Расчет температурного поля в слое
Температуру слоя окатышей и теплоносителя через интервал времени τ от начала процесса и на расстоянии (высоте) h от места подвода теплоносителя вычисляют из выражений:
; 
, (3.2)
и 
- конечные температуры шихты и газа; 
и 
- начальные температуры шихты и газа; 
и 
- безразмерные температуры окатышей и теплоносителя.
Величины 
и 
определяют по монограммам в зависимости от критериев места Y и времени Z, которые удобно представить в виде:
(3.3)
(3.4)
где 
- суммарный объемный коэффициент теплопередачи, кДж/(м3·ч·К), определяемый из выражения:
(3.5)
- коэффициент внешней теплопередачи, кДж/( м3·ч·К); ск – кажущаяся теплоемкость окатышей, кДж/(кг·К); сг – теплоемкость теплоносителя, кДж/(кг·К); 
- внутреннее термическое сопротивление окатышей, м3·ч·К/кДж; R – радиус окатышей; m – порозность слоя окатышей, доли ед.
Для определения коэффициента теплопередачи 
используют выражение вида
.
Однако эти формулы недостаточно учитывают наличие мелочи в слое и индивидуальные свойства материала, поэтому в некоторых случаях для определения коэффициента теплопередачи используют формулу:
(3.6)
|
|
|
где А – коэффициент, учитывающий индивидуальные свойства материала (его значения колеблются от 150 до 219, для агломерата А=174);
М – коэффициент, учитывающий наличие мелочи в слое (при наличие мелочи 3-7 % М=0,9-0,7);
d – диаметр окатышей, м.
При помощи формул (3.2)-(3.6) определяют распределение температур окатышей и теплоносителя по высоте слоя на границах зон.
Пример расчета теплообмена в слое окатышей
Произведем расчет нагрева слоя в зоне подогрева обжиговой машины площадью 408 м2. Слой разбивают на элементарные слои толщиной 100 мм. Исходные данные: температура газов над слоем 
=1100°С; температура элементарного слоя окатышей на входе в зону 
= 280 °С; скорость фильтрации газов 
=0,8 м/с; диаметр окатышей d=0,013 м; порозность слоя m = 0,4; длительность прогрева τ=3,90мин; насыпная масса окатышей 
=2,0 т/м3. Объемный коэффициент теплопередачи определяют из следующих выражений:
при Re>200:
(3.7)
при 20<Re <200:
(3.8)
(3.9)
(3.10)
(3.11)
(3.12)
Критерии места Y и времени Z определяют из выражений (3.3), (3.4):
|
|
|
,
где 0,777 кДж/(кг·К) – кажущаяся теплоемкость окатышей ск , которая определяется с учетом физико-химических процессов в слое.
По номограммам Шумана-Будрина в зависимости от критериев места и времени определяют безразмерные температуры окатышей и теплоносителя 
. При h=0,1 м и 
мин, т.е. к концу зоны в нижней части элементарного слоя, Y=3,33; Z=5,99, тогда = 0,76, = 0,85.
Температуру окатышей и теплоносителя в этой точке определяют следующим образом:
=280+0,76(1100—280)=900 °С;
=280+0,85(1100—280)=980 °С.
При h=0 м и 
=3,90 мин, т.е. к концу зоны в верхней части элементарного слоя, Y=0, Z=5,99, тогда 
= 0,99; 
= 280+0,99(1100—280) ==1095 °С при h=0,l и =0, т.е. в начале зоны в нижней части элементарного слоя Y=3,33, Z=0, тогда 
=0,04; 
=280+0,04(1100—280)=315 °С.
Средняя температура теплоносителя, входящего в последующий элементарный слой окатышей, составит tг=(980+315)/2=450 °С
Подобным образом рассчитывают следующий элементарный слой. В реальном процессе теплофизические свойства ( 
, 
, 
, 
, 
) не остаются постоянными, а изменяются в зависимости от температуры, а также в связи с наличием в слое источников (экзотермические реакции) и стоков (эндотермические реакции) тепла. В программе расчета на ЭВЦМ изменение свойств учитывают не средней кажущейся, а истинной теплоемкостью. При этом обычно используют кинетические кривые хода процессов сушки, декарбонизации, окисления магнетита, горения топлива и др.
|
|
|
Контрольные вопросы:
1. Какова цель поверочного теплового расчета обжиговых конвейерных машин и какие при этом используются исходные данные?
2. Какова цель конструктивного теплового расчета и какие при этом используются исходные данные?
3. Каков порядок конструктивного расчета обжиговой конвейерной машины?
4. Какие процессы учитывают при составлении материального баланса процесса обжига железорудных окатышей?
5. Опишите порядок расчета материального баланса процессов окомкования и обжига на примере таблицы 3.1.
6. Опишите порядок расчета материального баланса при окомковании и обжиге на примере таблицы 3.2.
7. Как производится расчет горения топлива в процессе обжига окатышей?
8. В чем сущность итерационного метода расчета температурных полей в слое?
Практическая работа № 4
Дата добавления: 2018-06-01; просмотров: 727; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!