полно в диссертации использованы следующие методы:
- математическое моделирование теплотехнических процессов в
системах хранения и нагрева высокотемпературного пека;
- метод физического моделирования для изучения коэффициента
температуропроводности высокотемпературного пека, в рамках которого
была использована соответствующая экспериментальная установка: а -
калориметр;
- методы статистической обработки экспериментальных данных с
использованием специальных пакетов программного обеспечения.
7
Научная новизна полученных результатов
1. Впервые получена зависимость коэффициента динамической
вязкости высокотемпературного пека от температуры нагрева. Доказано,
что в при температуре свыше 170 °С пек может рассматриваться как
ньютоновская жидкость, что позволяет использовать уравнения Навье –
Стокса для расчетной области в резервуаре.
2. Впервые научно обосновано и экспериментально подтверждено
влияние технологических параметров на температурное поле пека в
резервуарах при статическом нагревании. Установлено, что на температуру
пека в резервуаре большей степени влияет наполняемость емкости и расход
пара является предпосылкой для разработки мероприятий по повышению
энергетической эффективности работы данной системы.
3. Впервые теоретически обоснована взаимосвязь равномерности
температурного поля и технологических параметров при различных
режимах эксплуатации циркуляционного способа нагрева. Установлено, что
расход циркулирующего пека должен быть не менее 10 кг/с, температура на
выходе из внешнего подогревателя не должна превышать 210 °С. Это
позволит повысить качество нагрева и эффективность использования
энергоресурсов за счет сокращения времени нагрева до 50%.
4. Впервые научно обосновано влияние геометрических характеристик
донного отражателя на перенос теплоты в резервуаре. Установлено, что
эффективное соотношение высоты отражателя до высоты резервуара
находится в пределах 0,2 ... 0,5. Выявлено, что однородность температурного
поля пека достигается путем установки донного отражателя в форме
перевернутого усеченного конуса.
Практическое значение полученных результатов:
1. Разработана математическая модель, позволяющая определять
энергетические характеристики систем статического нагрева пека с учетом
геометрических параметров резервуаров и технологических характеристик
процесса. На основе полученных результатов подготовлены рекомендации по
8
организации энергоэффективных режимов работы с целью обеспечения
однородности температурного поля высокотемпературного пека и переданы
для непосредственного внедрения в систему АСУ - Энергоресурсы ПАО
«Укрграфит» .
2. Разработана математическая модель циркуляционного способа
нагрева пека. На основе полученной модели предложены рациональные
энергосберегающие режимы нагрева для различных условий эксплуатации
пековых хозяйств, обеспечивающих однородность температурного поля пека
в резервуаре. Это позволит повысить качество электродов и сократить время
нагрева, что приведет к снижению расхода пара до 6 %. Полученные
результаты приняты к использованию при разработке новых технических
решений по интенсификации теплообмена в системах хранения и нагрева
высокотемпературного пека на ОАО «Укрграфит» (Запорожье), что
подтверждается актом ( приложение Е ).
3. Научные разработки по интенсификации конвективного теплообмена
за счет установки в резервуаре донных отражателей различных форм
отражены в патенте Украины на полезную модель № 000, а также приняты
в качестве перспективных разработок в ПАО «Мотор-Сич», что
подтверждено актом (приложение Ж).
4. Разработки, изложенные в диссертации, используются в учебном
процессе кафедры теплоэнергетики Запорожской государственной
инженерной академии в курсе лекций «Теплообменные аппараты» и
подтверждены актом внедрения ( Приложение З ) .
Личный вклад соискателя. Экспериментальные и теоретические
исследования, представленные в диссертационной работе, выполнены
непосредственно автором совместно с сотрудниками Запорожской
государственной инженерной академии и сотрудниками Укрграфит »
(Запорожье). В научных работах, выполненных совместно с соавторами,
личный вклад автора заключается в: обобщении знаний по способам нагрева
высокотемпературного пека [1], разработке математических моделей
9
процесса нагрева пека в резервуаре [2], получении и обработке результатов
экспериментальных исследований по выявлению зависимости коэффициента
динамической вязкости высокотемпературного пека от температуры [3]; в
разработке энергоэффективных режимов нагрева при циркуляционном
способе нагрева, конструкций донных отражателей, формулы полезной
модели, а также в обосновании предельных границ [6, 9] .
Автору принадлежат основные идеи работы, постановка задачи,
обоснование основных предположений, теоретические выкладки, разработка
и реализация математической модели и методик численного исследования
нагрева пека в емкости, анализ полученных результатов и формулирование
выводов по результатам проведенных исследований.
Достоверность полученных результатов. Приведенные в
диссертационной работе результаты и выводы базируются на проведенных
численных и экспериментальных исследованиях, а также на сопоставлении
результатов исследования с результатами других авторов. Выводы получены
на основе классических теорий.
Апробация результатов диссертации. Материалы диссертационной
работы были представлены и обсуждены на научных конференциях: XIII
Научно - технической конференции «Металлургия и энергосбережения как
основа современной промышленности» (Запорожье, 2008), XVI
Международной конференции «Теплотехника и энергетика в металлургии»
(г. Днепропетровск, 2011).
Публикации. Основные результаты диссертационной работы
опубликованы в 11 печатных работах, из них 8 статей в научных журналах и
сборниках научных трудов, 1 патент Украины на полезную модель и 2
тезисах докладов на международных и всеукраинских научных
конференциях.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех
глав, заключения, списка использованных литературных источников и
приложений. Общий объем диссертации составляет 193 страницы, включая
10
127 страницы основного текста, 16 таблиц, 44 рисунков, список
использованных литературных источников из 141 наименований и 8
ВЫВОДЫ
В диссертации решена важная научно-техническая задача повышения
энергетической эффективности систем хранения высокотемпературного пека,
на основе разработки рациональных режимов нагрева и новых технических
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 |
