Моделирование явлений переноса и физико-химических превращений с целью усовершенствования технологического процесса в печи сопротивления для получения стекломассы

• Автор: Красавин, Алексей Владимирович
• Шифр специальности: 05.17.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 170 с. : ил.

Содержание
ВВЕДЕНИЕ

1 ГЛАВА 1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1 Классификация стекловаренных печей.

1.2 Основные этапы стекловарения.

1.3 Оценка эффективности работы оборудования

1.4 Структура потока в печах для производства стекломассы.

1.5 Современные представления о физикохимических превращениях в

стекловаренных печах.

1.6 Износ ОГНЕУПОРНЫХ стен печи.

1.7 Основные выводы из литературного обзора. Формулировка задачи

исследования.
ГЛАВА 2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
2.1 Метод исследования
2.2 Экспериментальная установка.
2.3 Методика исследования.
ГЛАВА 3 РЕЗУЛЬТАТЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА НА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ УСТАНОВКЕ
ф 3.1 Тестовые измерения
3.2 Влияние условий подвода энергии.
3.3 Конструктивные параметры печи.
3.4 Превращения в реакторе стекловаренной печи.
ГЛАВА 4 ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПО МОДЕРНИЗАЦИИ .
4.1 Анализ износостойкости кладки действующей печи.
4.2 Конструктивные решения.
4.3 Технологические рекомендации.
4.4 Результаты внедрения.
ВЫВОДЫ .
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Кроме распределения скоростей внутри варочного бассейна существенным фактором эффективности является распределение времени пребывания элементарного объёма стекломассы внутри варочного бассейна. Чем более однородно это распределение, тем более однородно будет стекло на выработке, тем выше качество изделий, независимо от их назначения -оконное стекло, или тарное. Значение времени пребывания в варочном бассейне с определёнными геометрическими характеристиками определяется распределением скоростей внутри бассейна, направлением этих скоростей, структурой потоков, -словом, гидродинамической картиной движения расплава внутри бассейна. Л чмти. AJa. Ллтста каасям. Э //, - аиоэта стол «та* . II, — то же. Tfvr. Рис. Схема теплообмена и движения потоков стекломассы в пламенной стекловаренной печи бет протока |5]. Рис. Схема движения потоков стекломассы в пламенной стекловаренной печи с протоком при различных степенях покрытия теркала шихтой ]. На рисунках хорошо видны основные потоки внутри варочного бассейна пламенной печи. Причинами движения стекломассы являются: разность температур вдоль ванны и в поперечном сечении бассейна; разность плотностей шихты и стекломассы, очищенной и не вполне проваренной; загрузка шихты и отбор стекломассы из печи. Характер потоков зависит от распределения температур в печи, конструкции бассейна и пламенною пространства, количества вырабатываемой стекломассы и свойств стекломассы. Поэтому потоки следует рассматривать в совокупности с конкретной конструкцией и режимом печи [4,5,,]. Наиболее распространённым в литературе является мнение, что потоки внутри варочного бассейна пламенной печи разделяются на два цикла -выработочный и загрузочный, причём названия соответствуют содержанию. Более того, выделяют также зону непосредственно варки, и зону осветления, полагая, что стекломасса проваривается полностью, проходя путь по загрузочному циклу, а, переходя в выработочный, она лишь осветляется. Выделяют также место встречи двух циклов, зону максимальных температур - «квельпункт». На положение квельпункга влияют те же факторы, что и на гидродинамическую обстановку в бассейне, и, собственно сам квельпункт может служить точкой определяющей характер гидродинамической обстановки внутри бассейна. Рис. Распределение температуры по глубине варочного бассейна пламенной печи. Распределение температур внутри бассейна (рис. Можно говорить о том, что распределение температур определяется тепловым балансом печи, если принимать в расчёт все виды переноса тепла от расплава к стенке, - и теплопроводность, и излучение, и конвекцию. Кроме того, нельзя не учитывать способ подвода теплоты к расплаву. Также распределение скоростей - гидродинамическая обстановка внутри бассейна также зависит от способа подвода тепла к расплаву. Поэтому стоит особо подчеркнуть, что приведённые зависимости справедливы лишь для пламенных печей по той простой причине, что в пламенных печах нагрев расплава осуществляется сверху, посредством излучения от факела горелки к 0-'К-т поверхности зеркала. В электрических печах сопротивления, (а в этой работе мы будем рассматривать только такие печи), тепло выделяется непосредственно в объёме расплава. Согласно закону Джоуля - Ленца выделяющееся тепло прямо пропорционально и сопротивлению среды, и квадрату приложенной силы тока. При пропускании тока через расплав выделяется тепло во всём объёме бассейна. Количество выделяющейся теплоты зависит от удельного сопротивления стекломассы, а, следовательно, от температуры. Получаем сложную зависимость распределения температуры, с положительной обратной связью - температура - сила тока - выделяющаяся теплота -температура. Получается, что кроме общих описанных факторов, влияющих на распределение температур для пламенных печей, в электрических печах появляется ещё один фактор - проводимость среды. Отсюда можно сделать вывод о том, что распределение температуры внутри бассейна электрической печи отличается от распределения температуры внутри пламенной печи и может совпадать лишь в отдельных частных случаях. Приведём на рис.