Вращающиеся печи: теплотехника, управление и экология - Лисиенко В.Г.
ISBN 5-98457-018-1
Скачать (прямая ссылка):
Проведено исследование влияния характеристик факела на нагрев материала, для чего использованы данные, полученные из расчета факелов регулируемой горелки. Обрабатываемый материал — огнеупорное сырье доломит, содержащее разлагающийся карбонат. На рис. 4.117 приведено расчетное распределение тепловых потоков и температур газов слоя материала и футеровки вдоль печи при длинах факелов 20 и 12 м.
Таким образом, показана применимость модели турбулентного диффузионного осесимметричного факела для исследования работы газогорелочных устройств ВП. Исследовано влияние конфигурации факела на распределение температур в ВП.
276
Рис. 4.117. Результаты расчета теплообмена:
а — распределение температуры, °С: 1 — газ (длинный факел); 2 — материал (длинный факел); 3 — газ (короткий факел); 4 — материал (короткий факел); 5 — температура кожуха; 6 — измерение температуры кожуха и материала на выходе из печи; 7 — относительная масса разложившихся карбонатов;
б — линейная плотность результирующего теплового потока на материал, кВт/м: 1 — суммарная; 2 — на границе контакта с кладкой; 3 — за счет конвективной теплоотдачи
Обозначения: х — аксиальная координата; г — радиальная координата; и — аксиальная составляющая скорости; v — радиальная составляющая скорости; К — кинетическая энергия турбулентности; е — скорость диссипации кинетической энергии турбулентности; С.' — восстановленная концентрация горючего; g — среднеквадратичная величина пульсации концентрации; SF — алгебраическое (источниковое) слагаемое; Г — коэффициент турбулентного переноса; Р — давление; PrF — турбулентное число Прандтля; ц — молекулярная вязкость; — коэффициент в модели турбулентной вязкости; С, Сок, Сор — концентрации горючего, окислителя, продуктов сгорания; Q — стехиометрическое число; С— средняя теплоемкость от 273 К до Т; Т , Тдк — начальные температуры горючего и окислителя; Гф — теоретическая температура фронта горения; Ссо , Сн0 — концентрации С02 и Н20 в продуктах сгорания при отсутствии диссоциации; ас0 , ан 0 — степень диссоциации С02 и Н20; Кх, К2 — константы равновесия реакций диссоциации; Qhp — теплота сгорания топлива; (ТСГ), (f H 0 — тепловой эффект реакций диссоциации; q(C) — плотность вероятности; б — функция Дирака; Rn — радиус рабочего пространства печи; / п — отношение плотностей потоков импульса окислителя и горючего; р — плотность; Сг'(х) — поток восстановленной массы горючего; М(х)
— поток массы смеси; Рв — гидравлическое сопротивление воздухопровода; Рр — разрежение на загрузочном торце печи; Рг — геометрическое давление; Е, — коэффициент гидравлического сопротивления системы холодильник -печь.
277
Глава 2.
ТЕПЛООБМЕН ВО ВРАЩАЮЩИХСЯ ПЕЧАХ
2.1. Современные методы расчета теплообмена [60]
2.1.1. Особенности представления теплофизической модели энерготехнологических объектов
При рассмотрении процессов теплообмена в энерготехнологических агрегатах в большинстве случаев, когда обработка материала сопровождается подводом тепла, можно выделить теплоноситель, т.е. внешнюю по отношению к нагреваемому материалу среду, и теплопотребитель, т.е. сам нагреваемый и обрабатываемый материал — внутреннюю среду. При этом нагреваемый и обрабатываемый материал может быть в твердом, жидком и газообразном состоянии (вода, пар, агломерационная шихта, металл, жидкий чугун). Теплоноситель также может находиться в разном агрегатном состоянии, чаще всего это газообразная среда (котельные агрегаты, агломашины, доменные, мартеновские, нагревательные печи), иногда — жидкая среда, например при рассмотрении плавления кусков лома (теплопотребитель) в расплавленной ванне (теплоноситель). В некоторых случаях внешняя среда служит, наоборот, охладителем, например при охлаждении агломерата, при кристаллизации непрерывного слитка.
При построении математических моделей теплообмена часто принято различать “внешнюю” и “внутреннюю” задачи. При постановке внешней задачи имеется в виду более подробное рассмотрение теплофизических процессов во внешней среде, при этом принимаются всевозможные упрощения для зоны обрабатываемого материала. Наоборот, постановка внутренней задачи связана с подробным рассмотрением тепло- и массопереноса и температурных полей внутри материала при упрощенном задании условий теплообмена на границе с внешней средой.
Процессы теплообмена рассматриваются в характерных макрозонах во всей их сложности и многообразии, при этом выделяются характерные, типичные особенности того или иного процесса. Поэтому фактически при построении математического или тепломассообменного процесса трудно ограничиваться постановкой либо внешней, либо внутренней задачи теплообмена, а приходится совмещать эти постановки, создавая, по существу, сопряженную внешне-внутреннюю модель. Однако иногда приходится большее внимание уделять внешней или внутренней задаче. Так, при рассмотрении зоны факельных процессов большее внимание уделяется внешним процессам, при рассмотрении же кристаллизации слитка большее внимание отводится внутренней зоне
278
кристаллизующегося слитка. Для теплофизической модели характерен, таким образом, внимательный подход как к внешней, так и к внутренней задаче.
