Материальный и тепловой баланс ваграночной плавки. Расчет количества и состава шлака, образующегося в процессе плавки, страница 10

3  На испарение влаги топлива в зоне подогрева.

Для испарения 1 кг влаги требуется 2662 кДж. При влажности кокса 5% и расходе 11% на испарение влаги потребуется тепла

Q_исп = 2662*5*11 / 100 = 1464 кДж

4  На разложение водяных паров дутья

Q_пар = 120914 * 0,025 = 3022 кДж, где       120914 – расход тепла на разложение 1 моль H₂O

0,025 – количество моль H₂O в дутье.

5  На разложение известняка.

Q_изв = 177939 * 0,023 = 4092 кДж, где       177939 – количество тепла, необходимое для выделения из CaCO₃ 1 моль CO₂

6 На растворение углерода кокса в металле.

При растворении 1 кг углерода поглощается 5024 кДж. В нашем случае растворяется 0,19 кг углерода, на что расходуется:

Q_угл = 5024 * 0,19 = 954 кДж.

7 На лучеиспускание, потери через футеровку, с охлаждающей водой и т.д.

По данным литературы [1] эти потери составляют 10 – 15 %. Принимаем 15%, тогда

Q_пот = Q_прих * 0,15 = 258620 * 0,15 = 38793 кДж

8 На нагрев отходящих газов.

Количество тепла, уносимого отходящими газами, определяем по разности между Q_прих и статьями 1–7 данного раздела.

Q_газ = 258620 – (145311 + 8650 + 1464 + 3022 + 4092 + 954 + 38793) = 56334 кДж

9.3 Итоговый (тепловой) баланс

Приход тепла (кДж)

От сгорания топлива                              214656 (85%)

От подогрева воздуха                            45964 (17%)

В с е г о..........................                          258620 (100%)

Расход тепла (кДж)

На нагрев чугуна                                    145311(56,l9%)

На нагрев шлака                                      8650 (3,34%)

На испарение влаги топлива                  1464(0,53%)

На разложение влаги дутья                    3022(1,16%)

На разложение известняка                      4092 (1,58%)

На растворение углерода                        954 (0,36%)

На водяное охл. и пр.потери                   38793(15%)

На нагрев отходящих газов                     56334(21,7%)

В с е г о ..............                                      258620(100%)

10 Определение КПД вагранки и температуры отходящих газов

10.1 Определение КПД

Коэффициент полезного действия вагранки - это отношение количества тепла, затраченногона нагрев, расплавление и перегрев чугуна к общему количеству тепла, выраженное в процентах.

КПД =  * 100 = 56%

На практике КПД вагранок при холодном дутье 40 - 50%, при горячем 50 - 60%.

10.2 Определение температуры отходящих газов

Количество образующихся продуктов сгорания составляет 70,758 нм³ на 100 кг металла.

Теплосодержание 1 нм³ газа равно

I_газа =  = 796 кДж

Температуру отходящих газов следует рассчитывать методом подбора. В отходящихгазах наибольшую долю занимает азот (73,02%). Теплосодержание равное 796 кДж соответствует азоту в интервале температур 500 – 600 °С (табл.11).

Расчёт производим для температур 500 °С и 600 °С по формуле

I_газа = m_i * i_i / 100, где        m_i – доля i-го газа в отходящих газах

i – теплосодержание этого газа

	tг = 500 °C	tг = 600 °C
CO2 CO H2O O2 H2 N2	= 0,143 * 1000 = 143 = 0,190 * 669 = 72 = 0,009 * 791 = 7 = 0,0002 * 1037 = 0,2 = 0,007 * 653 = 4 = 0,730 * 667 = 486	0,143 * 1235 = 176 0,109 * 812 = 88 0,009 * 963 = 8 0,0002 * 1268 = 0,2 0,007 * 783 = 5 0,730 * 808 = 589
	iг = 712 кДж	iг = 866 кДж

тогда температура отходящих газов составит:

t_г = 500 +  * 100 = 554 °С

Библиографический список

1   Мариенбах Л.М. Металлургические основы ваграночного процесса.         М.: Машгиз, 1960, 326 с., ил.

2   Леви Л.И., Мариенбах Л.М. Основы теории металлургических процессов и технология плавки литейных сплавов.                                  М.: Машиностроение, 1970, 496 с., ил.

3   Гиршович Н.Г. Чугунное литье. М.: Металлургиздат, 1949, 708 с., ил.

4   Готлиб А.Д. Доменный процесс. М.: Металлургия,1966, 503 с., ил.

Материальный и тепловой баланс ваграночной плавки

Методические указания на выполнение курсового проекта по дисциплине «Оборудование литейных цехов». Специальность «Литейное производство черных и цветных металлов» (110400)