ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 04.04.2024
Просмотров: 71
Скачиваний: 0
ларов [29, 30]. Вследствие снижения температуры при контакте газовой фазы с поверхностью ванны или шихты, реакции диссо циации сдвигаются в обратную сторону, что сопровождается вы делением на контактных поверхностях скрытого тепла диссоциа ции, воспринимаемого ванной. Кроме того, при соприкосновении несгоревшей смеси газов с поверхностью ванны вследствии воз никающей местной турбулизации значительно ускоряются про цессы горения, повышающие эффективность теплопередачи. При
Рис. 25. Изменение тепловых потоков по высоте над поверхностью ванны:
А — мазутный Факел в 35^т печи: Б и В —газовый факел
людностью кислородном дутье ванне может быть передана кон тактно-конвективным теплообменом значительная доля общего -количества воспринимаемого ею тепла.
Поэтому показания обычных термозондов, с помощью кото рых можно измерять только количество тепла, переданного ван- ,не излучением, в этих условиях могут быть слишком неточными.
Д ля повышения точности измерений приходится значительно усложнять конструкцию термозондов, применяя, например, ог-
58
дув [16] или два теплоприемника с различной степенью черноты [20], и т. д. Однако, как установлено экспериментально, эти спо собы недостаточно надежны, что не позволяет рекомендовать их для широкого применения.
Поскольку температура тепловоспринимающей поверхности термозонда ниже температуры ванны, то охлаждение продуктов горения при сопрокосновении их с термозондом будет более рез ким и сдвиг реакций диссоциации будет происходить более ин тенсивно, вследствие чего увеличится доля тепла, передаваемого термозонду контактно-конвективным способом. Это может иска зить результаты измерений теплового потока.
Таким образом, при наличии высокотемпературного факела метод измерения тепловых потоков не обеспечивает необходимой точности. В этих условиях более точным методом определения величины теплопоглощения ванны является непосредственный периодический контроль изменения теплосодержания ванны с помощью термопар погружения. При этом теплопоглощение ван ны может быть определено как частное от деления общей вели чины изменения теплосодержания ванны в единицу времени на фактическую величину тепловоспринимающей поверхности ван ны. Такой метод применим только во второй половине плавки при интенсивном кипении металла.
Другой способ определения теплопоглощения ванны базиру ется на составлении «мгновенных» обратных тепловых балансов для всей печи (см. гл. VI) или только для ее рабочего простран ства.
При обычно применяемом в мартеновских печах обогащении воздушного дутья кислородом до 24—26% (иногда до 30%) и при суммарном коэффициенте избытка воздуха (учитывающем и технический кислород) не менее 1,2— 1,3 температура факела значительно ниже 2500° и измерение тепловых потоков никаких осложнений не вызывает.
2. О ВЛИЯНИИ ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИХ и ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА ТЕПЛОПОГЛОЩЕНИЕ ВАННЫ
Величина и характер распределения прямых тепловых пото ков (<5пР) по поверхности ванны зависят от теплотехнических и конструктивных параметров печи. Величина обратных тепловых потоков (<7овр) определяется также в значительной степени тех нологией плавки: составом и способом загрузки шихты, шлако вым режимом (вязкостью и количеством шлака) и скоростью обезуглероживания.
Теплопоглощение ванны ( Д<7„) может быть представлено в виде:
А <7в = <7пР — <7обР = <7пР — [<7соб + ?пР (1 — si)l = £i<7np — Чсоб- (51)
Определим изменение теплопоглощения ванны Д q'B вследст вие приращения прямого теплового потока на величину Д<7 пр (за
59
счет, например, повышения тепловой нагрузки, возрастания тем пературы горения топлива, увеличения кинетической энергии факела, подачи кислорода в факел, улучшения карбюрации и
В этом случае: |
|
|
|
|
и соответственно |
= |
9пр + |
д <7пр |
|
|
|
|
|
|
^я'в = 2 |
соб = е 1<7пр + е1Д ?п |
(52) |
||
Подставив значение ДqB, согласно уравнению |
(51), получим: |
|||
|
А Я'в = |
д Яв + |
еД Япр- |
(53) |
Следовательно, вследствие влияния степени черноты поверх ности ванны теплопоглощение возрастает лишь на часть величи ны приращения прямого теплового потока.
Тем не менее увеличение прямых тепловых потоков на 5—8% оказывает значительное влияние на величину теплопоглощения
ванны. |
|
<7пр= 8 0 0 тыс. ккал/м2час, |
Например, если ,в период доводки |
|
|
а <7обр = 750 тыс. жал/мгчас, то |
|
|
А Яв — Япр— <7обР = 800 — 750 = |
50 тыс. ккал/м2-час\ |
|
В случае увеличения прямого теплового потока на 8% |
||
Ярр = 800 • 1,08 = 864 тыс. ккал/м2• час |
||
и |
|
|
А Япр = Я'Пр— <7пр = 864 — 800 = |
64 тыс. ккал/м2-час-. |
|
При степени черноты ванны ei = 0,6 |
теплопоглощение ванны |
|
составит |
|
|
А Яв — А Яв + si А Яар = 50 + 0,6 • 64 = |
88,4 тыс. ккал/м2-час. |
|
Таким образом, теплопоглощение ванны увеличилось на 38.4 тыс. ккал/м2час, или на 80%.
В действительности, однако, этот эффект будет меньше, так как с увеличением прямых тепловых потоков возрастает темпе ратурный перепад в слое шлака и повышается температура его поверхности, а значит несколько увеличивается обратный тепло вой поток.
Анализируя влияние технологических факторов на величину
теплопоглощения, выберем из их совокупности |
такие, которые |
влияют на степень черноты поверхности ванны |
(б,) и на вели |
чину температуры поверхности ванны (Тв). |
|
Поскольку |
|
А <7в = ?пР <7обр> |
|
где, согласно уравнению (42), |
||
‘7обр = |
‘7СОб + |
4отр='-е1ао7’в + 9 "P(1 ~ El)’ |
ТО |
|
|
д 9 в = f f n p - I V J i |
+ ^ Пр (1 _ в 1)1 = в1(^пр -® 0 7'1)- |
|
Если |
|
|
4 = |
0, ТО Д<7в = <7пр — 906? = 0. |
|
Следовательно, чем больше степень черноты поверхности ван
ны, тем больше ее теплопоглощение.
Известен ряд способов определения степени черноты различ ных материалов, однако все эти способы применимы главным образом в лабораторных условиях. Поэтому разработка просто го и достаточно точного метода определения степени черноты по верхности ванны мартеновской печи представляет интерес и имеет большое практическое значение.
Нами разработан способ определения степени черноты [31], ■основанный на измерении величин прямых, падающих на поверх ность ванны (<7пР), и обратных, идущих от нее (qo6p), тепловых потоков при различных тепловых нагрузках печи. Теплопогло щение ванны (Д<7в), равное, при некоторой тепловой нагрузке
Д <7в = |
81<7пР — <7соб, |
(54) |
|
•окажется при другой тепловой нагрузке равным |
(54') |
||
А ?в = |
^ п р — 9соб' |
||
|
|||
так как с изменением тепловой нагрузки изменится и величина
прямого теплового потока.
Решив совместно уравнения (54) и 54'), можно определить степень черноты поверхности ванны:
Формулу для определения степени черноты можно получить и другим путем. Исходя из уравнений (43) и (44), при двух раз ных значениях тепловой нагрузки обратный тепловой поток равен:
<7обР = <7соб + |
<7пР О £i)> |
(56) |
|
||
<7обр — <7соб + |
9пр (1 — £i)- |
(57) |
Решив совместно уравнения |
(56) и (57), найдем, что |
|
|
|
(58) |
Вывод формул (55) и (58) базируется на допущении, что собственное излучение поверхности ванны (^соб) остается неиз менным при обоих значениях тепловой нагрузки. Однако в дей ствительности изменение тепловой нагрузки отразится на вели чине температуры поверхности ванны, что повлечет за собой из менение <7соб, так как согласно уравнению (42)
<7соб
Хотя в первый момент после изменения нагрузки величина 9соб изменяется, по-видимому, незначительно ', однако для повы шения точности целесообразно производить два последователь ных определения степени черноты: первое — при увеличении, второе — при уменьшении тепловой нагрузки относительно ис ходной. Средняя величина из этих двух определений и будет наибольшим приближением к искомой степени черноты.
Поскольку степень черноты рассчитывается на основании из мерений тепловых потоков и теплопоглощения, точность ее опре
деления будет зависеть ох точности измерения тепловых пото ков.
Если известна степень черноты шлака, то путем измерения тепловых потоков может быть найдена и температура его по верхности. При совместном решении уравнений (56) и (42) она определяется как
(59)
Изучив влияние состава шлака на степень его черноты, мож но подобрать шлаковый режим плавок, способствующий увели чению производительности печей за счет усиления теплопогло щения ванны. Так, если в рассмотренном выше примере при сте
пени черноты поверхности ванны 0,6 теплопоглощение было рав но 50 тыс. ккал/мгчас, то при увеличении степени черноты до 0,7
теплопоглощение возросло бы примерно до 60 тыс. ккал/м12час. Некоторые данные о степени черноты мартеновских шлаков
для периодов плавления, кипения и доводки приведены в табл. 3.
Известно, что обычно температура поверхности ванны (шла ка) связана с температурой металла следующим соотношением:
Тш= Ты+&ъЫв ь н ш.
Таким образом, чем больше температурный градиент (gracHH)
в шлаке (зависящий от вязкости и плотности шлака, от скоро сти обезуглероживания и др.) и чем больше толщина слоя шла ка (ДНш), тем выше при постоянной температуре металла (Гм)
1 Следует иметь в виду, что чем больше теплопроводность шлака, степень черноты поверхности которого мы определяем, тем меньше будет меняться температура его поверхности.
