Вплив теплоізоляції футерівки на теплообмін обертових апаратів
DOI:
https://doi.org/10.20535/2617-9741.2.2022.260342Ключові слова:
обертова піч, тепловий опір, футерівка, вогнетрив, теплоізоляціяАнотація
На прикладі обертової печі 4x60м розглядається питання підвищення теплового опору футерівки шляхом використання фасонного вогнетриву і встановлення в утворені комірки теплоізоляційного матеріалу, що зменшує втрат тепла через корпус, масу футерівки та печі в цілому і підвищити ефективність передачі тепла матеріалу. Розроблена математична модель, програмне забезпечення та виконані числові розрахунки які дозволяють визначити температурні поля в футерівці з теплоізоляційним елементом та обґрунтований вибір відповідного теплоізоляційного волокнистого матеріалу.
Визначено, що теплові втрати через корпус печі в навколишнє середовище зменшуються на 18–24%. За рахунок підвищення теплового опору футерівки можливо інтенсифікувати процес передачі тепла матеріалу на 1.5-8% безпосередньо в робочому об’ємі. Наявність комірок з додатковою теплоізоляцією сприяє виникненню теплових пульсацій, що мають осцилюючий характер та позитивно впливають на інтенсифікацію - та масообмінних процесів, що в загальному випадку сприяє підвищенню продуктивності теплового агрегату. Суттєвою перевагою вказаного рішення є той фактор, що підвищення енергоефективності печі не вимагає додаткових витрат палива, підвищення температури або збільшення ентальпії продуктів горіння.
Результати розрахунку приведені в електронному додатку до статті у вигляді відео файлу.
Посилання
Лисиенко В. Г., Щелоков Я. М., Ладыгичев М. Г. Вращающиеся печи: теплаrехника, управление и экология: Справочное издание: В 2-х книгах. Книга 2 / Под ред. В. Г. Лисиенко. - М.: Теплаrехник, 2004.- 592 с.
Щербина В.Ю. Розвиток теорії та удосконалення технологічних процесів при виробництві будівельних матеріалів у високотемпературних агрегатах: диссертация ... доктора технических наук: 05.17.08 // Щербина Валерій Юрійович; - Київ, 2017. -393 с.
Lanyue Zhang, Zhaochen Jiang, Fabian Weigler, Fabian Herz, Jochen Mellmann, Evangelos Tsotsas PTV measurement and DEM simulation of the particle motion in a flighted rotating drum // Powder Technology Volume 363, 1 March 2020, Pages 23-37, DOI: https://doi.org/10.1016/j.powtec.2019.12.035
Lanyue Zhang, Zhaochen Jiang, Fabian Weigler, Fabian Herz, Jochen Mellmann, Evangelos Tsotsas PTV measurement and DEM simulation of the particle motion in a flighted rotating drum // Powder Technology Volume 363, 1 March 2020, Pages 23-37, https://doi.org/10.1016/j.powtec.2019.12.035
Троценко Л.Н. Особенности конструкции и тепловой работы вращающихся печей и перспективные направления их усовершенствования // Энерготехнологии и ресурсосбережение. 2016. № 4. С. 61-70. URI: http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/159158
Щербина В. Ю., Лобко С. С., Васильченко Г. Н., Лелека С. В. О повышении энергоэффектифности вращающихся печей // Міжнародна наукова конференція «Матеріали для роботи в екстремальних умовах – 6», 1 – 2 грудня 2016 року, м. Київ. – Київ: КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2016. С. 376-380. URI https://ela.kpi.ua/handle/123456789/20392
Трусова И.А., Менделеев Д.В., Ратников П.Э. Выбор горелочного устройства при производстве клинкера во вращающихся печах // Литье и металлургия. 2011. № 1. С. 124-126.
Цкитишвили Э.О., Троценко Л.Н., Пикашов В.С. Регулирование параметров факела как средство экономии топлива при обжиге извести // Энерготехнологии и ресурсосбережение. 2013. № 1. С. 57- 64.
Троценко Л.Н., Пикашов В.С. Система регулирования температурного режима вращающейся печи // Энерготехнологии и ресурсосбережение. 2015. № 5-6. С. 88- 92.
Троценко Л.Н., Пикашов В.С., Виноградова Т.В. Повышение эффективности нагрева и обжига сыпучих материалов во вращающихся печах // Металлург. и горноруд. пром-сть. 2014. № 5. С. 101-104.
Хрестоматия энергосбережения: Справ. / Под ред. В.Г.Лисиенко. М.: Теплотехник, 2003. 688 с.
Детков С.П., Еринов А.Е. Тепловые процессы в печных агрегатах алюминиевой промышленности. Киев : Наук. думка, 1987. 270 с.
Колодяжный В.С., Губинский М.В., Перерва Я. и др. Разработка эффективного способа теплоизоляции металлургических агрегатов // Труды XVI Междунар. конф. «Теплотехника и энергетика в металлургии», Днепропетровск, Украи¬на, 4-6 окт. 2011 г. Днепропетровск: Нац. металлург. акад. Украины, 2011. С. 107-108.
Щербина В.Ю., Сахаров О.С., Самиленко Ю.В., Бобах В.В. Дослідження термомеханічних навантажень в обертовій печі з вихровим теплообмінником / Наукові вісті НТУУ "КПІ". 2009. № 6. С. 26-33.
Ленцов И.А. Тепловой баланс вращающейся печи для обжига известняка и его анализ // Вісник Приазов. держ. техн. ун-ту. Сер. Технічні науки. 2014. Вип. 29. С. 103-115.
Shcherbina V., Shvachko D., Borshchik S. Heat exchange simulation in energy zones of a rotary kiln with change of heat resistance of the body // Technology audit and production reserves №6/1(50),2019, pp.36-41. DOI: https://doi.org/10.15587/2312-8372.2019.189169
Шариков Ю.В., Маркус А.А. Математическое моделирование тепловых полей во фрагменте футеровки вращающейся печи / Металлург. 2013. № 12, с. 23-26.
Щербина В.Ю., Швачко Д.Г., Підвищення енергоефективності обертових теплових агрегатів / ВЧЕНІ ЗАПИСКИ ТАВРІЙСЬКОГО НАЦІОНАЛЬНОГО УНІВЕРСИТЕТУ ІМЕНІ В.І. ВЕРНАДСЬКОГО Серія: Технічні науки Том 29 (68), Ч.2, № 4, 2018, стр. 68-72. URL:http://tech.vernadskyjournals.in.ua/journals/2018/4_2018/part_2/15.pdf
Щербина В.Ю., Швачко Д.Г., Ефименко Е.А., Дослідження напружено-деформованого стану обертового теплового агрегату // Вісник Національного технічного університету України "Київський політехнічний інститут". Хімічна інженерія, екологія та ресурсозбереження. 2018. № 1. С. 65-71, DOI: https://doi.org/10.20535/2306-1626.1.2018.143382
Швачко Д.Г., Щербина В.Ю. Методика оперативного розрахунку теплового режиму в фасонному вогнетриві // Вісник НТУУ «КПІ ім. Ігоря Сікорського». Хімічна інженерія, екологія та ресурсозбереження. №1(18), 2019, с. 102-109. DOI: https://doi.org/10.20535/2617-9741.1.2019.171193
Самарский А.А., Вабищевич П.Н. Вычислительная теплопередача. М: Едиториал УРСС, 2003. 784 с.
Щербина В.Ю., Швачко Д.Г. Моделювання процесу нестаціонарного теплообміну в футерівці обертових агрегатів / Вісник НТУУ «КПІ ім. Ігоря Сікорського». Хімічна інженерія, екологія та ресурсозбереження. №2(19), 2020, с. 20-31. DOI: https://doi.org/10.20535/2617-9741.2.2020.208052
Fabian Herz Prozess modellierung von direkt befeuerten Drehrohröfen zur Beurteilung der thermischen Belastung des Feuerfestmaterials // Keramische Zeitschrift volume 70, pages26–35(2018) DOI: https://doi.org/10.1007/s42410-018-0003-1
F. Herz, I. Mitov, E. Specht & R. Stanev (2015) Influence of the Motion Behavior on the Contact Heat Transfer Between the Covered Wall and Solid Bed in Rotary Kilns, Experimental Heat Transfer, 28:2, 174-188, DOI: https://doi.org/10.1080/08916152.2013.854283
Промтов М.А. Машины и аппараты с импульсными энергетическими воздействиями на обрабатываемые вещества: Учебное пособие. М.: «Издательство Машиностроение-1», 2004. 136 с.
Островский Г.М. (ред.), Абиев Р.Ш., Александров В.М., и др. Новый справочник химика и технолога. Процессы и аппараты химических технологий. II.-СП б.: НПО «Профессионал», 2006. 916 с.
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2022 Валерій Юрійович Щербина, Денис Григорович Швачко
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
