Математическое моделирование цикла тепловой обработки пеностекольной шихты

• Автор: Городов, Роман Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 124 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ПРОИЗВОДСТВА ПЕНОСТЕКЛА

1.1. История создания и современное состояние производства пеностекла в России

1.2. Свойства пеностекла

1.2.1. Пористость

1.2.2. Объемная масса

1.2.3. Прочность

1.2.4. Водопоглощение

1.2.5. Морозостойкость

1.2.6. Теплопроводность

1.2.7. Стойкость к действию высоких температур
1.2.8. Звукопоглощающие свойства
1.2.9. Декоративные свойства
1.2.10. Обрабатываемость пеностекла
1.3. Способы получения пеностекла и основные факторы, влияющие на его конечные свойства
1.4. Сырьевые материалы, применяемые для производства пеностекла
1.4.1. Стекольная шихта
1.4.2. Газообразователи
1.5. Основные процессы, происходящие при образовании пеностекла
1.6. Факторы, сдерживающие развитие производства пеностекла в России...23 ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПЕНОСТЕКОЛЬНОЙ ШИХТЫ
2.1. Определение фракционного состава пеностекольной шихты
2.2. Определение зависимости температуропроводности шихты от температуры за один опыт
2.2.1. Теоретические основы метода

2.2.2. Описание экспериментальной установки
2.2.3. Порядок проведения эксперимента
2.2.4. Обработка результатов эксперимента
2.3. Определение зависимости температуропроводности шихты от температуры методом регулярного режима первого рода
2.3.1. Теоретические основы метода
2.3.2. Описание экспериментальной установки
2.3.3. Порядок проведения эксперимента
2.3.4. Обработка результатов
2.4. Определение зависимости теплоемкости шихты от температуры
2.4.1. Теоретические основы метода
2.4.2. Порядок проведения эксперимента
2.4.3. Обработка результатов
2.5. Выводы
ГЛАВА 3. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И АНАЛИЗ ОСНОВНЫХ ФАКТОРОВ, ВЛИЯЮЩИХ НА НАГРЕВ ШИХТЫ В ПЕЧИ
3.1. Существующая математическая модель нагрева стекольной шихты
3.2. Математическая модель нагрева стекольной шихты с учетом радиационной составляющей подвода тепла
3.2.1. Общая физическая постановка задачи
3.2.2. Математическая модель нагрева шихты с учетом конвективной и радиационной составляющих подвода тепла
3.2.3. Расчет горения природного газа
3.2.3. Определение приведенной степени черноты
3.2.4. Определение скорости движения дымовых газов и коэффициента теплоотдачи от газов к шихте и поверхности формы в зоне нагрева печи
3.2.5. Теплофизические характеристики элементов системы
3.2.6. Численный анализ конвективной и радиационной составляющих подвода тепла к шихте

3.3. Математическая модель нагрева шихты с учетом реальной геометрии системы
3.3.1. Общая физическая постановка задачи
3.3.2. Математическая модель нагрева шихты с учетом подвода тепла к верхней поверхности шихты за счет теплопроводности газа
3.3.3. Математическая модель нагрева шихты с учетом подвода тепла к верхней поверхности шихты за счет конвекции газа
3.3.4. Математическая модель нагрева шихты с учетом подвода тепла к верхней поверхности шихты за счет излучения от внутренних поверхностей формы, не испытывающих прямого контакта с шихтой
3.3.5. Численный анализ механизмов теплопереноса к верхней поверхности шихты
3.4. Анализ влияния крышки формы на подвод тепла к шихте
3.5. Численный анализ температурных полей в шихте на стадии нагрева до температуры спекания по типовым режимам [13, 15-24]
3.6. Оценка эффективности нагрева шихты по регламенту [13, 15-24]
3.6.1. Общая физическая постановка задачи
3.6.2. Математическая модель процессов теплопереноса при образовании пеностекла
3.6.3. Теплофизические характеристики элементов системы
3.6.4. Скорости движения границ процессов спекания и вспенивания
3.6.5. Численный анализ температурных полей в пенообразующей смеси
3.7. Режимы нагрева с выдержкой при постоянной температуре дымовых газов
3.8. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Приложение. Результаты экспериментов по определению зависимости температуропроводности шихты от температуры

— = 0,54 -100% = 0,04%.
а 2 1} /ак
Исходя из полученного результата, можно сделать вывод о том, что в условиях проведенного эксперимента образец можно считать бесконечно длинным и, соответственно, определять зависимость температуропроводности от температуры по формуле (2.8).
2.2.2. Описание экспериментальной установки
Установка, схема которой приведена на рис. 2.3, представляет собой печь сопротивления. Внутри имеется керамическая трубка 9, в которую помещается исследуемый образец 3 (сыпучее вещество). Трубка, на которую намотан нагреватель - нихромовая проволока, помещена в металлический цилиндрический корпус 1, заполненный асбестовым волокном (изоляцией) 8. Печь сопротивления крепится на платформе 6. Нагрев осуществляется электрическим током, который подводится к нагревателю при помощи токовводов. Температура в центре г=0 и на радиусе г=9 мм образца измеряется при помощи отградуированных хромель-алюмелевых термопар 4. Большинство конструктивных элементов камеры (корпус, фланцы и т.д.) изготовлены из нержавеющей стали 12Х18Н10Т.