МОДЕЛЮВАННЯ НАГРІВУ ЗЛИТКА
У РЕГЕНЕРАТИВНИХ НАГРІВАЛЬНИХ КОЛОДЯЗЯХ
Із застосуванням математичного моделювання розглядається нагрів злитків в регенеративних нагрівальних колодязях. Поперемінна подача палива через регенератори приводить до несиметричного нагріву злитків. Зменшення часу між перекиданнями клапанів з однаковим темпом зростання температури печі на кожному інтервалі дозволяє інтенсифікувати процес нагріву злитків і зменшити коливання температур.
Введення
Пічне господарство заводів чорної металургії України
споживає велику кількість палива. До теперішнього часу основним
джерелом палива був природний газ. Проте дефіцит природного газу і
різко збільшена вартість за 1000 м 
примушує
споживачів різко скоротити використання природного газу і знайти інші
джерела тепла.
У зв'язку з цим зросла роль регенеративних нагрівальних колодязів, які завдяки підігріву повітря і газу до високої температури, можуть працювати на низькокалорійному топливе - як на доменному газі, так і на коксодоменной змішай.
У зв'язку з виниклою проблемою економії палива необхідне рішення оптимізаційних завдань по різних критеріях оптимальності. Одним з таких критеріїв є оптимізація по мінімуму витрати палива.
Робота регенеративних нагрівальних колодязів зв'язана з циклічною подачею палива. Така подача палива приводить до того, що злитки, що стоять біля полум'яного вікна, гріються нерівномірно.
Аналіз отриманих результатів
Розглядається нагрів злитка
холодного посаду з початковою температурою 
°С з розмірами 0,715´0,65´2,33 м. При розрахунку прийнято, що
верхню і нижню підставу злитка мають однакові розміри.
Ближня грань злитка взаємодіє з продуктами згорання, що виходять з полум'яного вікна; дальня грань знаходиться в зоні слабкої циркуляції, грані однаково омиваються продуктами згорання, тому температура середовища на цих гранях змінюється рівномірно.
На малюнку 1 приведена зміна температури продуктів згорання у грані з урахуванням перекидання клапана. Більше значення температури відповідає випадку, коли продукти згорання виходять з полум'яного вікна і потрапляють на грань. Менше значення температури середовища відповідає випадку, коли продукти згорання йдуть в регенератор, тобто це останній злиток в ряду який омивається продуктами згорання.
Приведені на малюнку 1 криві
відповідають двом випадкам нагріву з різним часом перекидання клапанів.
Перший случай (- ) перекидання клапанів відбувається через 
= 780 с, у другому
випадку (---) перекидання клапанів відбувається через = 600 с.
І в одному і в іншому випадку зміна температури середовища через однакове число
перекидання клапанів однаково. Це приводить до того, що температура середовища при = 600 с росте в часі швидше, ніж
при перекиданні = 780 с. Чим
менше час між перекиданнями, тим швидше росте температура.
Як видно з малюнка 1, коливання температури
поверхні в початковий момент часу не істотно, вона практично не знижується
а залишається постійною. Але починаючи з часу, приблизно, 
= 4500 с температура
поверхні при зустрічі продуктів згорання росте швидше, а при відході
продуктів згорання з осередку сильно знижується. При меншому часі між
перекиданнями клапанів коливання температури поверхні менше, ніж при більшому
часу між перекиданнями. Це пов'язано з тим, що тривалість взаємодії
максимального і мінімального значення температури середовища з поверхні тіла
менше і температура поверхні підвищуватиметься або знижуватиметься на меншу
величину.
Кількість перекидань збільшиться при меншому часі
між перекиданнями клапанів. При тій же швидкості росту температура середовища за
певний час виросте до більшого значення, і злиток прогріється до більш
високої температури.
Так, за час нагріву = 7800 с (малюнок 3)
при = 600 с (---) температура
на поверхні досягла значення 
°С, а в
середині 
°С. При часі перекидання = 780 с
(-) температура на поверхні 
°С, а в
середині 
°С.
Рис. 2 . Зміна температури по перетину тіла для різних моментів часу
При одному і тому ж числі перекидань клапанів злиток з меншим часом між перекиданням клапанів грітиметься менший час, чим злиток з великим часом між перекиданнями.
На малюнку 2 приведені результати моделювання
нагріву злитка при однаковому числі перекидання клапанів. Так, при = 600 з
час нагріву склав = 4200 с
температурна крива (
) розташована нижче, ніж
при = 780 с 
і загальному часі нагріву = 5450 с.
У першому випадку температура поверхні дорівнює 
°С, температура
середини 
°С, а в другому
випадку 
°С, 
°С.
Якщо порівнювати нагрів злитків по числу перекидань клапанів то при більшому часі між перекиданнями злитки гріються довше і температура по перетину буде вище, ніж у злитків при меншому часі між перекиданнями клапанів.
На малюнку 2 приведені дві криві
розподіли температури по перетину тіла з різницею в часі. У течію
часу від = 9600 с до = 10200 з продукти згорання стикаються
з передньою гранню 1 (малюнок 2) безпосередньо при виході з полум'яного вікна. Протилежна
грануй 3 затінена злитком і температура середовища там менше. Розподіл
температури по перетину злитка представлено кривою 
малюнок
2. У крапці 1 температура дорівнює
°С, а в крапці 10 дорівнює 
°С. У момент часу = 10200 з продукти згорання поміняли
напрям руху на зворотне і в перебігу часу від = 10200 с до = 10800 c грануй 3 гріється інтенсивніше, ніж
грануй 1. Розподіл температур представлений кривою (
-) малюнок 3. Температура на грані
1 знизилася і стала рівною 
°С, а на межі 3 підвищилася і
дорівнює 
°С. У решті всіх крапок по перетину температура
підвищилася: у крапці 2 була рівною 
°С стала рівною 
°С, у крапці 9 дорівнювала 
°С і підвищилася до температури 
°С.
Виводи
Виконане моделювання нагріву злитків в регенеративних нагрівальних колодязях з урахуванням нерівномірності температурного поля в осередку, викликаного циклічною подачею палива, то в одному, то в іншому напрямі.
Приведена динаміка нагріву злитків при різній тривалість між перекиданням клапанів. Зміна температури середовища при меншій тривалість циклу з такою ж інтенсивністю, як і при більшій тривалості циклу, дозволяє інтенсифікувати процес нагріву не тільки на поверхні злитка, але і збільшити швидкість підйому температури його центру.
При однаковій кількості перекидань клапанів більше час нагріву відповідає більшому часу між перекиданнями клапанів.