Курсовое и дипломное проектирование. Технологическая часть: Методические указания к выполнению курсовых и дипломных проектов студентов специальности «Химическая технология неорганических веществ», страница 9

Если отдельные элементы печи (кожух, днище, свод и др.) охлаждаются водой, то определяются потери тепла с водой по формуле

,                                                                                               (10)

где   С - теплоемкость воды при , кДж/кгּград;

m – масса воды, пошедшей на охлаждение (принимается по аналогии с известными практическими данными), кг;

Δt - разница температур входящей и выходящей воды (принимается по практическим данным с учетом условий работы оборудования). Обычно Δt ≤ 20 °С.

Аналогично определяются потери тепла при охлаждении воздухом или газом (например, подина корундовой печи).

Если колошник печи, рабочие окна или другие элементы во время всей плавки или отдельного периода находятся в открытом состоянии, то необходимо определить потери тепла поверхности излучением , кДж:

,                                            (11)

где   4.96 - коэффициент излучения абсолютно черного тела;

φ - коэффициент диафрагмирования, учитывающий соотношение размеров излучающей поверхности и экранирующих стенок.

В первом приближении значение коэффициента φ можно оценить по формуле , где   h - высота (толщина) экранирующей стенки, м;

F - площадь излучающей поверхности, м²;

τ - время, в течение которого происходит излучение, ч;

Т_п - температура излучающей поверхности, К;

Т_о.п. -температура окружающего реактор пространства, К.

Возможны и другие статьи тепловых потерь (например, теплопроводностью через электроды и др.).

Общие тепловые потери

                                                           (12)

за все время плавки (периода) также относятся к принятой в расчете массе, кДж:

,                                                               (13)

где J - количество руды (принятой в качестве единицы массы), кг, проплавляемой за время плавки τ.

J = аМ, где   а - расход руды на одну тонну целевого продукта, кг;

М - количество целевого продукта, получаемого за время плавки τ (предварительно принимаются по результатам материального баланса и практическим данным).

Тепловые потери в окружающую среду по отдельным статьям или в совокупности при наличии подходящего аналога по мощности, конструкции и т.п. могут быть приняты по практическим данным в калориях, джоулях или в процентах от расхода электроэнергии.

3.6.2.2.3  Электрические потери, . Принимаются в зависимости от конструкции печи в пределах 8 – 15 % Q_эл.

3.6.2.2.4  Теплосодержание продуктов, покидающих печь, Q_прод. Здесь обычно рассматриваются потери тепла металлического и шлакового расплавов, газов и др.

Теплосодержание каждой фазы определяется при той температуре, при которой она покидает печь (реактор).

Если металл состоит в основном из одного компонента (присутствие других незначительно - в сумме менее 3 % - и ими можно пренебречь), то его теплосодержание можно определить по ведущему элементу из справочных данных как величину Н_Тм (Т_м - температура выпуска металла). Кроме этого имеются справочники [1, 5, 7, 8], в которых приводятся экспериментальные данные по теплосодержанию металлов и сплавов сложного состава (применительно к конструкционным и легированным сталям). При отсутствии справочных данных теплосодержание металла  рассчитывается как аддитивная сумма теплосодержаний отдельных компонентов по формуле

,                                                                                                   (14) где Н_Тмi - теплосодержание i-го компонента при температуре Т_м К.

Эта величина может быть найдена в справочниках [5 - 7], или рассчитана по формуле

,           (15)

где   H_298i - теплосодержание i-гo компонента при 298 К - принимается по справочным данным [5-8];

ΔС_Р - температурная функция изменения теплоемкости компонента в интервале температур 298 – Т₁; Т₁ - Т₂; Т₂ - Т₃; Т_к - Т_м;

ΣΔН_фi - сумма тепловых эффектов фазовых переходов i-гo компонента (полиморфные превращения, плавление, испарение) - принимаются по справочным данным.