Автор работы: Пользователь скрыл имя, 08 Сентября 2012 в 11:12, курсовая работа
Дуговые печи – это печи, в которых теплотой плавления является теплота, выделяемая электрической дугой, горящей в рабочем пространстве печи.
При известной общности физико-химических процессов производства стали в кислородных конвертерах, а также мартеновских и электрических печах выплавка металла в открытых дуговых сталеплавильных печах имеет ряд особенностей, которые обуславливают следующие технологические преимущества этих печей:
Q = × 27,0 × 3420 = 1,2 × 10Дж = 1,2ГДж
2.2.8 Определяем потери тепла через свод , принимая температуру внутренней поверхности свода равной t1 = 1600˚С, наружной t2 = 320˚С, коэффициент теплопроводности магнезитохромита
λmx = 4,1 – 0,0016 × (1600 + 320) /2 = 2,564 Вт/ (м К)
2.2.9 Находим коэффициент теплоотдачи конвекцией в окружающую среду
αконв = 1,3 × (10 + 0,06 × 320) = 37,96 Вт/ (м² К)
2.2.10 Находим площадь наружной поверхности
F= × (H + D) / 2 = × [0,15² (Dк –)² + (Dк –)²] / 2 (15)
где Dк – внутренний диаметр кожуха, мм;
- футеровка стен, мм.
F= 3,14 × [0,15² × (7,282 – 0,525)² + (7,282 – 0,525)²] / 2 = 73,28 м²
2.2.11 Определяем тепло свода
где - футеровка стен, мм ;
- коэффициент теплопроводности магнезитохромита , Вт/(м К);
- коэффициент теплоотдачи конвекцией в окружающую среду, Вт/м.
Q= × 73,28 × 3420 = 1,83 × 10Дж = 3,93 ГДж
2.2.12 Находим температуру на границе разделов слоев
Считая, что футеровка подины ниже уровня откосов состоит из магнезитовой футеровки (принимаем их как один слой толщиной 0,9 м) и шамота – легковеса толщиной 0,17 м. Температура внутренней поверхности подины t1 = 1600˚C, наружной t2 = 200˚С .
tм-ш = 200 + (1600 – 200) × = 410˚C
2.2.13 Определяем теплопроводности материалов
λм = 6,28 – 0,0027м Вт /(м К)
λм = 6,28 – 0,0027 × (1600 + 410) / 2 = 3,57 Вт /(м К)
λш = 0,465 + 0,00038ш Вт /(м К)
λш = 0,465 + 0,00038 × (410 + 200) / 2 = 0,355 Вт /(м К)
2.2.14 Рассчитываем коэффициент теплоотдачи конвекцией обращенной вниз
поверхности при t=200C
αконв = 0,7 × (10 + 0,06 × 200) = 15,4 Вт /(м К)
2.2.15 Находим величину плотности теплового потока
qпод = = 2012,82 Вт /м²
2.2.16 Уточняем значение температуры на границе раздела слоев футеровки
tм–ш = 1600 – 2012,82 × = 1092 ˚С
2.2.17 Определяем наружную температуру
где 30ºС – температура в цехе;
коэффициент теплоотдачи конвекцией, Вт/(м²К);
q величина плотности теплового потока, Вт/м².
t2 = 30 + 2012,82 / 15,4 = 132,6 ˚С
2.2.18 Тогда коэффициент теплопроводности магнезита и шамота равна
λм =
λм = 6,28 – 0,0027 × (1600 + 1092) / 2 = 2,65 Вт /(м К)
λш = 0,465 + 0,00038 (tt)/2
λш = 0,465 + 0,00038 × (1092 + 132,6) / 2 = 0,23 Вт /(м К),
где tтемпература внутренней поверхности подины;
tтемпература на границе раздела слоев футеровки;
tнаружная температура.
2.2.19 Коэффициент теплоотдачи конвекции равен
αконв = 0,7 × (10 + 0,06 × 132,6) = 12,56 Вт /(м² К)
2.2.20 Находим величину плотности тепла потока
где t- температура внутренней поверхности подины;
толщина магнезитовой шамота-легковеса набивки, мм ;
коэффициент теплопроводности магнезитовой футеровки и
коэффициент теплоотдачи конвекцией, Вт/м².
= = 1389,3 Вт /м²
Поскольку величины плотностей тепловых потоков мало отличаются друг от друга, дальнейшего уточнения проводить не будем.
2.2.21 Определяем высоту подины
Hпод = п + H + Hшл + 0,04 + 0,065 (22)
где толщина футеровки подины, м;
Н- высота плавильного пространства, м;
Нвысота слоя шлака, м;
Hпод = 0,905 + 2,365 + 0,0657 + 0,04 + 0,065 = 3,44м
2.2.22 Находим площадь наружной поверхности родины
где Dвнутренний диаметр кожуха, м;
Н высота подины, м;
толщина футеровки подины, м;
= 3,14 × 7,282 × (3,44 –0,905) = 57,9 м²
2.2.23 Находим тепло подины
Q= 1389,3 × (73,28 + 57,9) × 3420 = 0,63 × 10Дж = 0,63 ГДж
2.2.24 Вычисляем потери тепла теплопроводностью через футеровку печи
Qтепл = 1,61 + 1,2 + 3,93 + 0,63 = 7,37 ГДж
2.2.25 Определяем потери тепла с водой, охлаждающей коробку.
Рабочее окно ДСП, имеющее размеры b×h = 1180×1050 мм, закрыто водоохлаждаемой заслонкой и для защиты футеровки от разрушения изнутри обрамлено П – образной водоохлаждаемой коробкой шириной S = 0,15 м.
Принимая температуру поверхности коробки равной tк = 80˚С, а степень черноты εк = 1
Q= Co × × (2h + b) × S ×р , (26)
Q= 5,7 × × (2 × 1,050 + 1,180) × 0,15 × 3420=
=1,17 × 10Дж = 1,17 ГДж
2.2.26 Находим потери тепла с водой, охлаждающей заслонку окна, найдем по формуле
Qb× h × , (27)
где εпр = 0,78 – приведенная степень черноты
Q = 5,7 × 0,78 × 1,050 × 1,180 ×3420=
= 2,31 × 10Дж = 2,31 ГДж
2.2.27 Рассчитываем потери тепла через рабочее окно
Qохл = 1,17 + 2,31 = 3,48 ГДж
2.2.28 Вычисляем потери тепла в период межплавочного простоя
Qм.п = (Qтепл + Qохл +0,5 × Qyx) × κн × п /р, (29)
где k коэффициент неучтенных потерь, k;
время расплава, с.
Qм.п = (7,37 + 3,48 + 0,5 × 30,201) × 1,15 × 2000 / 3420+2000=11,012 ГДж
2.2.29 Расход электроэнергии находим из уравнения теплового баланса периода расплавления дуговой сталеплавильной печи
× 10
0,919 + 0,9 ∙ 10Wэл + 50,0+ 1,47 =
= 135,76 + 0,74 + 15,94 + 30,201 + 7,37 + 3,48 + 11,012
Wэл = 169 ГДж
Таблица 1 – Тепловой баланс периода расплавления дуговой сталеплавильной печи
Статья прихода | ГДж | % | Статья расхода | ГДж | % | ||||||
Тепло, вносимое шихтой
Энергия, вносимая дугами
Тепло экзотерми– ческих реакций
Тепло шлакообра– зования |
0,91
152,11
50,00
1,47 |
0,44
74,30
24,40
0,71
|
Физическое тепло: стали стали, теряемой со шлаком шлака Тепло, уносимое: газами частицами Fe2O3 Потери тепла теп–лопроводностью Потери тепла с водой Потери тепла в период межпла– вочного простоя |
135,76
0,74 15,94
30,20 8,80
7,37 3,48
11,01 |
66,38
0,36 7,79
14,70 4,30
3,60 1,70
5,38 | ||||||
Итого | 204,50 | 100 | Итого | 204,50 | 100 |
2.2.30 Определяем удельный расход электроэнергии печи ёмкостью 100 тонн
где W вводимая в печь электроэнергия, Дж ;
G жидкий металл.
ω1 = 169,015 / 96 = 1,76ГДж /кг
2.2.31 Вычисляем удельный расход электроэнергии на 0,5 кг металлической завалки
ω2 = 169,015 / 98 = 1,724 ГДж /кг
2.2.32 Рассчитываем тепловой коэффициент полезного действия
ηт =
2.2.33 Учитывая, что ηэл = 0,9, найдем общий коэффициент полезного действия
Несколько повышенный расход электроэнергии и соответственно пониженные значения величин ηт и ηобщ обусловлены большой потерей тепла с уходящими газами. Для уменьшения этих потерь целесообразно подать в ванну в период расплавления технический кислород.
2.3 Расчет необходимой мощности трансформатора
2.3.1 Вычисляем среднюю мощность в период расплавления
где Wвводимая в печь электроэнергия, кДж ;
время расплава, С.
Nср = 169,015 / 3420 = 49,41 × 10³ кВт
2.3.2 Максимальную мощность определяем, учитывая, что коэффициент использования мощности К = 0,75 ÷ 0,9
Информация о работе Расчет электродуговой сталеплавильной печи емкостью 100 тонн