Практическая работа № 2. Расчёт снижения температуры стали в ковше

Практическая работа №1

Расчёт снижения температуры стали в ковше

Исходные данные:

В ходе работы необходимо:

1. Рассчитать снижение температуры стали в результате по­терь через футеровку ковша (при выдержке в ковше стали 0,5; 0,75; 1,0; 1,25 ч). Построить график зависимости ΔТ °С – f(t).

2. Рассчитать тепловой поток через поверхность кладки ковша.

3. Определить потери температуры стали, связанные с тепло­излучением при выпуске и выдержке в ковше и разливке.

4. Определить снижение температуры жидкой стали за счёт охлаждения огнеупорной кладкой, которая в течение 1 ч предварительно нагревалась до различных исходных температур (0, 400, 800, 1200 °С). Построить график зависимости ΔТ °С – f(t, Т_о).

Методика расчёта

1) Теплота, отданная сталью на нагрев футеровки ковша

где М – масса стали, кг;

С – удельная теплоёмкость стали, Дж/(кт·К);

ΔТ – снижение температуры стали, К.

Потери теплоты через кладку ковша

где Q – потери теплоты с 1 м² футеровки в течение времени пребывания стали в ковше t, Дж;

F – площадь огнеупорной кладки ковша (днище + стены), м².

λ – теплопроводность огнеупора, Вт/м·К,

Т₁, Т₀ – температура соответственно стали и огнеупора ковша, К;

а – температурапроводность огнеупора, м²/ч;

t – время контакта огнеупора с жидкой сталью, ч.

2) Тепловой поток через поверхность кладки

3) Снижение температуры излучением через зеркало металла

ε – степень черноты материала;

σ_ч – константа излучения абсолютно чёрного тела 5,775·10^-8 Вт/м²·К⁴;

Т – температура металла, К;

F – площадь излучающей поверхности жидкой стали, м²;

М – масса стали, кг.

4) Если ковш в момент слива стали уже нагрет за время t0 до определённой температуры Т0, то для момента t значение определяется из уравнения

Расчёт

1) Объём жидкой стали в ковше V=M/ρ=60/7=8,57 м³

Диаметр ковша ³√(4·8,57/1,1·3,14)=2,15 м

Высота стали в ковше h=1,1·D=1,1·2,15=2,36 м

Площадь огнеупорной кладки ковша 3,14·2,15²/4+3,14·2,15·2,36=

=19,58 м²

Температуропроводность огнеупора 0,392/(0,266·10⁷)=1,47·10^-7 м²/ч

2·0,392·(1873–473)/√(3,14·1,47·10^-7)·√1800=68438928Дж/м²

Q₂ =2·0,392·(1873–473)/√(3,14·1,47·10^-7)·√2700=83820226Дж/м²

Q₃ =2·0,392·(1873–473)/√(3,14·1,47·10^-7)·√3600=96787260Дж/м²

Q₄ =2·0,392·(1873–473)/√(3,14·1,47·10^-7)·√4500=108211447Дж/м²

68438928·19,58/60000·840=26,59°C

ΔT₂ =83820226·19,58/60000·840=32,57°C

ΔT₃ =96787260·19,58/60000·840=37,61°C

ΔT₄ =108211447·19,58/60000·840=42,04°C

Зависимость снижения температуры от времени выдержки стали

2) Тепловой поток

0,392·(1873–473)/√(3,14·1,47·10^-7·3600)=329273,89 Вт/м²

3) Площадь излучающей поверхности жидкой стали 8,57/2,36=3,63 м²

0,9·5,775·10^-8·1873⁴·3,63·3600/60·60000·840=2,76°C

4) Определяем снижение температуры за счёт охлаждения огнеупорной кладкой при нагреве футеровки

2·0,392/√(3,14·1,47·10^-7)·[(1873–273)·√3600 + +273·(√(3600+3600)–√3600)]=99558162 Дж/м²

Q₂ =2·0,392/√(3,14·1,47·10^-7)·[(1873–673)·√3600+673·(√(3600+3600)–√3600)]=83359115Дж/м²

Q₃ =2·0,392/√(3,14·1,47·10^-7)·[(1873–1073)·√3600+1073·(√(3600+3600)–√3600)] = =67160068Дж/м²

Q₄ =2·0,392/√(3,14·1,47·10^-7)·[(1873–1473)·√3600+1473·(√(3600+3600)–√3600)] = =50961021Дж/м²

99558162·19,58/60000·840=38,68°C

ΔT₂ =83359115·19,58/60000·840=32,39°C

ΔT₃ =67160068·19,58/60000·840=26,09°C

ΔT₄ =50961021·19,58/60000·840=19,80°C

Зависимость снижения температуры от температуры футеровки

Вывод. В ходе практической работы рассчитали снижение температуры стали в ковше и исходя из результатов расчёта и построенным по ним графикам видно:

1. Снижение температуры стали в ковше увеличивается с увеличением длительности выдержки металла в ковше.
2. Снижение температуры излучением на порядок ниже, чем через футеровку.
3. Снижение температуры уменьшается при увеличении температуры нагрева ковша.

Практическая работа № 2

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: