Автоматизированное проектирование параметров процесса термообработки углеродных материалов во вращающейся печи

• Автор: Ковалева, Мария Александровна
• Шифр специальности: 05.13.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Владикавказ
• Количество страниц: 216 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1 Состояние математического моделирования САПР
процессов термообработки в барабанных вращающихся печах
1.1 Анализ методов математического моделирования и проектирования процессов термообработки в барабанной вращающейся печи
Выводы по главе
Глава 2 Разработка математических моделей для САПР термообработки в барабанной вращающейся печи
2.1 Математические модели факельного сжигания
газообразного топлива
2.2 Математические модели для расчета угловых
коэффициентов излучения
2.3 Математические модели для проектирования
взаимозаменяемости газа и сжиженного топлива
2.4 Комплексная математическая модель термообработки во вращающейся печи барабанного типа
Выводы по главе
Глава 3 Разработка алгоритмов для САПР термообработки в барабанных вращающихся печах
3.1 Алгоритмы для проектирования факельного сжигания газообразного топлива
3.2 Машинно-ориентированные алгоритмы расчёта
коэффициентов излучения и коэффициентов радиационного теплообмена
3.3 Алгоритм решения моделей комплекса «Прокаливание нефтяного кокса во вращающейся печи»
Выводы по главе

Глава 4 Эксплуатация алгоритмов для САПР процессов термообработки сыпучих материалов в барабанной вращающейся печи
4.1 Проектирование технологии процесса термообработки углеродных материалов в барабанной вращающейся печи
4.2 Проектирование взаимозаменяемости природного газа
на сжиженный для горелок различного типа
4.3 Определение оптимальных параметров процесса 78 прокалки углеродных материалов в барабанной вращающейся печи
Выводы по главе 4
Глава 5 Применение разработанных методов проектирования
для аналогичных тепловых процессов в горной 84 промышленности
5.1 Исследование распространения температурного поля напряжений от действия отрицательной температуры среды, наличие «льда» в трещинах, поверхностного слоя 85 пород
5.2 Исследование тепловой модели промерзания массива в
системе «воздух - массив»
5.3 Температурное поле поверхности массива в осенне-зимний период
5.4 Определение теплофизических свойств при различных тепловых режимах
Вывод по главе 5
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность проблемы. Производство спецсталей, цветных металлов, производство твердых сплавов, химическое производство, полупроводниковая промышленность, атомная энергетика, космическая техника, - все эти отрасли являются возрастающими потребителями материалов на основе углерода.
Эффективными направлениями решения задачи увеличения выпуска продукции следует считать совершенствование системы планирования и управления на основе применения экономико-математических методов, использования персональных компьютеров, разработкой систем автоматизированного проектирования. В настоящее время уровень развития вычислительной техники и научных исследований по технологии электродного производства позволяет синтезировать и решать сложные высокоинформативные математические модели технологических процессов, совершенствовать алгоритмы и методы их решения с целью анализа проектных решений, включая конструкторские и технологические решения в САПР.
Одной из основных технологических операций в производстве электродной продукции является процесс прокалки углеродного материала при высокой температуре. Из всех известных в настоящее время технологических агрегатов для прокаливания кокса наиболее распространены в промышленности трубчатые вращающиеся печи, которые характеризуются наименьшей стоимостью, простотой обслуживания, высокой производительностью, требуют минимальных затрат на обслуживание.
Создание высокоэффективной САПР возможно лишь на основе достаточно полного изучения свойств объекта проектирования, его характеристик, закономерностей процесса. Процесс в таких печах характеризуется сочетанием комплекса элементарных процессов: всех

должны быть обеспечены резервным топливом. Традиционно для этой цели использовали мазут, однако трудности, связанные с применением этого вида топлива, заставляют искать возможность использования альтернативного резервного топлива. Одним из таких вариантов может быть применение сжиженных углеводородных газов (СУГ), что позволит существенно упростить эксплуатацию действующего оборудования котельных, улучшить условия труда и обеспечить быстрый и простой переход с природного газа на СУГ.
Процессы теплообмена играют важную роль в различных областях современной техники и технологии. Успешное решение задач совершенствования действующих и создания новых высокотемпературных систем зависит от наличия методов расчета, позволяющих учитывать основные особенности протекающих процессов и определять характеристики не только суммарного, но и локального теплообмена, так же необходимо изучение влияния различных воздействий на ход протекающих в них тепловых процессов. Одним из факторов, объясняющих большое значение теплового излучения, является вид зависимости энергии излучения от температуры. В случае теплопроводности и конвекции перенос энергии между двумя участками зависит о разности температур этих участков приблизительно в первой степени. Перенос энергии тепловым излучением зависит от разности абсолютных температур отдельных тел. Поэтому вклад излучения в теплообмене в сложных химико-технологических системах становится весьма значительным.
Актуальны проблемы комплексного исследования переноса тепла экспериментально-теоретическим путем, позволяющим существенно снизить материалоемкость и энергоемкость технологического процесса за счет интенсификации процесса теплообмена.