Preview

Известия Высших Учебных Заведений. Черная Металлургия

Расширенный поиск

МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПРОЦЕССА ОБЖИГА РУДОУГОЛЬНЫХ ОКАТЫШЕЙ НА КОНВЕЙЕРНОЙ МАШИНЕ

https://doi.org/10.17073/0368-0797-2017-4-329-335

Полный текст:

Аннотация

Выполнена разработка математических моделей процесса обжига рудоугольных окатышей на конвейерной машине. Структура рудо угольных окатышей представляет собой сферу, состоящую из равномерно распределенных гранул руды, известняка и топлива, радиусы которых задаются исходя из возможностей мельничного оборудования. Рассмотрены вопросы теплообмена между газом и материалом в поперечно продуваемом плотном слое, дано описание явлений сушки и охлаждения материалов, в том числе и водовоздушной смесью, процессов окисления рудных составляющих окатышей, диссоциации известняка и горения топливных составляющих материала. В связи с недостаточной изученностью многих сопутствующих явлений широко используются эмпирические и полуэмпирические зависимости. Приведены уравнения инженерных математических моделей восстановления оксидов железа и горения топливных гранул, нагрева колосниковой решетки (тележек) машины и т.д. При расчете развития физико-химических превращений в объеме окатыша принималось, что любая химическая реакция с поверхности гранул того или иного компонента протекает по всей внутренней и внешней поверхности окатыша, причем потенциал процесса (разность концентраций газообразного реагента) является функцией радиуса окатыша, константы скорости реакции и коэффициента диффузии реагента в микропорах окатыша. В то же время реагирование в индивидуальной грануле имеет фронтальный характер, и степень завершения процесса может быть выражена через радиусы непрореагировавших объемов гранул. Из всего множества физико-химических явлений, сопровождающих процесс обжига рудоугольных окатышей, данная математическая модель непосредственно учитывает лишь основные, которые находят отражение в материальном балансе и могут быть проверены экспериментально. Конечноразностная аппроксимация уравнений математической модели совместно с выражениями для расчета теплофизических характеристик теплоносителей, коэффициентов тепломассообмена, термохимических и кинетических констант и т.д. составили основу численной модели конвейерной обжиговой машины, производящей металлизованные окатыши. Реализация этой модели в частном случае и представлена ниже.

 

Об авторах

В. С. Швыдкий
Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина
Россия
д.т.н., профессор кафедры «Теплофизика и информатика в металлургии»


Ю. Г. Ярошенко
Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина
Россия
д.т.н., профессор кафедры «Теплофизика и информатика в металлургии»


Н. А. Спирин
Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина
Россия
д.т.н., профессор, зав. кафедрой кафедры «Теплофизика и информатика в металлургии»


В. В. Лавров
Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина
Россия
д.т.н., профессор кафедры «Теплофизика и информатика в металлургии»


Список литературы

1. Тепло- и массообмен в плотном слое / Б.И. Китаев, В.Н. Тимофеев, Б.А. Боковиков и др. - М.: Металлургия, 1972. – 432 с.

2. Охлаждение агломерата и окатышей / Н.М. Бабушкин, С.Г. Братчиков, Г.Н. Намятов и др. - М.: Металлургия, 1975. – 208 с.

3. Теплотехника доменного процесса / Б.И. Китаев, Ю.Г. Ярошенко, Е.Л. Суханов и др. - М.: Металлургия, 1978. – 248 с.

4. Серрин Дж. Математические основы классической механики жидкости. – М.: ИЛ, 1963. – 256 с.

5. Слеттери Дж. С. Теория переноса импульса, энергии и массы в сплошных средах / Пер. с англ. – М.: Энергия, 1978. – 448 с.

6. Ergan S. Fluid Flow through Packed Columns // Chem. Eng. Prog. 1957. Vol. 48. P. 89 – 94.

7. Лыков А.В. Теория сушки. - М.: Энергия, 1968. – 471 с.

8. Франк-Каменецкий Д.А. Диффузия и теплопередача в химической кинетике. – М.: Наука, 1987. – 492 с.

9. Тимофеев В.Н., Боковиков Б.А., Бабушкин Н.М. Математическое описание явлений тепло- и массообмена в доменной печи. – В кн.: Теплотехника доменного и агломерационного процессов. Сб. науч. трудов ВНИИМТ № 14. – М.: Металлургия, 1966. С. 5 – 37.

10. Боковиков Б.А. Методы расчета слоевых процессов и агрегатов для металлизации и их развитие. – В кн.: Физикохимия прямого получения железа. – М.: Наука, 1977. С. 84 – 87.

11. Анализ шахтного восстановительного процесса с помощью математической модели // Б.А. Боковиков, В.Ю. Поволоцкий, А.И. Гиммельфарб, А.М. Неменов / Прямое получение железа и порошковая металлургия: Тематич. отрасл. сб. № 1. – М.: Металлургия, 1974. С. 107 – 113.

12. Есин О.А., Гельд П.В. Физическая химия пирометаллургических процессов; изд. 2-е, ч. 1. – Свердловск: Металлургиздат, 1962. – 671 с.

13. Ростовцев С.Т. Теория металлургических процессов. – М.: Ме-таллургиздат, 1956. – 514 с.

14. Szekely J., Evans J.W., Sohn H.Y. Solid – Gas Reactions. – N.Y.: Academic Ptess, 1976. – 400 p.

15. Yagi I., Szekely J. Mathematical formulation on iron oxide pellets in muving beds with nonuniform gas and solids fl ow //Trans. Iron and Steel Inst. Japan. 1977. No. 10. Р. 569 – 575.

16. Funghini A., Fontana P., Marchi G. De. In: The operation of the blast furnace: theory and practice. – Arles: 1980, Vol. 2, p. B. 2.1 – B. 2.6.

17. Takahashi Y., Takahashi R. In: Proc. VIII Joint Japan – USSR Symposium on Physical Chemistry of Metallurgical Processes. – Tokyo, 1981. Р. 78 – 92.

18. Богданди Л., Энгель Г.Ю. Восстановление железных руд. – М.: Металлургия, 1971. – 520 с.

19. Патанкар С. Численные методы решения задач теплообмена и динамики жидкости. – М.: Энергоатомиздат, 1984. – 152 с.

20. Математическое моделирование металлургических процессов в АСУ ТП / Н.А. Спирин, В.В. Лавров, В.Ю. Рыболовлев; под ред. Н.А. Спирина. – Екатеринбург: ООО «УИПЦ», 2014. – 558 с.


Для цитирования:


Швыдкий В.С., Ярошенко Ю.Г., Спирин Н.А., Лавров В.В. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПРОЦЕССА ОБЖИГА РУДОУГОЛЬНЫХ ОКАТЫШЕЙ НА КОНВЕЙЕРНОЙ МАШИНЕ. Известия Высших Учебных Заведений. Черная Металлургия. 2017;60(4):328-335. https://doi.org/10.17073/0368-0797-2017-4-329-335

For citation:


Shvydkii V.S., Yaroshenko Y.G., Spirin N.A., Lavrov V.V. MATHEMATICAL MODEL OF BURNING PROCESS OF COAL-ORE PELLETS ON CONVEYOR MACHINE. Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 2017;60(4):328-335. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/0368-0797-2017-4-329-335

Просмотров: 193


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 0368-0797 (Print)
ISSN 2410-2091 (Online)