Исследование теплообмена и разработка методики теплового расчета плотного слоя скрапа

• Автор: Синицын, Николай Николаевич
• Шифр специальности: 05.14.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Череповец
• Количество страниц: 133 с.

Содержание
ВВЕДЕНИЕ

1.СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Нагрев неподвижного слоя кусковых материалов

1.2. Гидродинамика и теплообмен в подвижном плотном слое

1.3. Нагрев неподвижного слоя кусковых материалов

потоками газов

1.4. Расчет полифракционного плотного слоя кусковых материалов

1.4.1. Расчет двухфракционного слоя

1.4.2. Расчет охлаждения слоя при наличии крупных кусков

1.5. Расчет температурных полей внутри кусков

1.6. Выводы по главе и постановка задачи исследования
2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕПЛОВЫХ И АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ШАХТЕ ПЕЧИ
С ПЛОТНЫМ НЕПОДВИЖНЫМ СЛОЕМ
2.1. Математическая модель нагрева неограниченного цилиндра
2.2. Математическая модель прогрева шара
2.3. Математическая модель прогрева двухслойного бесконечного цилиндра с учетом фазовых переходов
2.4. Математическая модель прогрева обрези листового проката, спрессованного в форме параллелепипеда, с учетом фазовых переходов
2.5. Математическая модель аэродинамических процессов
в шахте с неподвижным плотным слоем
2.6. Выводы по главе
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОГРЕВА ОДИНОЧНЫХ ЧАСТИЦ С УЧЕТОМ ФАЗОВЫХ ПЕРЕХОДОВ
3.1. Экспериментальное исследование температурного поля цилиндра при омывании газовым потоком с учетом фазовых переходов
3.2. Полученные результаты и их анализ
3.3. Прогрев диспергированных образцов и анализ данных
3.4. Выводы по главе
4. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОГРЕВА СКРАПА С УЧЕТОМ ТАЯНИЯ ЛЬДА
4.1. Прогрев кусков скрапа цилиндрической формы
с учетом таяния льда по опытам на стенде
4.2. Прогрев пакетов, спрессованных из листовой обрези,
с учетом таяния льда
4.3. Исследование прогрева тел, содержащих лед в устройствах
подогрева скрапа шахта печи Фукс
4.4. Выводы по главе
5. РАЗРАБОТКА ОПЫТНОПРОМЫШЛЕННОЙ УСТАНОВКИ ДЛЯ ПРОГРЕВА СКРАПА И УДАЛЕНИЯ ЛЬДА ИЗ СЛОЯ
5.1. Технология предварительного подогрева скрапа
для конвертерного производства
5.2. Описание программы расчета одиночных тел
в плотном неподвижном слое скрапа
5.3. Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


На ОАО «Северсталь» имели место взрывы конвертеров после заливки скрапа жидким чугуном в зимний период. Поэтому возникла необходимость более точного расчета времени прогрева скрапа перед подачей его в конвертер и заливкой жидким чугуном. В связи с этим ставится задача разработать методику расчета нагрева скрапа, содержащего лед, и разработать мероприятия, обеспечивающие безопасную работу технических устройств с подогревом скрапа. Методы исследовании. Работа выполнена на основе комплексных лабораторных и теоретических исследований с использованием результатов математического регулирования на ЭВМ. Научная новизна. Разработана математическая модель прогрева тела в форме трубы, содержащей лед, с учетом фазовых переходов. Разработана математическая модель прогрева тела, спрессованного из листовой обрезки и содержащего лед, с учетом его таяния. Разработана методика расчета прогрева тел в форме цилиндра и шара, спрессованного из листовой обрези, содержащих лед, с учетом фазовых переходов. Экспериментально определена продолжительность таяния льда в трубе, содержащей лед, и теле, выполненном в форме цилиндра, содержащего параллельные металлические пластинки, заполненные льдом. В результате математического моделирования с учетом данных, полученных на экспериментальной установке, проведена адаптация математической модели. Получена зависимость времени прогрева от характеристик в прогреваемом слое скрапа. Практическая значимость. Создана универсальная экспериментальная установка, позволяющая исследовать прогрев одиночных тел, содержащих лед. Определен диапазон размеров тел, содержащих лед, при котором возможно их нагревание до полного расплавления льда, ограниченное временем основного технологического процесса. Разработана опытно-промышленная установка для предварительного нагрева скрапа, обеспечивающая повышение производительности годного продукта. Разработана инженерная методика расчета предварительного нагрева слоя скрапа, содержащего куски со льдом. Разработаны рекомендации для предварительного подогрева скрапа в существующем процессе. Реализация работы. Разработанные рекомендации по совершенствованию технологии подогрева скрапа переданы специалистам КП ОАО “Северсталь” для внедрения. На основе математической модели разрабатывается компьютерный тренажер для обучения студентов ВУЗов и производственного персонала. Достоверность научных положений и выводов подтверждена результатами проведенных экспериментов и опытными данными других авторов. Апробация работы и публикации. Результаты исследований и основные положения диссертации докладывались и обсуждались на III Международной научно-технической конференции “Повышение эффективности теплообменных процессов и систем” (Вологда, г. Первой общероссийской научно-технической конференции “Вузовская наука - региону” (Вологда, г. IV Международной научно-технической конференции, посвященной 0-летию академика И. П. Бардина “Прогрессивные процессы и оборудование металлургического производства” (Череповец, г. IV Межвузовской конференции молодых ученых (Череповец, г. Северсталь - пути к совершенствованию” (Череповец, г. По теме диссертации опубликовано 8 работ. Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы из наименований и приложения. Объем диссертации 3 страниц текста, из них 7 страниц приложений, рисунков. Задачи работы. Разработать математическое описание тепломассообменных процессов, происходящих при обработке скрапа, содержащего лед, горячими парами. На основе математического описания создать компьютерную модель процессов нагрева куска скрапа, содержащего лед. С учетом полученных экспериментальных данных провести адаптацию математического описания процесса нагрева кусков скрапа, содержащего лед. Разработать методику расчета прогрева кусков скрапа, содержащих лед, в неподвижном плотном слое. Разработать рекомендации по совершенствованию технологии предварительного нагрева скрапа в плотном неподвижном слое для конвертерного производства ОАО “Северсталь”.