Григорьев В.А., Зорина В.М. - Тепло- и массообмен. Теплотехнический эксперимент. Справочник (1982) (1062114), страница 87
Текст из файла (страница 87)
аьз. эневгвтнчпскии валдис К статьям прихода энергетического баланса ЭТУ относятся электроэнергия, преобразуемая в теплоту в ЭТУ за вычетом электрических потерь, теплота химических (экзотермических) реакций и теплота, вносимая обрабатываемыми иэделиями (шихтой). Расходные статьи включают полезную теплоту, идущую на нагрев, плавку или испарение обрабатываемого материала, тепловые потери и теплоту химических (эндотермических) реакций, которая может относиться в разных случаях как к полезной теплоте, так и к тепловым потерям. Экспериментальное определение составляющих энергетического баланса и их анализ позволяют найти энергетические характеристики ЭТУ и возможности их улучшения, что наиболее важно для ЭТУ, теоретический расчет которых затруднен, например дуговой сталеплавильной печи.
Энергетические балансы 20 и 100-тонных дуговых сталеплавильных печей приведены в табл. 6.2. Таблица 6.1 ье еи ие Рабочая темперв. туре, чС КПД Нвибельшен едииячиея мощность установки, Мвт Удельивк поверхнсет- иея мощ- ность, квт/ме ьчектрическиа тепловое Тип ЭТУ Примечвиие Установки и печи на грева сопрот ивления Печи косвенного нагрева: иизхотемпературные среднетемпературные .высокотемпературные Соляные ванны 0,75 0,65 0,45 0,25 — 0,7 1,0 1,О 1,0 0,95 0,8 4,0 4,35 О,! <700 <1000 <2200 250 — 1300 10в На нагреваемой поверхности Отнесено к единице поверхности ванны Установки: злектрошлакового переплава электроконтактного нагрева 1800 — 2000 1100 — 1300 400 — 2000 3 1Ов 6 !От 10,0 10 То же Отнесено к сечению стальной заготовки длиной 1 и Плотность лучистого потока на излучателе 0,95 0,9 0,93 — 0,90 10в 1,0 8,5 инфранрасного нагрева ктродугоеого Печи и установки зле Отнесено к сечению дуги нагрева Печи: сталеплавильные Руднотермические вакуумно-дуговые Установки плазменного нагрева 0,6 — 0,7 0,45 — 0,55 0,35 — 0,60 0,4 — 0,5 дукционного 0,02 0,85 — 0,92 0,8 — 0,9 0,90 — 0,99 установки ин 1600 1500 — 3000 1600 — 3500 5000 — 10 000 Печи и 1Ов 130 100 1,0 2,8 нагрева 10хе То же Плавильные печи: тигельные канальные 0,7 — 0,8 0,9 0,8 — 0,9 0,5 — 0,8 20 6 1600 1300 Установки: сквозного нагрева поверхностной закални низкотемпературного стали 500 — 1200 900 50 — 600 0,55 — 0,80 0,85 — 0,95 0,8 — 0,9 ' О,! — 0,5 0,9 — 0,95 0,85 — 0,90 2!О 0,5 2,5 На нагреваемой поверхности нагрева Установки дизлек агрева трического и 0,8 — 0,9 0,5 — 0,6 50-200 50 — 200 1,0 Высокочастотные (до 300 МГц) Сверхвысокочастотные.
5 10! Отнесено к поверхности рабочего конденсатора Отнесено к поверхности нагреваемого диэлектрика 0,5 — 0,6 0,8 — 0,9 2 10в Технические характеристики некоторых типов ЭТУ [! — 5, 8, 9, 1!] 1 к к ч ь о 2 3 2 Й 00ИОВНЬгв ЛОЛОУКЕНид 6 6.1 1 у г и) г уу и~ и) 12 уу ) ' Рис. 63ы Установки и печи нагрева сопро- тивления, а — электрокоитаитиая (лрямого нагрева): б— электропечь косвенного нагрева; а — соляная евина; з — установка электрошлайовабз переплава; д — ннфракрасяого нагрева; е — низкатемпературнаи печь с элеитракелорифером; 1 — контакты; 2 — нагреваемое изделие; 3 — нагреватель; 5 — тепловой поток; 5 — футеровка; б — элеи~род; 7— корпус;  — расплав сали; У вЂ” переплавляемый электрод; 10 — шлак; П вЂ” расплавленный металл; 12 — слиток; 13 — йрасталлизатар; 15 — отражатель, 15 — излучатель; 15 — лучистйй поток; 17— калорифер; 18 — вентилятор; 1У вЂ” газовый поток, !1 т УЕ '' 2 37б М ЕЯЯЯ д.) Рис.
6.2. Установки и печи электродугового нагрева. а, б, в — сталеплаьильная, руднотермическзя н векуумно-дуговая печи; а †установ плазменного нагрева д — дуговая вече косвенного действия; 1 — электрод: 2 — электрическая дуга; 3 — сталь; ! — футеравка; 5 — шихта; 5 — расплавленный продукт; 7 — корпус," 8 — слиток; У вЂ” крнсталлизатор; 10 — корпус-электрод; 11 — струя плазмы; 12 — иагреваемое изделие. а) ЛШШШШШШШШШ-ф Ю Рис.
6.3, Установки и печи индукционного нагрева. а, б — тигельная и канальная плавильные печи; а — нагревательная установка; ! — иидуктор; 2— тигель; 3 — металл; 5 — футеровка; 5 — магнитопровод; б — канал. Равд. 6 Теплообжен е электротермических установках 310 Таблица 62 Энергетический баланс дуговой сталеплавильной печи за весь период плавки (10) 160-толвав печь то-толкал печь Ствтьв баланса вВт ч вВт ч Приход Электроэнергия, преобразуемая в теплоту Теплота химических реакций Теплота, вносимая: материалами (шихта) воздухом и кислородом 55 000 66,9 11 054 31,3 31,2 25 644 5 264 ! 300 254 1,6 0,3 1,5 0,8 254 136 .
16708 99,3 82 198 100,0 Итого Расход 7 448 1 300 42 660 8 540 51,9 10,4 44,3 8,9 5 959 12,! 2 038 7,2 2,5 1,6 428 6 237 0,5 7,6 421 262 8 773 2 624 5 435 16,3 6,0 8,3 !0,7 3,2 6,6 2 745 1 003 1 402 80 656 100,0 16 819 Итого: 1 542 708 0,7 Невязка 1,9 3 Ю Я = аР '(!1 — 11) т. (6.2) ! т)т = (6. 3) ар(1 — 1) т 1+ с ы (Гв 11) Теплота, идущая на нагрев: металла шлака Потери: через футеровку (свод, стенки, днище) через рабочее окно открытой печью при завалке и подвалке с газами с водой электрические Рнс.
6.4. Установки диэлектрического (а), электронно-лучевого (б) и лазерного (е) нагрева. 1 — рабочаа ховденеатор; 1 — вагреваемыа днвлехтрнк; 5 — катод; е — анод; 5 — влектронныя Южа Š— кожух; т — загреввемое нвделне: Е— лавер; Э вЂ” Луч. Теоретически необходимое количество ввергни для осуществления техиологиче. ского процесса в ЭТУ с учетом всех возможных экзо- и эндотармических реакций (без учета фазовых превращений) 1б1 — — Сб(ез — 11) *()1 —— с 6 (Гз — 11), (6, 1) где с, с', 6 — удельная и приведенная теплоемкости и масса обрабатываемого в ЭТУ материала соответственно; !т, гг — конечнан и начальная температуры материала; Я'г — теплота энда- и экзотермнческих реакций в ЭТУ. Неизбежные потери энергии в ЭТУ где сс — коэффициент теплоотдачи ЭТУ в окружающую среду; Р— плошадь тепло- отдающей поверхности ЭТУ; Рь !',— температуры сред, отдающей и воспринимающей теплоту; т — время процесса.
Тепловой КПД (11) Тепловые потери в ЭТУ 31! Установленная мощность ЭТУ определяется по формуле 1'уст = й †"" , (6.5) Чэ Чт где Чз, Чэ — электрический и тепловой КПД (см. табл. 6.Ц; й — коэффициент запаса, учитывающий такие факторы, как колебания напряжения сети, старение нагревателей электропечей сопротивления и т. п. (7)( Казффкпкенз зэазаэ я 1,30 — 1,60 - 1,25 — 1,50 1,20 — 1,40 Рэсчетнэ» мащ. ность, кпт До 100 100 — 300 Свыше 300 Установленная мощность ЭТУ для плавки материалов определяется из энергетического баланса, составленного для наиболее энергоемкого периода работы, обычно для периода расплавления.
Длн,дуговых печей установленная мощность ЭТУ по трансформатору (Ц где Р. з.р=Оьая р)тэ — полезная мощность в период расплавления шихты; О.аз.р — полезная теплота в этот период; та — время расплавления; соз(р — коэффициент мощности печи; Фк — коэффициент использования трансформатора (обычно Аз=0,8 ( 0,9). 6.3. ТЕПЛОВЫЕ ПОТЕРИ В ЭТУ а.з.1. пОтеРи через ФутеРОВку и НКРАИИУЮ ТЕПЛОНЗОЛЯЦИЮ Потери теплоты через футеровку. В зависимости от формы стенки печи определяются по формулам: Плоская многослойная стенка конечяыя размеров (рис. 6.6, а) 1вн (нар у в, + ~В',— + ивк Рвн яймй й( РР( 'Унаррнар (=1 (6.7) тле (зк, 1кьр — температуры сред, омывающих внутреннюю и наружную поверхности стенки; аюь аззр †.коэффициенты теплоотдачи на внутренней и наружной поверхностях стенки; Рзз, Рззр — площади внутренней и наружной поверхностей стенки; ив число слоев стенки; 6; — толщина 1-го слоя стенки; )ы — средний коэффициент теплопроводности материала 1-го слоя стенки; Ррз — площадь.
расчетной поверхности 1-го слоя стенки: Ра~ —— 0,5(рз+Рз м) при Р(т)/Рз(2 и Ррз — — У Рзр(.~.( при Р(ь))Г()2. 6.2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОЛЕЗНОЙ И УСТАНОВЛЕННОИ МОН(НОСТИ Понятие лоявзяоп мощности различно для разных типов ЭТУ и зависят от технологического процесса. Полезная мощность ЭТУ при равномерном нагреве для установок и печей периодического действия Р (6 4) где с в теплоемкость загрузки; Π— масса полезной загрузни; 1ь 11 — начальная и конечная температуры загрузки; т — время нагрева (для установок и печей непрерывного действия О(т=н — масса полезной загрузки, проходящая через печь или установку.в единицу времени) Рнс, 6,5.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
