Распределение тепла по отдельным статьям расхода

Полученное доменной печью тепло распределяется по следующим стадиям: 1) диссоциация окислов; 2) разложение гидратов, испарение воды; 3) разложение углекислых солей; 4) разложение водяных паров; кроме того, часть тепла уносится 5) чугуном; 6) шлаком; 7) колошниковыми газами; 8) охлаждающей водой; и 9) часть тепла уносится во внешнее пространство

На диссоциацию окислов железа и других элементов, переходящих в чугун, расходуется большая часть полученного доменной печью тепла.
Учет тепла на диссоциацию ведется обыкновенно на весовую единицу восстанавливаемого элемента. При этом необходимо учитывать. из какого окисла или соединения происходит восстановление данного элемента.
М.А. Павлов рекомендует брать следующие числа (ккал на 1 кг восстанавливаемого элемента):

Закись марганца в доменной печи восстанавливается неполностью, поэтому приходится учитывать расход тепла на восстановление высших окислов до закиси марганца. Весьма небольшое количество железа тоже остается в шлаке и виде закиси, поэтому необходимо учитывать затрату тепла па неполное восстановление и окислов железа.


Теплота испарения воды составляет 595 ккал на 1 кг. В случае испарения гидратной воды к указанному количеству прибавляется еще 79 ккал, представляющих собой скрытую теплоту плавления льда, поскольку вода гидратов считается «твердой водой». Таким ориентировочным подсчетом пользуются вследствие того, что теплоты образования гидратов неизвестны. Возможно частичное разложение гидратной воды в области сравнительно высоких температур. Для того чтобы учесть, какая часть гидратной воды претерпевает разложение, необходимо составить баланс водорода.

М.А. Павлов рекомендует принимать на разложение углекислых солей следующее количество тепла (ккал на 1 кг углекислоты)


Разложению подвергаются в первую очередь водяные пары дутья: в некоторых случаях может разлагаться небольшое количество гидратной воды; это количество, как указывалось выше, должно быть установлено по балансу водорода.
Разложение пара требует 57810 ккал на 18 кг воды (28905 ккал на 1 кг водорода или 3212 ккал на 1 кг пара).

Для определения теплосодержания жидкого чугуна М.А. Павлов предложил следующие простыв формулы:
для серого чугуна —

для белого чугуна —

где t — температура чугуна.

М.А. Павлов приводит следующую зависимость теплосодержания шлаков от их температуры (ккал):

Ввиду того что теплоемкость извести выше, чем теплоемкость кремнезема и глинозема, меньшее из указанных чисел нужно брать для шлаков, содержащих около 40% извести, более высокое — для тех шлаков, у которых содержится около 50% извести. Приведенные числа относятся к шлакам коксовых доменных печей; для древесноугольных печей соответствующих данных нет; для них нужно брать несколько меньшие числа ввиду более низкой температуры горна, например 375 и 400 ккал для передельного и литейного чугунов.
В тех случаях, когда нет данных о температуре чугуна и шлака, можно пользоваться данными о теплосодержании чугуна и шлака, приводимыми А.Н. Раммом (табл. 56).


Эта статья расхода представляет собой бесполезно затраченное тепло. Для точного учета тепла по этой статье расхода нужно знать: 1) состав газов; 2) среднюю температуру газов; 3) среднюю теплоемкость, соответствующую этой температуре.

Это тепло также относится к бесполезно затраченному. Количество его определяется с большей точностью, без особых трудностей, путем измерения количества воды, поступающей на охлаждение, и температуры ее при входе в холодильники и при выходе из них.

Потери тепла в доменной печи слагаются: а) из потерь тепла лучеиспусканием в окружающее печь пространство; б) потерь тепла конвекцией с воздухом, охлаждающим стены печи; в) потерь тепла теплопроводностью через кладку лещади в пень печи и в почву.
Эти потери определяются как разность между приходом тепла и расходом по восьми статьям, поэтому все ошибки и неточности расчета попадают в эту категорию.
Единичные попытки определения потери тепла путем замера температур стенок печи и соответствующих расчетов по формулам теплопередачи показали значительно меньшие потери тепла, чем те, которые определяются по разности (1/12—1/20 часть общего прихода тепла для отечественных печей). Однако пока еще экспериментальных данных слишком мало, чтобы, основываясь на них, высчитывать потери тепла, поэтому в подавляющем большинстве случаев потери тепла определяются по разности.