3.0.1 Energibehov i material
Hur mycket energi behöver egentligen ”matas in i” ett stålämne för att det skall bli varmt?
Det beror förstås på hur mycket stål som skall värmas och till vilken temperatur värmningen skall ske.
I diagrammet (Figur 15) kan man avläsa den ungefärliga energimängd som ett ton järn eller stål innehåller vid olika temperaturer. (Den exakta energimängden beror av stålets sammansättning). ”Hacken” i kurvan beror på att olika omvandlingar äger rum i stålet vid olika temperaturer. Vid cirka 1600°C smälter stålet, och därför ökar energiinnehållet kraftigt med stigande temperatur.
Kurvan visar till exempel att ett ton stål måste uppta cirka 190 kWh energi för att värmas till 1000°C.
I en verklig ugn tillförs energi i form av bränsle eller elenergi. I alla ugnar finns det förluster som gör att endast en del av den tillförda energin kommer stålet tillgodo. Förlusterna beror på att varma avgaser lämnar ugnen, att energi går ut genom ugnsväggarna, att kylvatten bortför värme et cetera.
Om förlusterna i en ugn uppgår till hälften av energin i det tillförda bränslet måste alltså 190 + 190 = 380 kWh tillföras för att värma ett ton stål till 1000°C, enligt exemplet ovan.
Hur mycket bränsle motsvarar 190 kWh värme?
Energin som finns i 1 ton stål vid 1000°C är 190 kWh värme. Samma energimängd finns i följande bränslemängder:
Obs: De ovan angivna bränslemängderna kan aldrig uppnås i verkliga ugnar. Verkliga förbrukningar ligger avsevärt högre, vanligen 2-5 gånger.
Går det åt mycket energi för att värma stål i jämförelse med att värma andra ämnen?
I tabellen nedan anges hur många kWh som behöver tillföras till 1 ton av olika material för att värma upp dessa 1°C vid rumstemperatur.
Vatten upptar således nio gånger så mycket energi som stål (vid temperaturer under 100°C)! Detta faktum, att vatten kan lagra energi så bra, gör det speciellt lämpligt att använda i värmesystem, energilager et cetera.