Плавка на штейн в отражательных и электрических печах

∑ Q= Q_н^р + Q _возд ^ф + Q_m ^ф , КДж/м³     =                                                 (13)

38135,4+641,45+37,44 = 38814,29 КДж/м³ 

Калориметрическая температура горения газа: 

                           Q_н^р + Q _возд ^ф + Q_m ^ф                                                 ∑ Q

t_k =                                                                                     =                        ,  = (14)

           Vco₂ * Cco₂ +Vн₂o * Cн₂o + Vо₂ * Cо₂ +VN₂* CN₂                  ∑ ( V*C)  
 

1. Заведомо заниженное  значение t = t' =0

                           38135,4+641,45+37,44                                        38814,29

t_k =                                                                                 =                          = 1517,9

           1,12 * 1,62 +2,07 * 1,49 + 0,31 * 1,30 +15,72 * 1,29             25,57 

2. Заведомо большее  значение t '' принятое 2 500

                           38135,4+641,45+37,44                                  38814,29

t_k =                                                                              =                          = 1243,1

           1,12 * 2,52 +2,07 * 2,03 + 0,31 * 1,60 +15,75 * 1,51           31,25 
 

где Cco₂ , Cн₂o , Cо_{2 ,}CN₂ – теплоемкости соответствующих газов, являющихся функциями температуры  t_k , КДж/ (м³*град). Т.к. зависимость с = f (t_k) носит линейный характер, то величину t_k  можно найти графоаналитическим методом.

Последовательность  расчёта:

1. задаемся заведомо заниженным значением t_k = t'_k принятое;
2. выбираем по справочной литературе (см. приложение А) значения C'co₂, C'н₂o , C'о_{2 ,}C'N₂ при t_k принятое;
3. вычисляем Vco₂ * C'co₂ *Vн₂o * C'н₂o * Vо₂ * C'о₂ *VN₂* C'N₂ и ∑ ( V*C');

4. вычисляем расчетное значение температуры  t'_{k принятое} = ∑ Q/∑ ( V*C');
5. сравниваем t'_{k принятое} и t'_{k расчетное}; t'_{k принятое} < t'_{k расчетное}
6. выбираем заведомо большее новое значение t''_{k принятое}  так, чтобы t''_{к принятое}  было больше t'_{k расчетное} и повторяем расчёт;
7. сравниваем значения выбранной и расчётной температур;

t''_{k принятое} > t''_{k расчетное}  ;

8. результаты расчета заносим в таблицу 3;

по полученным парам значений температур (t'_{k принятое} и t'_{k расчетное} , t''_{k принятое} и t''_{k расчетное}) строим график и определяем искомое значение температуры t_{k .} 

Таб.3

Определение калориметрической  температуры горения  топлива 

           2500

     t_{k принятое}                                                                                          t_{k расчетное}

              ⁰ С          t''_{k принятое}                                   ⁰ С

                              (2)

                         t'_k 1243,1

                    t_{k искомое}

                                          t''_k 1517,9

                   (1) 

      t'_{k принятое}

Рис. 2. Графическое определение  t_k

    Исходными данными для расчета  являются параметры газохода (см. рис.3) 

– А, В, С, Д, Е; м; секундный расход дымовых  газов при карманных условиях

Vо n.г., м³/с; плотность дымовых газов при нормальных условиях ρ о n.г.,кг/м³. 

     Рис.3. Схема  газохода 

     Для расчета принимаем: площади сечений газохода на различных участках – F₁=8,0*1,5=12(м₂); F₂=3,5*1,7=5,95(м₂); F₃=1,7*1,7=2,89(м₂); пирометрический коэффициент для печи η_пир =0,7; при температуре дымовых газов 1200÷400⁰С- 2⁰С/п.м; при  t< 200⁰С - 1⁰С/п.м; конечная температура газов после КУ составляет 300⁰С; потери давления на КУ - 200πα; коэффициент внешнего трения для участка с сечением F₃(А+В) μ _(А+В) = 0,045 ; коэффициент внешнего трения для участка с сечением F₃(C+Д+Е)  μ _(С+Д+Е) = 0,035 ;

       t_n.г. = η_пир *t_k = 0,7* t_k ,⁰С    = 0,7*2000= 1400⁰С                             (15) 

     3.1. Проведенные диаметры  каналов в разных  сечениях газохода   

     Д₁ = 4,5* F₁/P₁ = 4,5*12,00/19,0=2,84 (м);

     Д₂ = 4,5* F₂/P₂ = 4,5*5,95/10,4 =2,57 (м);

     Д₃ = 4,5* F₃/P₃ = 4,5*2,89/6,8 = 1,91(м),

где P_{1 ,} P₂ , P₃ – периметры сечений газохода. 

3.2.  Скорости движения  продуктов горения  в разных сечениях  газохода 

W₀₁ = Vo_n.г./  F₁ , м/с = 20/12,00 =1,6 м/с

W₀₂ = Vo_n.г./  F₂  , м/с = 20/5,95 =3,36м/с                           (16)

W₀₃ = Vo_n.г./  F₃  , м/с = 20/2,89 =6,92 м/с

3.3. Температуры в  разных точках  газохода (см. рис. 3)

t₁ = t _n.г.   =1400 ⁰C

t₂ = t ₁ -10*A  = 1400-10*8,0= 1320 ⁰C

t'₃ = t ₂- 10*B  = 1320-10*3,5 =1285 ⁰C                                  (17)

t''₃ = 300 ⁰C

t₄ = t''₃- 2*C  =300-2*4,0= 292 ⁰C

t₅ = t ₄ -2* Д  =292-2*6,0 = 280 ⁰C

t₆ = t₅ -2*Е   =280-2*11,0= 258  ⁰C

3.4. Определения потерь  давления на трении  для однородных (по  площади сечений)  участков газохода при средних температурах этих участков.

Средние температуры однородных участков газохода:

_

t _A+B = (t₁+t'₃)/2 =(1400+1285)/2= 1342,5 ⁰C

                                     (18)

_

t _C+D+E = (t''₃+t₆)/2 =(300+258)/2=279 ⁰C

                                                                          _

  h_{тр. (A+B)} = μ_(A+B)* ηо _n.г (А+В)*W²o₂  * (1+ t _A+B/ 273), πα =

                                           2*Д₂ (19)

    =0,045*1,22*11,5*11,29  * (1+ 1342,5/ 273) =10,07 πα

                           2*2,29 

                                                                                _

  h_{тр. (С+Д+Е)} = μ_(С+Д+Е)* ηо _n.г (С+Д+Е)*W²o₃  * (1+ t _С+Д+Е/ 273), πα =

                                                 2*Д₃ 

0,035* 1,22* 21*47,89* (1+ 279/ 273) =23,90 πα;

                          2*1,7 
 

Суммарные потери давления на трение:

∑ h_тр. = h_{тр. (A+B)} + h_{тр. (С+Д+Е)}, = 10,07+23,90 = 33,97 πα                        (20) 
 
 

      3.5. Определение потерь  давления на местных  сопротивлениях

     Для  расчета потерь давления на  местных сопротивлениях необходимо  выбрать подходящие коэффициенты  местных сопротивлений в соответствии  с рис 3 [2,3,4,5,6]. Результаты выбора коэффициентов представлены в виде таблицы 4.

     Коэффициенты  местных сопротивлений

  h_м.с.1 = 1,227 ηо _n.г W²o₂  * (1+ t / 273), πα;

                                  2 

  h_м.с.1 = 1,227* 1,22*11,29 * (1+ 1400 / 273)= 51,95 πα;

                                  2 
 

h_м.с.2 = 1,5 ηо _n.г W²o₂  * (1+ t₂ / 273), πα;

                              2 

h_м.с.2 = 1,5 *1,22* 11,29  * (1+ 1320 / 273)= 60,27 πα;

                              2 

h_м.с.3 = h_ку =200 πα;     (21)

h_м.с.4 = 1,25 ηо _n.г W²o₃  * (1+ t₄ / 273), πα;

                               2 

h_м.с.4 = 1,25 *1,22* 47,89* (1+ 292 / 273)=75,84 πα;

                                   2 

h_м.с.5 = 1,15 ηо _n.г W²o₃  * (1+ t₅ / 273), πα;

                               2 

h_м.с.5 = 1,15 *1,22* 47,89* (1+ 280 / 273)= 67,92 πα;

                                   2 

h_м.с.6 = 1,1 ηо _n.г W²o₃  * (1+ t₆ / 273), πα;

                               2 

h_м.с.6 = 1,1 *1,22* 47,89* (1+ 258 / 273)= 62,58 πα;

                               2

     Суммарные потери давления на местных сопротивлениях:

∑ h_м.с =  h_м.с.1+ h_м.с.2 + h_м.с.3 + h_м.с.4 + h_м.с.5 + h_м.с.6 , πα                        (22)

∑ h_м.с = 51,95+60,27+200+75,84+67,92+62,58 = 518,56 πα