Магистерская работа
РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ЗОНАЛЬНОЙ МОДЕЛИ НАГРЕВАТЕЛЬНОГО КОЛОДЦА
С ОДНОЙ ВЕРХНЕЙ ГОРЕЛКОЙ
Нагревательные колодцы с одной верхней горелкой (ОВГ) отличаются большой неравномерностью
температурного поля в рабочем пространстве, обусловленный особенностями тепловыделения
развитого в длину диффузионного факела, взаимным расположением горелки, дымоотводящего канала
и слитков. Одним из способов улучшения равномерности температурного поля в
нагревательном колодце, является применение импульсного отопления, суть которого
состоит в следующем: непрерывная подача в рабочую камеру топлива и воздуха в период
подъёма температуры и импульсную их подачу в период выдержки. Переключение с
минимального расхода топлива на максимальную осуществляется при перепаде температур
в рабочем пространстве печи между горячей и холодной точками.
Для определения температур горячей и холодной точек разработана зональная модель,
которая предусматривает разделение рабочего пространства нагревательного колодца
на объёмные расчетные зоны (высота нижней зоны равняется высоте слитка);
по горизонтали - по числу слитков, которые расположены в одном ряду.
Для каждой зоны нагревательного колодца составляется тепловой баланс. Из уравнения
теплового баланса на каждом шаге по времени определяется температура газа (смеси
продуктов сгорания и воздуха) в каждой зоне, которая используется дальше как
граничное условие для решения нестационарной задачи для слитка и огнеупорной кладки.
Разработанная модель максимально приближена к действительным условиям, создающимся в нагревательном колодце:
-модель зональная;
-температура газа и температура печи рассчитывается в 18 -и зонах;
-модель сопряженная, так как позволяет определять температуру греющей среды на каждом
шаге по времени;
-модель учитывает сложный теплообмен между расчетной и смежными зонами ( соседними
верхними и нижними);
-теплообмен между продуктами сгорания металлом и кладкой в данной и смежных зонах;
-принимается переменная функция выгорания топлива, которая может корректироваться
как при математическом моделировании, так и путем сравнения с действительной температурой
на действующем нагревательном колодце;
-задача внешнего и внутреннего теплообмена решается в нелинейной постановке, то есть
учитывается зависимость теплофизических свойств газов, металла, кладки от температуры,
зависимость радиационных характеристик продуктов сгорания от температуры и состава газа.
Таким образом, разработанная модель является составной частью математического
обеспечения регулирования импульсного режима отопления, позволяющая вести учет
температурного поля металла, кладки и газов, так же определять момент переключения топлива.
|
