Совершенствование тепловой работы туннельных печей для обжига керамических изделий

• Автор: Ракутина, Дарья Валериевна
• Шифр специальности: 05.14.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Иваново
• Количество страниц: 191 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

1. МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕПЛОВОЙ РАБОТЫ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПЕЧЕЙ АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР

1.1. Особенности процесса обжига керамических изделий

1.2. Моделирование внутреннего теплообмена

1.3. Моделирование внешнего теплообмена

1.3.1. Методы решения задач радиационного теплообмена

в промышленных печах

1.3.2. Методы решения задач конвективного теплообмена

в промышленных печах

1.3.3. Методы расиста радиационноконвективного

теплообмена в печах

1.4. Пакеты прикладных программ, используемые
для решения теплотехнических задач
1.5. Математическое моделирование тепловой работы
промышленных печей
1.6. Выводы и задачи исследования
2. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ МЕТОДОВ РЕШЕНИЯ МНОГОМЕРНЫХ ЗАДАЧ ТЕОРИИ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ
2.1. Применение метода Либмана для решения многомерных
задач внутреннего теплообмена
2.2. Применение метода дробных шагов для решения многомерных
задач внутреннего теплообмена
2.3. Оценка эффективности метода дробных шагов и метода Либмана
2.4. Выводы по главе 2
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОВОЙ РАБОТЫ ТУННЕЛЬНЫХ ПЕЧЕЙ И СУШИЛ
3.1. Экспериментальное исследование туннельной
электрической печи ЗАО ИСМА
3.1.1. Общая характеристика туннельной электрической
печи и технология обжига
3.1.2. Результаты экспериментального исследования
тепловой работы туннельной электрической печи
3.2. Экспериментальное исследование туннельных
печей и сушил ОАО Ивстройкерамика
3.2.1. Общая характеристика туннельных печей и сушил
3.2.2. Технология сушки и обжига керамического кирпича
3.2.3. Исследование качества керамического кирпича
после сушки и обжига по технологии фирмы
3.2.4. Результаты экспериментального исследования режима
работы туннельных сушил фирмы
3.2.4.1. Исследование изменения температуры и
влажности сушильного агента
3.2.4.2. Исследование изменения температуры и влажности кирпичасырца в процессе сушки 1 3 2.4.3. Результаты внедрения рекомендаций
по совершенствованию процесса сушки
3.2.5. Результаты экспериментального исследования
тепловой работы туннельной печи фирмы
3.3. Выводы по главе 3
4. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ТЕПЛОВОЙ РАБОТЫ ТУННЕЛЬНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПЕЧИ ДЛЯ ОБЖИГА АБРАЗИВНЫХ ИЗДЕЛИЙ
4.1. Решение задачи внешнего теплообмена
4.1.1. Расчет угловых коэффициентов излучения
4.1.2. Расчет радиационного теплообмена
4.2. Решение задачи внутреннего теплообмена
4.2.1. Математическая постановка задачи
4.2.2. Метод решения и алгоритм расчета
4.3. Алгоритм реализации математической модели
4.4. Результаты вычислительных экспериментов
и проверка их достоверности
4.4.1. Проверка адекватности математической модели
4.4.2. Исследование температурного режима
обжига абразивных изделий
4.5. Разработка рекомендаций по совершенствованию
тепловой работы туннельной электрической печи
4.5.1. Рекомендации по совершенствованию режимов
обжига абразивных изделий
4.5.2. Рекомендации по использованию вторичных энергоресурсов
4.6. Выводы по главе 4
5. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ТЕПЛОВОЙ РАБОТЫ ТУННЕЛЬНОЙ ГАЗОВОЙ ПЕЧИ ДЛЯ ОБЖИГА КЕРАМИЧЕСКОГО КИРПИЧА
5.1. Решение задачи внешнего теплообмена
5.1.1. Расчет обобщенных угловых коэффициентов излучения
5.1.2. Расчет радиационноконвективного теплообмена
5.2. Решение задачи внутреннего теплообмена
5.2.1. Математическая постановка задачи
5.2.2. Метод решения и алгоритм расчета
5.3. Алгоритм реализации математической модели
5.4. Проверка адекватности математической модели
5.5. Рекомендации по совершенствованию тепловой работы
туннельной газовой печи
5.6. Выводы по главе 5
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Недостатком данного метода является необходимость выполнения очень большого количества операций, особенно для двумерных и трехмерных задач. Численно аналитические методы представляют собой комбинацию аналитического и численного методов, при использовании которых решение получают в форме бесконечного ряда, а значение температур находят в дискретных точках сетки. К численноаналитическим методам относят метод дискретного удовлетворения краевых условий ДУКУ, предложенный Л. А. Бровкиным и Л. С. Крыловой , , . Некоторые авторы к численно аналитическим методам относят и приближенные аналитические методы , , и, наоборот, к приближенным аналитическим относят численно аналитические методы 8,9. Основными недостатками численноаналитических методов являются ограниченная точность и не универсальность. Достоинство методов этой группы заключается в том, что они позволяют получать приближения к точным решениям краевой задачи, что сокращает время расчета. К экспериментальным методам решения краевой задачи теории теплопроводности относятся метод теории подобия и метод аналогий. При использовании теории подобия температурное поле и тепловые потоки находят экспериментально на модели, которая воспроизводит процесс той же физической природы. По методу аналогий процессы тепломассообмена изучаются на моделях другой физической природы. Наибольшее распространение в этой области получило электрическое моделирование, основанное на формальном сходстве дифференциального уравнения теплопроводности с уравнением электропроводности. На основе выше сказанного можно сделать вывод, что численные методы решения задачи внутреннего теплообмена являются наиболее универсальными. Они позволяют решать многомерные нелинейные задачи теории теплопроводности. Однако при использовании численных методов возникает проблема разработки эффективных алгоритмов, позволяющих получить решение с заданной точностью при минимальном объеме вычислений. С развитием вычислительной техники задача повышения эффективности расчетных схем не становится менее актуальной. Напротив, увеличение производительности и оперативной памяти современных компьютеров создает возможности для уточнения постановки задачи и построения все более детальных моделей, учитывающих дополнительные факторы, которыми ранее пренебрегали. Исследованию и совершенствованию численных методов расчета процессов теплообмена посвящены работы . Для количественной оценки эффективности разностных схем В. Б суммарное количество итераций за время расчета для итерационных разностных схем. Термином внешний теплообмен обозначают процессы переноса тепла, происходящие в рабочем пространстве печи и приводящие к поступлению тепла на поверхность надеваемого материала или к отводу тепла от этой поверхности в случае охлаждения 4. Математическое моделирование внешнего теплообмена основано на расчете радиационного и конвективного теплообмена. В электрических печах с диатермичной средой основным видом теплопереноса является радиационный теплообмен. Математическое описание процесса радиационного теплообмена строится на базе интегральных уравнений Фредгольма второго рода, составленных для плотности потоков того или иного вида излучения собственного, результирующего или эффективного . Точное аналитическое решение системы уравнений, описывающих радиационный теплообмен, возможно только для самых простейших случаев . Для решения задачи радиационного теплообмена в наиболее общей физической постановке используют эмпирические и теоретические методы. В работе представлен подробный обзор эмпирических методов расчета радиационного теплообмена метода аналогий и метода теории подобия. Теоретические методы расчета процессов радиационного теплообмена можно разделить на три группы методы, основанные на приближенном решении уравнения переноса излучения, стохастические методы и приближенные методы. Методы, основанные на приближенном решении уравнения переноса излучения, в настоящее время не нашли применения в технических задачах. Стохастическая теория переноса излучения и лучистого теплообмена, основанная на законе сохранения вероятностей, разработана Ю. А. Суриковым .