Вращающиеся печи: теплотехника, управление и экология - Лисиенко В.Г.
ISBN 5-98457-018-1
Скачать (прямая ссылка):
к j=1
В результате получаем замкнутую систему зональных уравнений (4.416)-(4.418) и (4.422) относительно температур Г,, ..., Т.. Эта система нелинейна, что обусловлено, во-первых, тем, что температура входит в уравнения в четвертой степени и, во-вторых, зависимостью коэффициентов радиационного ак. и конвективного gki теплообмена от температуры. Для решения данной системы применим итерационный метод Ньютона.
Рассмотрим алгоритм расчета сложного сопряженного теплообмена в рабочем пространстве вращающейся печи:
1. Ввод исходных данных: геометрических размеров печи (длины, внутреннего радиуса, толщины слоев футеровки), числа участков разбиения печи, производительности печи, продолжительности обжига, расхода топлива на печь, физических характеристик тел, участвующих в теплообмене и результатов расчета горения топлива.
2. Нумерация всех зон в зависимости от числа участков разбиения печи, определение геометрических параметров системы теплообмена по формулам
(4.380) и (4.384) и расчет матрицы угловых коэффициентов в системе тел: материал - газ - футеровка для условий вращающейся печи (см. рис. 4.146) по вычислительной программе, реализующей метод статистических испытаний.
3. Расчет мощности тепловыделения в газовых зонах по формуле (4.388) (при предварительном задании длины факела по одной из инженерных методик или из практики эксплуатации печей данного класса).
4. Решение системы нелинейных уравнений (4.416)-(4.418), (4.422) методом Ньютона (при предварительном задании начального поля температур, точности расчета и порядка системы нелинейных уравнений, равного числу расчетных зон печи I).
При решении системы нелинейных уравнений методом Ньютона на каждой итерации по температуре выполняем расчет: степени черноты газовых зон; матрицы обобщенных угловых коэффициентов; матрицы разрешающих обобщенных угловых коэффициентов; коэффициентов радиационного и конвективного обмена.
Результатом решения системы нелинейных уравнений методом Ньютона являются значения температур зон, исходя из которых, осуществляют расчет тепловых потоков по зонам.
378
Расчет обжига шамота во вращающейся печи. Математическая модель сложного теплообмена в рабочем пространстве вращающейся печи реализована в виде фортран-программы. Для оперативного выполнения многовариантных расчетов ввод исходных данных, указанных ниже, производится в диалоговом режиме:
Длина печи /, м...........................................50
Внутренний радиус печи R, м............................... 1
Толщина 1-го слоя футеровки (огнеупорного) 815 м..........0,23
Толщина изоляции 2-го слоя футеровки 82, м................О
Число участков по длине печи, ............................9
Производительность печи Р, кг/с (т/ч).....................2,5/(9)
Плотность материала (шамота) рм, кг/м3.................... 1900
Продолжительность обжига t, с............................. 5400
Расход топлива В, кг/с (м3/ч)............................. 0,271 (1400)
Ориентировочная длина факела /ф, м........................17
Ряд исходных данных, не требующих частых корректировок, записан на внешний магнитный носитель:
Порозность материала у....................................0,35
Степень черноты материала е ..............................0,6
Степень черноты внутренней поверхности футеровки еш.......0,6
Степень черноты торцевых зон ет...........................1,0
Степень черноты кожуха печи ек............................0,75
Температура окружающей среды 7"0, К.......................293
Парциальное давление С02 в продуктах сгорания р( 0 , кПа.. 8 Парциальное давление Н20 в продуктах сгорания рн 0, кПа . 17,2
Коэффициент, учитывающий запыленность факела еф........... 1,4
Точность расчета А........................................0,01
Низшая теплота сгорания топлива QJ, МДж/кг................48,26
Стехиометрическое число Q, кг/кг.......................... 16,52
Коэффициент расхода воздуха К^ъ........................... 1,25
Плотность топлива при температуре подогрева рт, кг/м .....0,7
Плотность окислителя (воздуха)
при температуре подогрева рв, кг/м3.......................0,946
Температура подогрева топлива Г, К........................303
Температура подогрева окислителя (воздуха) Г, К...........373
Температура материала перед загрузкой в печь Тм н, К......293
Результаты расчета приведены на рис. 4.147 и 4.148. На рис. 4.147 представ-
лено изменение температур газа, футеровки и материала по длине печи, а рис. 4.148 демонстрирует распределение линейных плотностей тепловых потоков вдоль печи. Проведем анализ полученных результатов.
С точки зрения технологии достигнута необходимая для обжига высокоглиноземистого шамота температура ~1873±200 К. При данной длине факела,
379
Q„ кВт/м
Г, К
Рис. 4.147. Распределение температуры материала (1), футеровки (2) и газа (3) по длине печи
Рис. 4.148. Распределение линейных плотностей тепловых потоков по длине печи при Р = 2,5 кг/с, В = 0,27 кг/с; 2"от — тепловые потери через футеровку; Q" — изменение энтальпии материала; QLy— мощность тепловыделения за счет сжигания топлива
