17,50 24,79 - 13,8   46,0
C 17,17 4,27 -8,79 - - -
Si 23,95 2,47 -4,14 49,9   27,2
Mn 21,60 5,95 - 14,9   48,0
Al 4,94 2,96 - 10,8   31,75

4.3.2.2 Теплосодержание шлака при температуре выпуска

Температура плавления шлаков находится на ~100°С выше температуры плавления сплава. Температура шлака на выпуске в электротермических процессах обычно превышает аналогичную для сплавов на 50-80 градусов и равно температуре сплава во внепечном металлотермическом процессе. При известных значениях удельной теплоемкостей шлака в различных температурных интервалах применяют выражения, аналогичное для сплавов

 

 

Теплосодержание шлака при отсутствии экспериментальных данных можно оценить аддитивно по основным (трем-четырем) составляющим компонентам по справочным данным согласно нижеприведенной формуле

 

 

Однако температуры плавления большинства оксидов, составляющих шлак, намного выше температуры плавления самого шлака. Поэтому, строго говоря, оксиды не плавятся, образуя шлак, а растворяются. Однако однотипность физических процессов лежащих в основе плавления и растворения, позволяет уравнять изменения энтальпии в этих процессах

 

 

Таблица 3 – Теплофизические величины основных компонентов шлака и газа [14,15]

 

Элемент , Дж/моль∙К Энтальпия плавления, кДж/моль Температура плавления, К Теплоемкость в жидком состоянии, Дж/моль∙К
a b∙ 103 c∙ 10-5
Al2O3 114,84 12,81 -35,46 113,04   144,96
SiO2 46,98 34,33 -11,3 0,63 0-848 -
60,33 8,12   7,70 848-1996 85,82
MgO 42,62 7,28 -6,2 77,46   84,0
Cr2O3 113,04 9,21 -15,66 125,0   156,9
СаО 105,37 11,953 -18,979 80,0   84,0
MnO 46,51 8,12 -3,68 43,9   63,48
FeO 51,83 6,78 -1,59 32,2   68,245
Fe2O3 98,35 77,87 -14,86 87,0   165,0
СО 28,43 4,1 -0,46 - - -
СО2 44,17 9,04 -8,54 - - -

 

Грубую оценку теплосодержания шлака можно выполнить по приближенным формулам

 

 

 

4.3.2.3 Теплосодержание газообразных продуктов

 

Для упрощения расчетов углетермического процесса обычно принимают, что теплоемкости всех газообразных продуктов равны теплоемкости окиси углерода – основной составляющей газообразной фазы. Для металлотермических процессов принимается, что газы состоят в основном из СО2, тогда

 

где, Gгаз – количество газа, кг; Ср – теплоемкость (табл. 3), Дж/кг∙град; Тгаз – температура отходящих газов.

 


Поделиться с друзьями:

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций...

Адаптации растений и животных к жизни в горах: Большое значение для жизни организмов в горах имеют степень расчленения, крутизна и экспозиционные различия склонов...

Архитектура электронного правительства: Единая архитектура – это методологический подход при создании системы управления государства, который строится...

История развития пистолетов-пулеметов: Предпосылкой для возникновения пистолетов-пулеметов послужила давняя тенденция тяготения винтовок...



© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!

0.021 с.