简化热量消耗计算方法

1.铁料的加热、熔炼和过热

计算100kg灰铸铁从25℃加热、熔炼到1150℃，再过热到1358℃时需要吸收的热量。

1）加热至1150℃熔炼可看成是固态铸铁简单的加热过程，其计算公式为

Q_熔=mc_p固（t_熔-t_室）

式中 Q_熔——熔化潜热（kJ）；

m——灰铸铁料100kg；

c_p固——固态灰铸铁平均比热容，查资料，c_p固=0.16kcal/（kg·℃）；换算成千焦为0.16kcal/（kg·℃）×4.184kJ/kcal=0.670kJ/（kg·℃）；

t_熔——1150℃；

t_室——25℃。

则 Q_熔=100×0.670×（1150-25）kJ=75375kJ

2）加热至熔炼1150℃，这是在等温等压下的相变过程，其计算公式为

Q_熔化=mv_熔

式中 v_熔——相变过程中灰铸铁平均熔化潜热，本例中v_熔=272.14kJ/kg。

则 Q_熔化=100×272.14kJ=27214kJ

3）灰铸铁液从1150℃过热到1358℃，可看作是简单过热过程，其计算公式为

Q_过热=mc_p液（1358-1150）

式中 c_p液——灰铸铁液平均比热容，本例中c_p液=0.21kcal/kg·℃。

换算成千焦为0.21kcal/kg·℃×4.184kJ/kcal=0.879kJ/kg·℃

则 Q_过热=100×0.879×（1358-1150）kJ=18283.2kJ

由计算所得100kg灰铸铁从室温25℃进炉熔化到1150℃再过热到1358℃，总共吸收热量（耗热）：

Q_铁耗热=Q_熔+Q_熔化+Q_过热=75375kJ+27214kJ+18283.2kJ=120872.2kJ

2.石灰石分解

加入1.968kg石灰石造渣时石灰石分解消耗热量，反应式：

CaCO₃→CaO+CO₂-428.5kcal/kg

换算成千焦为1794kJ/kg。(www.xing528.com)

则 Q_石灰=1794kJ/kg×1.968kJ=3530.6kJ

3.焦炭不完全燃烧所带走的化学热（即炉气带走的化学热）

设冒出炉外炉气的体积与鼓入炉内的空气体积相同（都按同一温度计算），则冒出炉外的炉气体积也应是59m³/min。由于焦炭不完全燃烧产生CO气，再有O₂可使CO气再燃烧放热，而这部分热量被炉气带出炉外应计算热损失，即反应式为

换算千焦为12644.1kJ/m³·℃。

因炉气中CO气体成分占2.9%，所以CO气体积为59m³×2.9%=1.711m³。则焦炭中碳不完全燃烧带走的化学热：

Q_焦CO=12644.1kJ/m³×1.711m³=21634.1kJ

4.炉气带走的物理热

已知冲天炉加料口处炉气温度为151℃，并已设定炉气体积与鼓风气体体积相等，炉气成分与比热容见表3-1。

表3-1 炉气成分与平均比热容

炉气平均比热容：

则59m³炉气带走的物理热：

Q_炉气=59m³×1.391kJ/（m³·℃）×（151-25）℃=10340.7kJ

5.炉渣带走的热量

已知熔化100kg铸铁产生炉渣6kg，每千克炉渣所带走的热量一般在1570～1674kJ/kg，现按上限计算，则炉渣带走的热量：

Q_炉渣=6kg×1674kJ/kg=10044kJ

6.其他热量损耗

其他热量损耗主要包括炉体储热、传热和散热。这部分热量计算要从物体传热、散热、辐射热等计算很复杂，为简化起见，这部分热损失视为从总热量供给中减去总热量损耗所余下的热量。因此，其他热量损耗为

Q_其他=Q_总供-（Q_铁耗热+Q_石灰石+Q_焦CO+Q_炉气+Q_炉渣）

=206918.1kJ-（120872.2+3530.6+21634.1+10340.7+10044）kJ

=40496.5kJ