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Balance térmicoSe definen aportes térmicos: Así como demanda térmica:
Combustión en toberas Gasificación del C por reacciones directas
Calor sensible del aire insuflad Reducción directa de elementos en arrabio (Mn,Fe,P.Si)
Reduccion indirecta de óxidos Calor sensible escoria
Carburación arrabio
Calor sensible arrabio
Pérdidas
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Reducción indirecta de óxidos Fe Se tiene la fórmula :
YZqi = ot0 + 1,05 tw qiw + 1,33 tm qim + 1,5 th qih Donde los subíndice o,w,m,h representan metal,wustita,magnetita y hematita respectivamente y los valores de t representan el número de moles presentes en cada especie mencioanda, respectivamente.Adem ás se tiene:
(w) Fe0,95O + CO 0,95 Fe + CO2
DH1000°C = -4,13 kcal
(m) 1/4 Fe3O4 + CO 3/4 Fe + CO2
DH1000°C = -2,10 kcal
(h) 1/3 Fe2O3 + CO 3/2 Fe + CO2
DH1000°C = -3,06 kcal
Donde qi representa los calores entregados por cada reacción.
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Calor sensible aire
Consideramos aire insuflado a temeperaturas mayoes a 1000°C.Usando datos bibliográficos y para el rango de temperaturas de trabajo se puede usar la siguiente ecuación:
qv = 1,92 (Tv-1000)/100 kcal/at ODonde qv representa el calor sensible y Tv la temperatura del viento.
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Calor sensible arrabio y escoria
Usando datos bobliográricos llegamos a la siguiente ecuación:
qf = 70 + 0,165 (Tf – 1000) th/t arrabio,
Donde qf corresponde al calor sensible del arrabio y Tf su temperatura.Y para el caso de la escoria se tiene:
ql = 165 + 0,5 (Tl – 1400) th/t escoriaDonde ql representa el calor sensible y Tl la temperatura de la escoria
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Elementos que entran en solución arrabio
Los elementos que entran en solución en arrabio corresponden a Si,Mn,P,Ti y V. Para los cuales se tienen los siguientes datos de calores de disolución:
qSi = 70 kcal/at O
qMn = 68 kcal/at OqP = 57 kcal/at OqV = 42 kcal/at OqTi =84 kcal/at O
Puede hacerse un balance global de estos elementos mediante:
yf qf = ySi qSi + yMn qMn + yP qP + yV qV + yTi qTi
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Carburación arrabio
Considerando que el arrabio a una temperatura de 1000°C contiene un porcentaje de C del 1.5% en forma de austenita además de Cementita Fe3C y a través de las ecuaciones se llega a:
qa = 4,2 kcal/at O
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Resumen
Balance
Combustión carbno qc = 28,37 kcal/at O
Gasificación carbono qg = 38,91
Calor sensible aire qv = 1,92 (Tv-1000)/100 kcal/at O
Reducción indirecta Feo qi = 4,13 kcal/at O
Reducción directa Mn qMn = 64 kcal/at O
Reducción directa P qP = 57 kcal/at O
Reducción directa Ti qTi= 84 kcal/at C
Reducción directa Si qSi = 70 kcal/at O
Carburación arrabio qa = 4,2 kcal/at C
Calor sensible arrabio qf = 70 + 0,165 (Tf – 1000) th/t arrabio
Calor sensible escoria ql = 165 + 0,5 (Tl – 1400) th/t escoria
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Balance térmico
Luego se construye el balance: yv (qv + qc ) = yd qg + [f + l + p + yf qf + aqa - YZ qi ] Donde Definimos Q =[f + l + p + yf qf + aqa - YZ qi ]
Con lo que llegamos a: yv (qv + qc ) =Q+ yd qg
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Balance térmico acoplado a recta