Научные основы повышения эффективности работы печных агрегатов

• Автор: Парамонов, Александр Михайлович
• Шифр специальности: 05.14.04
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Б.м.
• Количество страниц: 341 с. : ил.

Введение.

1. Состояние проблемы, цель и задачи исследования

1.1. Оценка актуальности проблемы повышения эффективсти работы нагревательных печей с камерным температурным режимом
1.2. Совершенствование тепловой работы и конструкции пламенных нагревательных печей.

1.3. Цель и задачи работы.

2. Анализ методов расчета и технических решений по повышению

эффективности работы нагревательных печей, применяемых в процессе нагрева металла под обработку давлением

2.1. Методы расчета пламенных нагревательных печей

2.2. Повышение эффективности использования топлива в печах

2.3. Интенсификация тепловой работы и нарева металла в нагревательных печах

2.4. Оптимизация тепловых и температурных режимов нагревательных печах

3. Теоретические основы исследования пламенных печных агрегатов на оптимальные показатели их работы.
3.1. Основные положения оптимизации пламенных нагревательных печей
3.2. Методологические основы построения алгоритма расчета оптимальных параметров печных агрегатов
3.3. Определение величины дисконтированных затрат при оптимизации печных агрегатов.
4. Методы и алгоритмы частной оптимизации параметров теплового режима и конструкции пламенных нагревательных печей
4.1. Определение оптимальной степени рекуперации теплоты уходя
щих из рабочего пространства печи продуктов сгорания топлива .
4.2. Оптимизация подогрева мазута при использовании его в качестве топлива в нагревательных печах.
4.3. Оптимизация параметров футеровки нагревательных печей
4.4. Определение оптимальной степени использования низкопотенциальной теплоты уходящих дымовых газов после нагревательных печей
5. Комплексная оптимизация пламенных печных агрегатов с камерных режимом нагрева металла
5.1. Оптимизация нагревательных печей при нагреве термически тонких тел
5.2. Оптимизация нагревательных печей при нагреве термически массивных тел.
5.3. Алгоритмы расчета оптимальных параметров печных агрегатов
при нагреве термически тонких и массивных тел
6. Анализ применения разработанного метода комплексной оптимизации пламенных печных агрегатов с камерным режимом нагрева металла
6.1. Сравнительная эффективность работы печных агрегатов с оптимальными техникоэкономическими параметрами
6.2. Влияние исходной информации и исходных данных на значения оптимальных параметров печных агрегатов
6.3. Экспериментальные исследования работы печных агрегатов с оптимальными параметрами.
7. Оценка техникоэкономического эффекта и экологичности раз
работанных решений.
7.1. Техникоэкономическая эффективность от использования разработок при реконструкции печных агрегатов с камерным режимом нагрева металла
7.1.1. Методика расчета и результаты определения экономической эф
фективности от внедрения разработок при реконструкции нагревательной печи
7.1.2. Методика расчета и результаты определения экономической эффективности при оптимальном использовании низкопотенциальной теплоты дымовых газов после рекуператора нагревательной печи
7.2. Оценка воздействия пламенных нагревательных печей на окружающую среду при работе с оптимальными техникоэкономическими параметрами
7.2.1. Методика расчета вредных выбросов в воздушную атмосферу .
7.2.2. Расчет количества оксидов азота, серы и углерода, выбрасываемых в воздушную атмосферу с дымовыми газами
Основные выводы и результаты работы.
Список использованных источников


Конвективный перенос тепла в высокотемпературных пламенных печах влияет на теплоотдачу к нагреваемому материалу косвенно, в результате воздействия на формирование температурного поля в газовом потоке, на которое также влияет и тепловыделение, обусловленное горением. Математическая модель внешнего теплообмена должна включать в себя, в принципе, помимо описания совместного радиационноконвективною переноса тепла называемого сложным теплообменом, математическое описание турбулентного движения газов и горения в турбулентном потоке. Однако последняя задача сама по себе уже связана с чрезвычайно большими трудностями. Такие модели в настоящее время только создаются, при этом описание турбулентного потока с горением базируется, как правило, на современных полуэмпирических моделях турбулентности. Обычно же движение газов и выгорание топлива описывают с помощью весьма упрощенных, часто эмпирических методов. Дальнейшее развитие теории печей и точности их теплотехнических расчетов основывается на совместном расчете внешнего и внутреннего теплообмена, то есть на решении сопряженной задачи теплообмена. Совместное решение сопряженной задачи с уравнением теплового баланса однозначно связывает между собой температуру теплоносителя и расход энергии. Рассмотрению сопряженной задачи теплообмена посвящены работы ,. Зональный метод дискретной аппроксимации интегральных уравнений радиационного внешнего теплообмена учитывает конвективную составляющую передачи тепла. Стационарное состояние для печей непрерывного действия. Двухмерная постановка задачи для излучения в печах непрерывного действия. Упрощенное описание условий теплообмена серая изотропная газовая среда, серые диффузные поверхности, однородные нагреваемые изделия простой формы. Принятые допущения позволяют просто, наглядно показать принципы разработки проектных математических моделей различного типа, не снижая адекватности моделей. Понятие адекватности модели исследуемому объекту является центральным в методологии математического моделирования. Модель считается адекватной, если она с заданной точностью отображает свойства объекта, существенные для цели исследования. Таким образом, в модели должны воспроизводиться не все особенности функционирования реального объекта, а лишь наиболее важные, учет которых необходим для решения поставленной задачи. Выбор уровня детализации определяется одним из принципов системного подхода модель должна быть настолько сложной, насколько это необходимо для достижения поставленной цели. Таким образом, один из главных этапов построения математической модели заключается в максимально возможном упрощении описания изучаемого объекта. Одной из наиболее важных задач при проектировании и эксплуатации нагревательных печей является определение основных размеров рабочего пространства в зависимости от заданной производительности, либо, наоборот, нахождение возможной производительности при заданных размерах рабочего пространства. Основным фактором, определяющим производительности нагревательных печей, является время нагрева, величина которого позволяет рассчитать основные размеры печи. Решение задачи нагрева термически тонких тел при теплопередаче только излучением получено в работах ,. Известны также работы по исследованию нагрева тонких тел . Разработке методики расчета нагрева термически массивных тел при лучистом теплообмене на основе метода Тихонова А. Н. посвящены работы Соколова В. Н. . Иванцов Г. П.предложил методику расчета нагрева массивных тел при радиационном теплообмене, согласно которой изменение теплового потока на поверхности представляется в виде ступенчатой функции, изменяющей свое значение дискретно . В предложен упрощенный метод расчета нагрева массивных тел, заключающийся в использовании формулы для тонких тел. В разработан метод расчета нагрева массивных тел на основе применения метода конечных разностей и сравнительного анализа условий нагрева тонких и массивных тел. Формула для продолжительности нагрева массивных тел получена в виде выражения для тонкого тела с поправкой, учитывающей массивность тела. Сравнение различных способов расчета продолжительности нагрева до заданной среднеобъемной температуры и оценка их точности проведено в работе .