Технические науки / энергетика

Іванов В.І., Нестеренко Т.М., Скачков В.О., Мосейко Ю.В.

ДОСЛІДЖЕННЯ ПРОЦЕСІВ перенесення ПРИ ВИРОБНИЦТВІ ВОГНЕТРИВІВ

(Повідомлення II)

Запорізька державна інженерна академія

У роботі [1] подано дослідження процесів перенесення під час виробництва напівфабрикату вогнетривких виробів. Дане повідомлення присвячене розгляду процесів перенесення під час випалювання напівфабрикату в тунельних печах.

Організація технологічного процесу, що забезпечує одержання готової продукції із заданими властивостями під час випалювання напівфабрикату в тунельних печах, є неможливою без розробки моделей динаміки перенесення, очікуваних фізико-хімічних утворень, фазових перетворень у випалюваних матеріалах, які прогнозують розвиток температурних і масоконцентраційних полів за просторово-часовими координатами.

З використанням методів термодинаміки незворотних процесів розроблено фізико-аналітичні методи, що дозволяють описувати вищезазначені процеси.

Процеси тепло- та масоперенесення під час відпалювання вогнетривких виробів можна записати у вигляді рівнянь:

(1)

, (2)

де - молекулярне перенесення теплоти та маси К-го мінералогічного компоненту відповідно; I_U, I_K - джерела (або відведення) енергії та маси речовини під час фізико-хімічних реакцій і фазових перетворень усередині даної системи відповідно.

Вирішення системи рівнянь (1)-(2) для визначення масоконцентраційних полів у реальних багатокомпонентних вогнетривких системах під час випалювання є неможливим.

Для оцінки розвитку процесів внутрішнього тепло- та масоперенесення у вогнетривких виробах необхідно мати експериментальні дані про взаємозв’язок концентрації маси різних компонентів, що створюють сполуки, з полем температури, які за реальних умов можуть бути одержані тільки на тонких тілах (теплові та масообмінні критерії масивності, а також перепади температури та концентрації компонентів за перерізом тіла, що нагрівають, повинні прямувати до нуля). Перехід до визначення масоконцентраційних полів у масивних тілах здійснюють за допомогою температурної діаграми нагрівання масивних тіл за відповідних межових умов.

Оптимізація процесів внутрішнього теплоперенесення у вогнетривких виробах під час випалювання спричинює необхідність вирішення задачі зовнішнього теплообміну в тунельній печі, тобто створення таких температурно-часових режимів, котрі забезпечують теплову обробку виробів на позиціях високотемпературної ділянки печі (зони випалювання), яка гарантує статистичну стабільність якості готової продукції.

Для вирішення поставленої задачі у печах даного типу розроблено математичну модель процесу теплообміну на позиціях зони випалювання [2], що є системою нелінійних рівнянь нестаціонарної теплопровідності, котрі описують процеси нагрівання напівфабрикату вогнетривких виробів на пічних вагонетках і футеровки вагонеток щодо довжині зони відпалювання за відповідних крайових умов. Алгоритм управління режимом введення енергії до даної зони тунельної печі реалізовано на ПЕОМ з використанням програми, яку складено на алгоритмічній мові TURBO-PASKAL.

Запропоновано методику інженерного розрахунку та компоновки газових пальників із урахуванням їх послідовного розташування щодо довжини опалювальної ділянки тунельних печей і крайових умов процесу нагрівання напівфабрикату виробів [3], а також раціональний режим введення енергії до зони випалювання високотемпературної тунельної печі ВАТ «Запоріжвогнетрив», який враховує зниження теплового дефіциту процесу нагрівання виробів за ходом їх руху вздовж даної зони.

Література:

1. Дослідження процесів перенесення при виробництіф вогнетривів / [В.І. Іванов, Т.М. Нестеренко, В.О. Скачков, Ю.В. Мосейко] // Прикладные научные разработки. - Днепроперовск: Наука и образование, 2011. – Вип. 7. – С. 39-40.

2. Использование ЭВМ и методов моделирования для оптимизации режимов энерговвода в туннельных печах / [Харченко И.Г., Иванов В.И., Баздырев В.С., Грицай В.П.] // Научные основы конструирования металлургических печей: Теплотехника и экология. - Днепропетровск: Пороги, 1993. - С. 55-57.

3. О расчете и компоновке горелочных устройств туннельных печей для обжига огнеупоров / [Харченко И.Г., Иванов В.И., Баздырев В.С., Березов-ский В.Т.] // Металлургия: труды ЗГИА. - Запорожье: РИО ЗГИА. - 1999. - Вып.2. - С. 112-116.