1. Bilans cieplny.

   1. Przychód

      1. Wartość opałowa gazu koksowniczego

$$Q_{\text{ig}} = \frac{\left( \left\lbrack \text{CO} \right\rbrack \bullet Q_{\text{CO}} + \left\lbrack H_{2} \right\rbrack \bullet Q_{H_{2}} + \text{CH}_{4} \bullet Q_{\text{CH}_{4}} + \lbrack C_{n}H_{m}\rbrack \bullet Q_{C_{n}H_{m}} \right)}{100}\ \left\lbrack \frac{\text{kJ}}{m^{3}} \right\rbrack$$

[CO] = 6,0 %

[H₂] = 58,5 %

[CH₄] = 26,3 %

[C_nH_m] = 2,8 %

$Q_{\text{CO}} = 12470\ \frac{\text{kJ}}{m^{3}}$

$Q_{H_{2}} = 10620\ \frac{\text{kJ}}{m^{3}}$

$Q_{\text{CH}_{4}} = 35330\ \frac{\text{kJ}}{m^{3}}$

$Q_{C_{n}H_{m}} = 59170\ \frac{\text{kJ}}{m^{3}}$

$\mathbf{Q}_{\mathbf{\text{ig}}}\mathbf{= 17909,45}\frac{\mathbf{\text{kJ}}}{\mathbf{m}^{\mathbf{3}}}\mathbf{\ }$

1. Zawartość wilgoci w gazie koksowniczym

p_H2O, tg = 19890 Pa

φ_g = 0, 75

p_g = 132500 Pa $W_{g} = \frac{p_{H_{2}O,t_{g}} \bullet \varphi_{g}}{\left( p_{g} - p_{H_{2}O,t_{g}} \bullet \varphi_{g} \right)}\ \left\lbrack \frac{m^{3}}{m^{3}} \right\rbrack$ $\mathbf{W}_{\mathbf{g}}\mathbf{= 0,127\ }\frac{\mathbf{m}^{\mathbf{3}}}{\mathbf{m}^{\mathbf{3}}}$

1. Entalpia fizyczna wilgotnego gazu koksowniczego

t_g = 60 C

$c_{CO2}^{0 - 60} = 1,72\ \frac{\text{kJ}}{\text{Km}^{3}}$ [CO₂] = 2,6 %

c_CO^0 − 60 = 1, 28  $\frac{\text{kJ}}{\text{Km}^{3}}$ [CO] = 6,0 %

$c_{H2}^{0 - 60} = 1,30\ \frac{\text{kJ}}{\text{Km}^{3}}$ [H₂] = 58,5 %

$c_{CH4}^{0 - 60} = 1,56\ \frac{\text{kJ}}{\text{Km}^{3}}$ [CH₄] = 26,3 %

$c_{N2}^{0 - 60} = 1,28\ \frac{\text{kJ}}{\text{Km}^{3}}$ [N₂] = 3,2 %

$c_{O2}^{0 - 60} = 1,31\ \frac{\text{kJ}}{\text{Km}^{3}}$ [O₂] = 0,6 %

$c_{C2H4}^{0 - 60} = 2,14\ \frac{\text{kJ}}{\text{Km}^{3}}$ [C₂H₄] = 2,8 %

$c_{H2O}^{0 - 60} = 1,45\ \frac{\text{kJ}}{\text{Km}^{3}}$

$W_{g} = 0,127\ \frac{m^{3}}{m^{3}}$ $Q_{2}^{'p} = t_{g} \bullet \left( \frac{\sum_{i}^{}{c_{i} \bullet \left\lbrack i \right\rbrack}}{100} + W_{g} \bullet c_{H_{2}O}^{'} \right)\left\lbrack \frac{\text{kJ}}{m^{3}} \right\rbrack$ $\mathbf{Q}_{\mathbf{2}}^{\mathbf{'p}}\mathbf{= 95,15}\frac{\mathbf{\text{kJ}}}{\mathbf{m}^{\mathbf{3}}}$

1. Zapotrzebowanie na powietrze do spalania gazu

   Ilość potrzebnego tlenu:

   [CO] = 6,0 %

   [H₂] = 58,5 %

   [CH₄] = 26,3 %

   [C_nH_m] = 2,8 %

   [O₂] = 0,6 % $V_{O} = \frac{\left( \left\lbrack \text{CO} \right\rbrack \bullet 0,5 + \left\lbrack H_{2} \right\rbrack \bullet 0,5 + \text{CH}_{4} \bullet 2 + \left\lbrack C_{n}H_{m} \right\rbrack \bullet 3 - \left\lbrack O_{2} \right\rbrack \right)}{100}\left\lbrack \frac{m^{3}}{m^{3}} \right\rbrack$ $\mathbf{V}_{\mathbf{O}}\mathbf{= 0,927\ }\frac{\mathbf{m}^{\mathbf{3}}}{\mathbf{m}^{\mathbf{3}}}$

   Ilość potrzebnego powietrza:

   $V_{O} = 0,927\ \frac{m^{3}}{m^{3}}$

   λ = 1, 12 $V_{a} = 4,76 \bullet \lambda \bullet V_{O}\ \left\lbrack \frac{m^{3}}{m^{3}} \right\rbrack$ $\mathbf{V}_{\mathbf{a}}\mathbf{= 4,94\ }\frac{\mathbf{m}^{\mathbf{3}}}{\mathbf{m}^{\mathbf{3}}}$

2. Zawartość wilgoci w powietrzu:

p_H2O, tp = 4026, 5 Pa

φ_p = 0, 75

p_g = 100330 Pa $W_{p} = \frac{p_{H_{2}O,t_{p}} \bullet \varphi_{p}}{\left( p_{g} - p_{H_{2}O,t_{p}} \bullet \varphi_{p} \right)}\ \left\lbrack \frac{m^{3}}{m^{3}} \right\rbrack$ $\mathbf{W}_{\mathbf{p}}\mathbf{= 0,031\ }\frac{\mathbf{m}^{\mathbf{3}}}{\mathbf{m}^{\mathbf{3}}}$

1. Entalpia fizyczna powietrza wilgotnego:

$$Q_{3}^{'p} = V_{a} \bullet t_{p} \bullet \left( 0,79 \bullet c_{N_{2}}^{''} \bullet 0,21 \bullet c_{O_{2}}^{''} + W_{p} \bullet c_{H_{2}O}^{''} \right)\ \left\lbrack \frac{\text{kJ}}{m^{3}} \right\rbrack$$

$V_{a} = 4,94\ \frac{m^{3}}{m^{3}}$

t_p = 29 C

$c_{\text{pow}}^{0 - 29} = 1,28\ \frac{\text{kJ}}{\text{Km}^{3}}$

$c_{H2O}^{0 - 29} = 1,46\ \frac{\text{kJ}}{\text{Km}^{3}}$

$W_{p} = 0,031\ \frac{m^{3}}{m^{3}}$

$\mathbf{Q}_{\mathbf{3}}^{\mathbf{'p}}\mathbf{= 189,39\ }\frac{\mathbf{\text{kJ}}}{\mathbf{m}^{\mathbf{3}}}$

1. Entalpia fizyczna wsadu węglowego

   Ciepło właściwe części organicznej:

   $\overset{\overline{}}{c_{c}} = 0,883 \bullet \left( 1 + 0,008V^{d} \right) \bullet \left\lbrack 1 + 0,15 \bullet \frac{t_{w}}{100} - 0,0008\left( \frac{t_{w}}{100} \right)^{3} \right\rbrack\left\lbrack \frac{\text{kJ}}{\text{kgK}} \right\rbrack$

   V^dV^d = 28,90 %

   t_w = 22 C

   $\overset{\overline{}}{\mathbf{c}_{\mathbf{c}}}\mathbf{= 1,123\ }\frac{\mathbf{\text{kJ}}}{\mathbf{\text{kgK}}}$

   Ciepło właściwe części mineralnej:

   t_w = 22 C ${\overset{\overline{}}{\mathbf{c}}}_{\mathbf{\text{AW}}}\mathbf{= 4,187 \bullet}\left( \mathbf{0,17 +}\frac{\mathbf{0,12 \bullet}\mathbf{t}_{\mathbf{w}}}{\mathbf{1000}} \right)\mathbf{\ }\left\lbrack \frac{\mathbf{\text{kJ}}}{\mathbf{\text{kgK}}} \right\rbrack$ ${\overset{\overline{}}{\mathbf{c}}}_{\mathbf{\text{AW}}}\mathbf{= 0,723\ }\frac{\mathbf{\text{kJ}}}{\mathbf{\text{kgK}}}$

   Średnie ciepło właściwe wsadu suchego:

A^d = 7, 59 %

$\overset{\overline{}}{c_{c}} = 1,123\ \frac{\text{kJ}}{\text{kgK}}$

${\overset{\overline{}}{c}}_{\text{AW}} = 0,723\ \frac{\text{kJ}}{\text{kgK}}$ ${\overset{\overline{}}{c}}_{w} = \left( 1 - \frac{A^{d}}{100} \right) \bullet {\overset{\overline{}}{c}}_{c} + \frac{A^{d}}{100} \bullet {\overset{\overline{}}{c}}_{\text{AW}}\ \left\lbrack \frac{\text{kJ}}{\text{kgK}} \right\rbrack$ ${\overset{\overline{}}{\mathbf{c}}}_{\mathbf{w}}\mathbf{= 1,093\ }\frac{\mathbf{\text{kJ}}}{\mathbf{\text{kgK}}}$

Entalpia fizyczna wsadu węglowego:

$M_{W}^{d} = \ 924,28\ \frac{\text{kg}}{\text{Mg}}$

${\overset{\overline{}}{c}}_{w} = 1,093\ \frac{\text{kJ}}{\text{kgK}}$

M_(H2O)w^d = 75,72 $\frac{\text{kg}}{\text{Mg}}$

$c_{\left( H_{2}O \right)} = 4,187\ \frac{\text{kJ}}{\text{kgK}}$

t_w = 22 C $Q_{4}^{p} = \left( M_{w}^{d} \bullet {\overset{\overline{}}{c}}_{w} + M_{\left( H_{2}O \right)w} \bullet c_{\left( H_{2}O \right)} \right) \bullet t_{w}\ \left\lbrack \frac{\text{kJ}}{\text{Mg}} \right\rbrack$ $\mathbf{Q}_{\mathbf{4}}^{\mathbf{p}}\mathbf{= 29\ 193,6}\frac{\mathbf{\text{kJ}}}{\mathbf{\text{Mg}}}$

1. Rozchód

   1. Entalpia fizyczna koksu

      Zawartość popiołu w suchym koksie:

A^d = 7, 59 %

K^d = 75, 69 % $A_{k}^{d} = A^{d} \bullet \frac{100}{K^{d}}\ \lbrack\%\rbrack$ A_k^d=10, 03 %

Zawartość części organicznej w suchym koksie:

A_k^d = 10, 03 %

V_k^d = 1, 4 % O_r^d = 100 − (A_k^d+V_k^d)[%] O_r^d=88, 57 %

Średnie ciepło właściwe koksu:

A_k^d = 10, 03 %

O_r^d = 88, 57 %

V_k^d = 1, 4 %

${\overset{\overline{}}{c}}_{A} = 1,07\ \frac{\text{kJ}}{\text{kgK}}$

${\overset{\overline{}}{c}}_{\text{Or}} = 1,52\ \frac{\text{kJ}}{\text{kgK}}$

${\overset{\overline{}}{c}}_{V} = 1,83\ \frac{\text{kJ}}{\text{Km}^{3}}$

$\rho_{g} = 0,46\ \frac{\text{kg}}{m_{3}}$ ${\overset{\overline{}}{c}}_{k} = \frac{A_{k}^{d}}{100} \bullet {\overset{\overline{}}{c}}_{A} + \frac{O_{r}^{d}}{100} \bullet {\overset{\overline{}}{c}}_{B} + \frac{V_{k}^{d}}{100 \bullet \rho_{g}} \bullet {\overset{\overline{}}{c}}_{V}\ \left\lbrack \frac{\text{kJ}}{\text{kgK}} \right\rbrack$ ${\overset{\overline{}}{\mathbf{c}}}_{\mathbf{k}}\mathbf{= 1,507\ }\frac{\mathbf{\text{kJ}}}{\mathbf{\text{kgK}}}$

Średnia temperatura koksu:

t_k = 1050 C

t = 25  t_k1 = t_k + t [] t_k1=1 075 C

Entalpia fizyczna koksu:

$M_{k} = 699,60\ \frac{\text{kg}}{\text{Mg}}$

${\overset{\overline{}}{c}}_{k} = 1,507\ \frac{\text{kJ}}{\text{kgK}}$

t_k1 = 1075 C $Q_{1}^{r} = M_{k}^{r} \bullet {\overset{\overline{}}{c}}_{k} \bullet t_{k1\ }\left\lbrack \frac{\text{kJ}}{\text{Mg}} \right\rbrack$ $\mathbf{Q}_{\mathbf{1}}^{\mathbf{r}}\mathbf{= 1\ 133\ 540\ }\frac{\mathbf{\text{kJ}}}{\mathbf{\text{Mg}}}$

1. Entalpia fizyczna suchego gazu koksowniczego:

$$Q_{2}^{r} = \frac{2}{3} \bullet V_{g} \bullet c_{g}^{0 - t_{g1}} \bullet t_{g1} + \frac{1}{3} \bullet V_{g} \bullet c_{g}^{0 - t_{g2}} \bullet t_{g2}\ \left\lbrack \frac{\text{kJ}}{\text{Mg}} \right\rbrack$$

$V_{g} = \ 327,49\ \frac{m^{3}}{\text{Mg}}$

$c_{g}^{0 - t_{g1}} = 1,663\ \frac{\text{kJ}}{\text{kgK}}$

t_g1 = 690 C

$c_{g}^{0 - t_{g2}} = 1,689\ \frac{\text{kJ}}{\text{kgK}}$

t_g2 = 750 C

$$\mathbf{Q}_{\mathbf{2}}^{\mathbf{r}}\mathbf{= 388799,4\ }\frac{\mathbf{\text{kJ}}}{\mathbf{\text{Mg}}}$$

1. Entalpia fizyczna smoły, benzolu, amoniaku i siarkowodoru zawartych w surowym gazie koksowniczym

   1. Entalpia fizyczna smoły

      Średnia temperatura par smoły, benzolu, amoniaku i siarkowodoru:

t_g1 = 690 C

t_g2 = 750 C $t_{\text{Sm}} = \frac{2}{3} \bullet t_{g1} + \frac{1}{3} \bullet t_{g2}\ \lbrack\rbrack$ t_Sm=710 C

Średnie ciepło właściwe smoły w temperaturze 0-t_Sm:

t_Sm = 710 C $c_{\text{Sm}}^{0 - t_{\text{Sm}}} = 4,187 \bullet \left( 0,305 + 0,000392 \bullet t_{\text{Sm}} \right)\ \left\lbrack \frac{\text{kJ}}{\text{kgK}} \right\rbrack$

$$\mathbf{c}_{\mathbf{\text{Sm}}}^{\mathbf{0 -}\mathbf{t}_{\mathbf{\text{Sm}}}}\mathbf{= 2,442\ }\frac{\mathbf{\text{kJ}}}{\mathbf{\text{kgK}}}$$

Entalpia fizyczna smoły:

$M_{\text{Sm}}^{r} = 34,69\ \frac{\text{kg}}{\text{Mg}}$

$q_{\text{Sm}} = 415\ \frac{\text{kJ}}{\text{kg}}$

$c_{\text{Sm}}^{0 - t_{\text{Sm}}} = 2,442\ \frac{\text{kJ}}{\text{kgK}}$

t_Sm = 710 C $Q_{\text{Sm}}^{r} = M_{\text{Sm}}^{r} \bullet \left( q_{\text{Sm}} + c_{\text{Sm}}^{0 - t_{\text{Sm}}} \bullet t_{\text{Sm}} \right)\left\lbrack \frac{\text{kJ}}{\text{Mg}} \right\rbrack$ $\mathbf{Q}_{\mathbf{\text{Sm}}}^{\mathbf{r}}\mathbf{= 74\ 547,58}\frac{\mathbf{\text{kJ}}}{\mathbf{\text{Mg}}}$

1. Entalpia fizyczna benzolu

   Średnie ciepło właściwe benzolu:

   t_Sm = 710 C

   $M_{B} = 84\frac{\text{kg}}{\text{kmol}}\ $ $c_{B}^{0 - t_{\text{Sm}}} = \frac{4,187 \bullet \left( 20,7 + 0,026 \bullet t_{\text{Sm}} \right)}{M_{B}}\ \left\lbrack \frac{\text{kJ}}{\text{kgK}} \right\rbrack$ $\mathbf{c}_{\mathbf{B}}^{\mathbf{0 -}\mathbf{t}_{\mathbf{\text{Sm}}}}\mathbf{= 1,952\ }\frac{\mathbf{\text{kJ}}}{\mathbf{\text{kgK}}}$

   Entalpia fizyczna benzolu:

   $M_{B}^{r} = 15,19\ \frac{\text{kg}}{\text{Mg}}$

   $q_{B} = 435\ \frac{\text{kJ}}{\text{kg}}\ $

   $c_{B}^{0 - t_{\text{Sm}}} = 1,952\ \frac{\text{kJ}}{\text{kgK}}$

   t_Sm = 710 C $Q_{B}^{r} = M_{B}^{r} \bullet \left( q_{B} + c_{B}^{0 - t_{\text{Sm}}} \bullet t_{\text{Sm}} \right)\ \left\lbrack \frac{\text{kJ}}{\text{Mg}} \right\rbrack$ $\mathbf{Q}_{\mathbf{B}}^{\mathbf{r}}\mathbf{= 27\ 653,76\ }\frac{\mathbf{\text{kJ}}}{\mathbf{\text{Mg}}}$

2. Entalpia fizyczna amoniaku:

   $M_{N}^{r} = 2,45\ \frac{\text{kg}}{\text{Mg}}$

   $c_{\text{NH}_{3}}^{0 - t_{\text{Sm}}} = 2,657\ \frac{\text{kJ}}{\text{kgK}}$

   t_Sm = 710 C $Q_{\text{NH}_{3}}^{r} = M_{\text{NH}_{3}}^{r} \bullet c_{\text{NH}_{3}}^{0 - t_{\text{Sm}}} \bullet t_{\text{Sm}}\ \left\lbrack \frac{\text{kJ}}{\text{Mg}} \right\rbrack$ $\mathbf{Q}_{\mathbf{\text{NH}}_{\mathbf{3}}}^{\mathbf{r}}\mathbf{= 4\ 617,86}\frac{\mathbf{\text{kJ}}}{\mathbf{\text{Mg}}}$

3. Entalpia fizyczna siarkowodoru:

   $M_{S}^{r} = 1,32\ \frac{\text{kg}}{\text{Mg}}$

   $c_{H_{2}S}^{0 - t_{\text{Sm}}} = 1,414\ \frac{\text{kJ}}{\text{kgK}}$

   t_Sm = 710 C $Q_{H_{2}S}^{r} = M_{H_{2}S}^{r} \bullet c_{H_{2}S}^{0 - t_{\text{Sm}}} \bullet t_{\text{Sm}}\ \left\lbrack \frac{\text{kJ}}{Mg} \right\rbrack$ $\mathbf{Q}_{\mathbf{H}_{\mathbf{2}}\mathbf{S}}^{\mathbf{r}}\mathbf{= 1\ 320,56}\frac{\mathbf{\text{kJ}}}{\mathbf{\text{Mg}}}$

   Entalpia sumaryczna:

   $Q_{\text{Sm}}^{r} = 74\ 547,58\frac{\text{kJ}}{\text{Mg}}$

   $Q_{B}^{r} = 27\ 653,76\ \frac{\text{kJ}}{\text{Mg}}$

   $Q_{\text{NH}_{3}}^{r} = 4\ 617,86\frac{\text{kJ}}{\text{Mg}}$

   $Q_{H_{2}S}^{r} = 1\ 320,56\frac{\text{kJ}}{\text{Mg}}$ $Q_{3}^{r} = Q_{\text{Sm}}^{r} + Q_{B}^{r} + Q_{\text{NH}_{3}}^{r} + Q_{H_{2}\text{S\ }}^{r}\ \left\lbrack \frac{\text{kJ}}{\text{Mg}} \right\rbrack$ $\mathbf{Q}_{\mathbf{3}}^{\mathbf{r}}\mathbf{= 108\ 139,8\ }\frac{\mathbf{\text{kJ}}}{\mathbf{\text{Mg}}}$

1. Entalpia pary wodnej zawartej w surowym gazie koksowniczym:

$$Q_{4}^{r} = \left( M_{\left( H_{2}O \right)w}^{r} + M_{O}^{r} \right) \bullet \left\lbrack 2491 + c_{\text{pw}}^{0 - t_{\text{Sm}}} \bullet \left( t_{\text{Sm}} - 100 \right) \right\rbrack\ \left\lbrack \frac{\text{kJ}}{\text{Mg}} \right\rbrack$$

M_(H2O)w^d = 75,72 $\frac{\text{kg}}{\text{Mg}}$

$M_{O}^{r} = 21,97\ \frac{\text{kg}}{\text{Mg}}$

$c_{\text{pw}}^{0 - t_{\text{Sm}}} = 2,046\ \frac{\text{kJ}}{\text{kgK}}$

t_Sm = 710 C

$\mathbf{Q}_{\mathbf{4}}^{\mathbf{r}}\mathbf{= 365\ 258,7\ }\frac{\mathbf{\text{kJ}}}{\mathbf{\text{Mg}}}$

1. Straty ciepła do otoczenia

   Całkowity wsad rzeczywisty do komory:

   $\rho_{w} = 0,75\ \frac{\text{Mg}}{m^{3}}$

   V_U = 38, 29 m³ M_WK^r = ρ_w • V_U [Mg] M_WK^r=28, 72 Mg

   Powierzchnie baterii oddające ciepło do otoczenia

   Całkowita długość komory:

   l_uz = 16, 8 m l = l_uz + 0, 6 [m] l = 17, 4 m

   Podziałka pieca:

   b_sr = 0, 43 m A = b_sr + 0, 7 [m] A = 1, 13 m

   Wysokość całkowita komory:

   h_uz = 5, 3 m h_k = h_uz + 0, 3 [m] h_k=5, 6 m

   Szerokość komory od strony maszynowej:

b_sr = 0, 43 m

z_b = 0, 076 m $b_{m} = b_{sr} - \frac{z_{b}}{2}\ \lbrack m\rbrack$ b_m=0, 39 m

Szerokość komory od strony koksowej:

b_sr = 0, 43 m

z_b = 0, 076 m $b_{k} = b_{sr} + \frac{z_{b}}{2}\ \lbrack m\rbrack$ b_k=0, 47 m

Powierzchnia całkowita otworów zasypowych:

k = 5

F_k = 0, 46 m² F₁ = k • F_k [m²] F₁=2, 3 m²

Powierzchnia sklepienia komory:

b_sr = 0, 43 m

l = 17, 4 m

F₁ = 2, 3 m² F₂ = b_sr • l − F₁ [m²] F₂=5, 18 m²

Powierzchnia całkowita wzierników:

m = 32

F_m = 0, 05 m² F₃ = m • F_m [m²] F₃=1.6 m²

Powierzchnia sklepienia ściany grzewczej:

A = 1, 13 m

b_sr = 0, 43 m

l = 17, 4 m

F₃ = 1.6 m² F₄ = (A−b_sr) • l − F₃ [m²] F₄=10, 58 m²

Powierzchnia ścian czołowych sklepienia:

A = 1, 13 m

h_c = 1, 5 m F₅ = F₁₁ = A • h_c [m²] F₅=F₁₁=1, 70m²

Powierzchnia drzwi od strony maszynowej:

h_k = 5, 6 m

b_m = 0, 39 m F₆ = h_k • b_m [m²] F₆=2, 20 m² 

Powierzchnia drzwi od strony koksowej:

h_k = 5, 6 m

b_k = 0, 47 m F₇ = h_k • b_k [m²] F₇=2, 62 m²

Powierzchnia czołowa ściany grzewczej od strony maszynowej:

A = 1, 13 m

b_m = 0, 39 m

h_k = 5, 6 m F₈ = (A−b_m) • h_k [m²] F₈=4, 13 m²

Powierzchnia czołowa ściany grzewczej od strony koksowej:

A = 1, 13 m

b_k = 0, 47 m

h_k = 5, 6 m F₉ = (A−b_k) • h_k [m²] F₉=3, 71 m²

Powierzchnia czołowa strefy regeneratorów i kanałów skośnych:

A = 1, 13 m

h_r = 4, 5 m F₁₀ = 2 • A • h_r [m²] F₁₀=10, 17 m²

Współczynnik wymiany ciepła przez konwersję:

$W = 4,9\ \frac{m}{s}$ $\alpha_{k} = \left( 5,3 + 3,6 \bullet W \right) \bullet 1,163\ \left\lbrack \frac{W}{m^{2}K} \right\rbrack$ $\mathbf{\alpha}_{\mathbf{k}}\mathbf{= 26,68\ }\frac{\mathbf{W}}{\mathbf{m}^{\mathbf{2}}\mathbf{K}}$

Współczynnik wymiany ciepła przez promieniowanie:

$$\alpha_{r_{i}} = \frac{C_{0} \bullet \varepsilon \bullet \left\lbrack \left( \frac{T_{F}}{100} \right)^{4} - \left( \frac{T_{\text{ot}}}{100} \right)^{4} \right\rbrack}{t_{F} - t_{\text{ot}}}\ \left\lbrack \frac{W}{m^{2}K} \right\rbrack$$

t₁ = 240 C T₁ = 513 K $\mathbf{\alpha}_{\mathbf{r}\mathbf{1}}\mathbf{= 16,62}\mathbf{\ }\frac{\mathbf{W}}{\mathbf{m}^{\mathbf{2}}\mathbf{K}}$

t₂ = 120 C T₂ = 393 K $\mathbf{\alpha}_{\mathbf{r}\mathbf{2}}\mathbf{= 9,88\ }\frac{\mathbf{W}}{\mathbf{m}^{\mathbf{2}}\mathbf{K}}$

t₃ = 210 C T₃ = 483 K $\mathbf{\alpha}_{\mathbf{r}\mathbf{3}}\mathbf{= 14,68\ }\frac{\mathbf{W}}{\mathbf{m}^{\mathbf{2}}\mathbf{K}}$

t₄ = 140 C T₄ = 413 K $\mathbf{\alpha}_{\mathbf{r}\mathbf{4}}\mathbf{= 10,82\ }\frac{\mathbf{W}}{\mathbf{m}^{\mathbf{2}}\mathbf{K}}$

t₅ = 100 C T₅ = 373 K $\mathbf{\alpha}_{\mathbf{r}\mathbf{5}}\mathbf{= 9,01\ }\frac{\mathbf{W}}{\mathbf{m}^{\mathbf{2}}\mathbf{K}}$

t₆ = 160 C T₆ = 433 K $\mathbf{\alpha}_{\mathbf{r}\mathbf{6}}\mathbf{= 11,83\ }\frac{\mathbf{W}}{\mathbf{m}^{\mathbf{2}}\mathbf{K}}$

t₇ = 150 C T₇ = 423 K $\mathbf{\alpha}_{\mathbf{r}\mathbf{7}}\mathbf{= 11,32\ }\frac{\mathbf{W}}{\mathbf{m}^{\mathbf{2}}\mathbf{K}}$

t₈ = 140 C T₈ = 413 K $\mathbf{\alpha}_{\mathbf{r}\mathbf{8}}\mathbf{= 10,82\ }\frac{\mathbf{W}}{\mathbf{m}^{\mathbf{2}}\mathbf{K}}$

t₉ = 120 C T₉ = 393 K $\mathbf{\alpha}_{\mathbf{r}\mathbf{9}}\mathbf{= 9,88\ }\frac{\mathbf{W}}{\mathbf{m}^{\mathbf{2}}\mathbf{K}}$

t₁₀ = 70 C T₁₀ = 343 K $\mathbf{\alpha}_{\mathbf{r}\mathbf{10}}\mathbf{= 7,82\ }\frac{\mathbf{W}}{\mathbf{m}^{\mathbf{2}}\mathbf{K}}$

t₁₁ = 70 C T₁₁ = 343 K $\mathbf{\alpha}_{\mathbf{r}\mathbf{11}}\mathbf{= 7,82\ }\frac{\mathbf{W}}{\mathbf{m}^{\mathbf{2}}\mathbf{K}}$

$$C_{0} = 5,77\ \frac{W}{m^{2}K^{4}}$$

ε = 0, 98

T_ot = 308 K

t_ot = 35 C

Wielkość strumienia cieplnego oddawanego przez poszczególne powierzchnie w ciągu 1 godziny:

$$q_{i} = \left( \alpha_{k} + \alpha_{r_{i}} \right) \bullet \left( t_{F} - t_{\text{ot}} \right) \bullet 3,6\ \left\lbrack \frac{\text{kJ}}{m^{2}h} \right\rbrack$$

t₁ = 240 C $\alpha_{r1} = 16,62\ \frac{W}{m^{2}K}$ $\mathbf{q}_{\mathbf{1}}\mathbf{= 33\ 670,58\ }\frac{\mathbf{\text{kJ}}}{\mathbf{m}^{\mathbf{2}}\mathbf{h}}$

t₂ = 120 C $\alpha_{r2} = 9,88\ \frac{W}{m^{2}K}$ $\mathbf{q}_{\mathbf{2}}\mathbf{= 12\ 635,71\ }\frac{\mathbf{\text{kJ}}}{\mathbf{m}^{\mathbf{2}}\mathbf{h}}$

t₃ = 210 C $\alpha_{r3} = 14,68\ \frac{W}{m^{2}K}$ $\mathbf{q}_{\mathbf{3}}\mathbf{= 27\ 692,52\ }\frac{\mathbf{\text{kJ}}}{\mathbf{m}^{\mathbf{2}}\mathbf{h}}$

t₄ = 140 C $\alpha_{r4} = 10,82\ \frac{W}{m^{2}K}$ $\mathbf{q}_{\mathbf{4}}\mathbf{= 15\ 660,35\ }\frac{\mathbf{\text{kJ}}}{\mathbf{m}^{\mathbf{2}}\mathbf{h}}$

t₅ = 100 C $\alpha_{r5} = 9,01\ \frac{W}{m^{2}K}$ $\mathbf{q}_{\mathbf{5}}\mathbf{= 9\ 764,72\ }\frac{\mathbf{\text{kJ}}}{\mathbf{m}^{\mathbf{2}}\mathbf{h}}$

t₆ = 160 C $\alpha_{r6} = 11,83\ \frac{W}{m^{2}K}$ $\mathbf{q}_{\mathbf{6}}\mathbf{= 18\ 854,48\ }\frac{\mathbf{\text{kJ}}}{\mathbf{m}^{\mathbf{2}}\mathbf{h}}$

t₇ = 150 C $\alpha_{r7} = 11,32\ \frac{W}{m^{2}K}$ $\mathbf{q}_{\mathbf{7}}\mathbf{= 17\ 235,21\ }\frac{\mathbf{\text{kJ}}}{\mathbf{m}^{\mathbf{2}}\mathbf{h}}$

t₈ = 140 C $\alpha_{r8} = 10,82\ \frac{W}{m^{2}K}$ $\mathbf{q}_{\mathbf{8}}\mathbf{= 15\ 660,35\ }\frac{\mathbf{\text{kJ}}}{\mathbf{m}^{\mathbf{2}}\mathbf{h}}$

t₉ = 120 C $\alpha_{r9} = 9,88\ \frac{W}{m^{2}K}$ $\mathbf{q}_{\mathbf{9}}\mathbf{= 12\ 635,71\ }\frac{\mathbf{\text{kJ}}}{\mathbf{m}^{\mathbf{2}}\mathbf{h}}$

t₁₀ = 70 C $\alpha_{r10} = 7,82\ \frac{W}{m^{2}K}$ $\mathbf{q}_{\mathbf{10}}\mathbf{= 5\ 713,55\ }\frac{\mathbf{\text{kJ}}}{\mathbf{m}^{\mathbf{2}}\mathbf{h}}$

t₁₁ = 70 C $\alpha_{r11} = 7,82\ \frac{W}{m^{2}K}$ $\mathbf{q}_{\mathbf{11}}\mathbf{= 5\ 713,55\ }\frac{\mathbf{\text{kJ}}}{\mathbf{m}^{\mathbf{2}}\mathbf{h}}$

$\alpha_{k} = 26,68\ \frac{W}{m^{2}K}$

t_ot = 24 C

Straty ciepła do otoczenia:

$$Q_{7}^{r} = \frac{1,1 \bullet E \bullet t_{c}}{1000 \bullet M_{\text{WK}}^{r}} \bullet \sum_{i}^{}{F_{i} \bullet \left( q_{i} - q_{\text{rs}} \right)}\text{\ \ }\left\lbrack \frac{\text{kJ}}{\text{Mg}} \right\rbrack$$

E = 1000 kg (masa wsadu)

t_c = 19, 3 h

M_WK^r = 28, 72 Mg

$$\mathbf{q}_{\mathbf{\text{rs}}} = 320\ \frac{W}{m^{2}}$$

$$\sum_{i}^{}{F_{i} \bullet \left( q_{i} - q_{\text{rs}} \right) = 618\ 865,2\ \frac{\text{kJ}}{\text{kg\ h}}}$$

$$\mathbf{Q}_{\mathbf{7}}^{\mathbf{r}}\mathbf{= 457\ 542,2\ \ }\frac{\mathbf{\text{kJ}}}{\mathbf{\text{Mg}}}$$

1. Entalpia fizyczna spalin

   Objętość spalin węglowych:

$$V_{s} = \frac{\left( \left\lbrack \text{CO}_{2} \right\rbrack + \left\lbrack \text{CO} \right\rbrack + \left\lbrack H_{2} \right\rbrack + 3 \bullet \left\lbrack \text{CH}_{4} \right\rbrack + \left\lbrack N_{2} \right\rbrack + 4 \bullet \left\lbrack C_{n}H_{m} \right\rbrack \right)}{100} + V_{a} - V_{O} + W_{p}*V_{a}{+ W}_{\text{g\ }}\left\lbrack \frac{m^{3}}{m^{3}} \right\rbrack$$

[CO₂] = 2,6 %

[CO] = 6,0 %

[CH₄] = 26,3 %

[H₂] = 58,5 %

[N₂] = 3,2 %

[C_nH_m] = 2,8 %

$V_{a} = 4,94\ \frac{m^{3}}{m^{3}}$

$V_{O} = 0,927\ \frac{m^{3}}{m^{3}}$

$W_{p} = 0,031\ \frac{m^{3}}{m^{3}}$

$W_{g} = 0,127\ \frac{m^{3}}{m^{3}}$

$\mathbf{V}_{\mathbf{s}}\mathbf{= 5,90\ }\frac{\mathbf{m}^{\mathbf{3}}}{\mathbf{m}^{\mathbf{3}}}$

Objętość pary wodnej:

$$V_{H_{2}O} = \frac{\left( \left\lbrack H_{2} \right\rbrack + 2 \bullet \left\lbrack CH_{4} \right\rbrack + 2 \bullet \left\lbrack C_{n}H_{m} \right\rbrack \right)}{100} + W_{p} \bullet V_{a} + W_{g}\ \left\lbrack \frac{m^{3}}{m^{3}} \right\rbrack$$

[H₂] = 58,5 %

[CH₄] = 26,3 %

[C_nH_m] = 2,8 %

$W_{p} = 0,031\ \frac{m^{3}}{m^{3}}$

$V_{a} = 4,94\ \frac{m^{3}}{m^{3}}$

$W_{g} = 0,127\ \frac{m^{3}}{m^{3}}$

$$\mathbf{V}_{\mathbf{H}_{\mathbf{2}}\mathbf{O}}\mathbf{= 1,45\ }\frac{\mathbf{m}^{\mathbf{3}}}{\mathbf{m}^{\mathbf{3}}}$$

Objętość dwutlenku węgla:

[CO₂] = 2,6 %

[CO] = 6,0 %

[CH₄] = 26,3 %

[C_nH_m] = 2,8 % $V_{CO_{2}} = \frac{\left( \left\lbrack \text{CO}_{2} \right\rbrack + \left\lbrack \text{CO} \right\rbrack + \left\lbrack \text{CH}_{4} \right\rbrack + 2 \bullet \left\lbrack C_{n}H_{m} \right\rbrack \right)}{100}\ \left\lbrack \frac{m^{3}}{m^{3}} \right\rbrack$ $\mathbf{V}_{\mathbf{C}\mathbf{O}_{\mathbf{2}}}\mathbf{= 0,41\ }\frac{\mathbf{m}^{\mathbf{3}}}{\mathbf{m}^{\mathbf{3}}}$

Objętość azotu:

[N₂] = 3,2 %

$V_{a} = 4,94\ \frac{m^{3}}{m^{3}}$ $V_{N_{2}} = \frac{\left\lbrack N_{2} \right\rbrack}{100} + 0,79 \bullet V_{a}\ \left\lbrack \frac{m^{3}}{m^{3}} \right\rbrack$ $\mathbf{V}_{\mathbf{N}_{\mathbf{2}}}\mathbf{= 3,93\ }\frac{\mathbf{m}^{\mathbf{3}}}{\mathbf{m}^{\mathbf{3}}}$

Objętość tlenu:

$V_{a} = 4,94\ \frac{m^{3}}{m^{3}}$

$V_{O} = 0,927\ \frac{m^{3}}{m^{3}}$ $V_{O_{2}} = 0,21 \bullet V_{a} - V_{O}\ \left\lbrack \frac{m^{3}}{m^{3}} \right\rbrack$ $\mathbf{V}_{\mathbf{O}_{\mathbf{2}}}\mathbf{= 0,11\ }\frac{\mathbf{m}^{\mathbf{3}}}{\mathbf{m}^{\mathbf{3}}}$

Udział pary wodnej w spalinach:

$V_{H_{2}O} = 1,45\ \frac{m^{3}}{m^{3}}$

$V_{s} = 5,90\ \frac{m^{3}}{m^{3}}$ $u_{H_{2}O} = \frac{V_{H_{2}O}}{V_{s}} \bullet 100\ \left\lbrack \% \right\rbrack$ u_H2O=24, 54 %

Udział dwutlenku węgla w spalinach:

$V_{CO_{2}} = 0,41\ \frac{m^{3}}{m^{3}}$

$V_{s} = 5,90\ \frac{m^{3}}{m^{3}}$ $u_{\text{CO}_{2}} = \frac{V_{\text{CO}_{2}}}{V_{s}} \bullet 100\ \left\lbrack \% \right\rbrack$ u_CO2=6, 87 %

Udział azotu w spalinach:

$V_{N_{2}} = 3,93\ \frac{m^{3}}{m^{3}}$

$V_{s} = 5,90\ \frac{m^{3}}{m^{3}}$ $u_{N_{2}} = \frac{V_{N_{2}}}{V_{s}} \bullet 100\ \left\lbrack \% \right\rbrack$ u_N2=66, 71 %

Udział tlenu w spalinach:

$V_{O_{2}} = 0,11\ \frac{m^{3}}{m^{3}}$

$V_{s} = 5,90\ \frac{m^{3}}{m^{3}}$ $u_{O_{2}} = \frac{V_{O_{2}}}{V_{s}} \bullet 100\ \left\lbrack \% \right\rbrack$ u_O2=1, 88 %

Średnie ciepło właściwe spalin w zakresie temperatur 0-t_sp

u_H2O = 24, 54 %

u_CO2 = 6, 87 %

u_N2 = 66, 71 %

u_O2 = 1, 88 %

$c_{H_{2}O}^{0 - t_{350}} = 1,5475\ \frac{\text{kJ}}{m^{3}K}$

$c_{\text{CO}_{2}}^{0 - t_{350}} = 1,8985\ \frac{\text{kJ}}{m^{3}K}$

$c_{N_{2}}^{0 - t_{350}} = 1,3145\ \frac{\text{kJ}}{m^{3}K}$

$c_{O_{2}}^{0 - t_{350}} = 1,3695\ \frac{\text{kJ}}{m^{3}K}$ $c_{S}^{0 - t_{\text{sp}}} = \frac{\sum_{i}^{}u_{i} \bullet c_{\text{si}}^{0 - t_{\text{sp}}}}{100}\ \left\lbrack \frac{\text{kJ}}{m^{3}K} \right\rbrack$ $\mathbf{c}_{\mathbf{S}}^{\mathbf{0 -}\mathbf{t}_{\mathbf{\text{sp}}}}\mathbf{= 1,413\ }\frac{\mathbf{\text{kJ}}}{\mathbf{m}^{\mathbf{3}}\mathbf{K}}$

$V_{s} = 5,90\ \frac{m^{3}}{m^{3}}$

$c_{S}^{0 - t_{\text{sp}}} = 1,413\ \frac{\text{kJ}}{m^{3}K}$

t_sp = 350 C $Q_{5}^{'r} = V_{s} \bullet c_{S}^{0 - t_{\text{sp}}} \bullet t_{\text{sp}}\ \left\lbrack \frac{\text{kJ}}{m^{3}} \right\rbrack$ $\mathbf{Q}_{\mathbf{5}}^{\mathbf{'r}}\mathbf{= 2}\mathbf{\ }\mathbf{916\ }\frac{\mathbf{\text{kJ}}}{\mathbf{m}^{\mathbf{3}}}$

Straty ciepła na skutek niezupełnego spalania gazu opałowego pominięto zakładając spalanie zupełne i całkowite.

1. Wyznaczanie ilości gazu do skoksowania 1 Mg mieszanki węglowej „V_x”

   Przychód:

   $Q_{\text{ig}} = 17909,45\frac{\text{kJ}}{m^{3}}$

   $Q_{2}^{'p} = 95,15\frac{\text{kJ}}{m^{3}}$

   $Q_{3}^{'p} = 189,39\ \frac{\text{kJ}}{m^{3}}$

   $Q_{4}^{p} = 29\ 193,6\frac{\text{kJ}}{\text{Mg}}$ P = Q_ig • V_X • +Q₂^′p • V_X + Q₃^′p • V_X + Q₄^p

   Rozchód:

   $Q_{1}^{r} = 1\ 133\ 540\ \frac{\text{kJ}}{\text{Mg}}$

   $Q_{2}^{r} = 388799,4\ \frac{\text{kJ}}{\text{Mg}}$

   $Q_{3}^{r} = 108\ 139,8\ \frac{\text{kJ}}{\text{Mg}}$

   $Q_{4}^{r} = 365\ 258,7\ \frac{\text{kJ}}{\text{Mg}}$

   $Q_{5}^{'r} = 2\ 916\ \frac{\text{kJ}}{\text{Mg}}$

   $Q_{7}^{r} = 457\ 542,2\ \ \frac{\text{kJ}}{\text{Mg}}\backslash t$ R = Q₁^r + Q₂^r + Q₃^r + Q₄^r + Q₅^′p • V_X + Q₇^r

   Przyjmując, że P=R obliczamy V_X

   $V_{X} = \frac{Q_{1}^{r} + Q_{2}^{r} + Q_{3}^{r} + Q_{4}^{r} - Q_{4}^{P} + Q_{7}^{r}}{Q_{\text{ig}} + Q_{2}^{'p} + Q_{3}^{'p} - Q_{5}^{'r}}\ \left\lbrack \frac{m^{3}}{\text{Mg}} \right\rbrack$ $\mathbf{V}_{\mathbf{X}}\mathbf{= 158,67\ }\frac{\mathbf{m}^{\mathbf{3}}}{\mathbf{\text{Mg}}}$

2. Entalpie uwzględniające ilość potrzebnego gazu koksowniczego:

   $Q_{\text{ig}} = 17909,45\frac{\text{kJ}}{m^{3}}$ $\mathbf{Q}_{\mathbf{1}}^{\mathbf{p}}\mathbf{= 2\ 841\ 607\ }\frac{\mathbf{\text{kJ}}}{\mathbf{m}^{\mathbf{3}}}$

   $Q_{2}^{'p} = 95,15\frac{\text{kJ}}{m^{3}}$ $\mathbf{Q}_{\mathbf{2}}^{\mathbf{p}}\mathbf{= 15\ 097,37}\mathbf{\ }\frac{\mathbf{\text{kJ}}}{\mathbf{m}^{\mathbf{3}}}$

   $Q_{3}^{'p} = 189,39\ \frac{\text{kJ}}{m^{3}}$ $\mathbf{Q}_{\mathbf{3}}^{\mathbf{p}}\mathbf{= 30\ 049,25\ \ }\frac{\mathbf{\text{kJ}}}{\mathbf{m}^{\mathbf{3}}}$

   $Q_{5}^{'r} = 2\ 916\ \frac{\text{kJ}}{m^{3}}$ $\mathbf{Q}_{\mathbf{5}}^{\mathbf{r}}\mathbf{= 462\ 667,3\ }\frac{\mathbf{\text{kJ}}}{\mathbf{m}^{\mathbf{3}}}$

   $V_{X} = 158,67\ \frac{m^{3}}{\text{Mg}}$

1. Wskaźnik sprawności cieplnej baterii:

$\sum_{i}^{}Q_{i}^{r} = 2\ 915\ 947\ \frac{\text{kJ}}{\text{Mg}}\ Q_{i}^{r}$

$Q_{5}^{r} = 462\ 667,3\ \frac{\text{kJ}}{m^{3}}$

$Q_{7}^{r} = 457\ 542,2\ \ \frac{\text{kJ}}{\text{Mg}}$ $\eta = \frac{\sum_{i}^{}{Q_{i}^{r} - \left( Q_{5}^{r} + Q_{7}^{r} \right)}}{\sum_{i}^{}Q_{i}^{r}} \bullet 100\ \lbrack\%\rbrack$ η = 68, 44 %

1. Wskaźnik do przeliczania bilansów z odniesienia do 1 Mg mieszanki na odniesienie do baterii koksowniczej i 1 roku:

M_WK^r = 28, 72 Mg

N = 47

t_c = 19, 3 h $\xi = M_{\text{WK}}^{r} \bullet N \bullet \frac{365 \bullet 24}{t_{c}}\ \left\lbrack - \right\rbrack$ ξ=612 575, 4

Tab. 1 Bilans materiałowy procesu koksowania dla jednej baterii koksowniczej w okresie 1 roku.
Przychód
Składnik
Suchy wsad węglowy
Wilgoć wsadu
Suma:

Tab. 2 Bilans cieplny procesu koksowania dla jednej baterii koksowniczej w okresie 1 roku.
Przychód
Składnik
Ciepło ze spalania gazu opałowego
Entalpia fizyczna gazu opałowego
Entalpia fizyczna powietrza do spalania
Entalpia fizyczna wsadu
Suma: