УДК 621.783.2:669

 

РОЗРОБКА ЗОНАЛЬНОЇ МОДЕЛІ ПАЛИВНОЇ

КАМЕРНОЇ НАГРІВАЛЬНОЇ ПЕЧІ ПЕРІОДИЧНОЇ ДІЇ З НЕСИМЕТРИЧНИМ ФАКЕЛОМ

І ЗМІННОЮ ФУНКЦІЄЮ ВИГОРЯННЯ ПАЛИВА

 

Сапронова Е.В., Курбатов Ю.Л., Сидоров А.С., Берковский В.В.

 

Донецький національний технічний університет

кафедра «Технічна теплофізика», р. Донецьк, Україна

 

    Основним недоліком камерних нагрівальних печей, зокрема нагрівальних колодязів з опалюванням одним верхнім пальником (НК ОВГ), є нерівномірність розподілу температур по довжині робочої камери унаслідок асиметричності факела. Дослідження, проведені в різні роки на нагрівальних колодязях показали, що різниця температур по діагоналі осередки колодязя досягає 300-400°С, що приводить до збільшення часу нагріву металу [1].

    Одним із способів вирівнювання температур є імпульсна подача палива, а, отже, поперемінне використовування «короткого і «довгого» факелів». Застосування на практиці імпульсного опалювання вимагає створення математичного забезпечення для автоматичного регулювання теплотехнічним режимом. З цією метою розроблена математична модель НК ОВГ як камерної нагрівальної печі з асиметричним факелом. Особливості цієї моделі: 1) вона є зональною, тобто передбачає розділення робочої камери на об'ємні розрахункові зони (мал. 1): по вертикалі – на верхню і нижню, по горизонталі – по числу злитків, які розташовані в одному ряді; 2) в моделі враховується теплова взаємодія між зонами; 3) внутрішній теплообмін злитка і обмурівки (кладки); 4) функція вигоряння палива по довжині факела (на мал. 1 представлений один з варіантів); 5) враховується неоднорідність теплових потоків по висоті злитків і по гранях; 6) задача нестаціонарного стану злитків розв'язується в тривимірній постановці; 7) теплофізичні властивості металу і кладки приймаються як функція температури; 8) радіаційні характеристики продуктів згоряє в зоні визначаються як функція складу газів і температури в кожній зоні. З рівняння теплового балансу на кожному кроці за часом визначається температура газу (суміші продуктів згоряє і повітря) в кожній зоні з перерахунком на температуру печі, причому остання використовується далі як гранична умова для розрахунку температурних полів злитка і обмурівки. Математична постановка і методи рішення приведена в [2]. Модель є основою математичного забезпечення системи регулювання теплового режиму, зокрема, для визначення моменту перемикання палива з максимальної витрати на мінімальну і навпаки. Перемикання проводяться з попередженням, що дозволяє виключити різкі скачки тиску в робочій камері [3].

 

 

Малюнок 1 – Схема розбиття НК ОВГ на зони

 

    Дослідження на моделі виявили можливість скорочення тривалості нагріву злитків і питомої витрати палива на 6-10% за рахунок значного зменшення нерівномірності температурного поля печі.

 

Література

 

1. Ефименко С.П., Николаев С.М., Курбатов Ю.Л., Следнев В.П. Удосконалення теплової роботи нагрівальних колодязів з одним верхнім пальником // Сталь. – 1982. - № 6. З. 34-38.

2. Сапронова Е.В., Горбунов А.С., Курбатов Ю.Л., Коробка Ю.Ю. Розробка математичного забезпечення системи регулювання нагрівального колодязя в режимі імпульсного опалювання. // «Екотехнологиі і ресурсозберігання». Випуск 4: 2005. – З. 74-77.

3. Пат. 13759 МПК С21D9/70. Спосіб подачі палива при імпульсному нагріванні металу / Сапронова О.В., Курбатов Ю.Л., Коробка Ю.Ю. (Україна) // Бюл. № 4, 2006. – 6 з.