воспользуйтесь поиском на сайте http://www. /search. html
ЗАПОРОЖСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ИНЖЕНЕРНАЯ АКАДЕМИЯ
На правах рукописи
ПОВЫШЕНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ СИСТЕМ
НАГРЕВА ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО ПЕКА НА ОСНОВЕ
РАЗРАБОТКИ ИХ РАЦИОНАЛЬНЫХ РЕЖИМОВ РАБОТЫ
Специальность - 05.14.06 - Техническая теплофизика и промышленная
Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук
Научный руководитель
д. т.н., профессор
Запорожье – 2013
2
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………… 4
1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ДИССЕРТАЦИОННОЙ
РАБОТЫ………………………………………………………………….
11
1.1 Характеристика пека, как связующего вещества в графитовом
производстве……………………………………………………………..
11
1.2 Теплофизические и технологические свойства пеков………………... 14
1.3 Анализ существующих способов обогрева емкостей для хранения
нефтепродуктов…………………………………………………………..
20
1.4 Анализ методов расчета тепло - гидродинамических процессов при
хранении нефтепродуктов………………………………………………
24
1.5 Выводы к разделу……………………………………………………….. 27
2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СТАТИЧЕСКОГО
НАГРЕВА ВЯЗКОЙ ЖИДКОСТИ В РЕЗЕРВУАРЕ………………….
28
2.1 Технология статического нагрева пека………………………………... 28
2.2 Экспериментальное определение коэффициента
температуропроводности ……………………………………………….
30
2.3 Экспериментальное определение коэффициента динамической
вязкости пека……………………………………………………………..
35
2.4 Математическая модель нагрева пека при статическом нагреве…….. 39
2.5 Получение регрессионных уравнений……………………………. 45
2.6 Термодинамический анализ теплотехнологической схемы пекового
хозяйства с использованием статических подогревателей……………
53
2.7 Выводы к разделу……………………………………………………….. 60
3 ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЖИМОВ РАБОТЫ СИСТЕМ
ЦИРКУЛЯЦИОННОГО НАГРЕВА ПЕКА……………………………
61
3.1 Задачи расчета систем циркуляционного нагрева пека………………. 61
3.2 Екслуатационные характеристики циркуляционного нагрева при
постоянной температуре на выходне из подогревателя ……………...
63
3
3.3 Екслуатационные характеристики циркуляционного нагрева при
переменной температуре на выходе из подогревателя………………..
83
3.4 Получение регрессионных уравнений……………………………. 91
3.5 Выводы к разделу……………………………………………………….. 98
4 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ
ТЕПЛОПЕРЕНОСА ЦИРКУЛЯЦИОННОГО ПОДОГРЕВА ПЕКА
99
4.1 Постановка задачи…………………….………………………………… 99
4.2 Основные уравнения при циркуляционном нагреве вязкой жидкости 102
4.3 Численное моделирование циркуляционного нагрева пека в
резервуарах с использованием донных отражателей………………...
107
4.4 Термодинамический анализ циркуляционного подогрева пека…….. 120
4.5 Выводы к разделу……………………………………………………….. 125
ВЫВОДЫ………………………………………………………………..
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ……………………………………………....
127
129
ПРИЛОЖЕНИЯ…………………………………………………………. 143
4
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. Одной из важнейших задач, поставленных
наукой и практикой, является проблема повышения уровня
конкурентоспособности отечественной продукции на внутреннем и внешнем
рынках. Решение этих вопросов возможно за счет повышения ее качества и
снижения себестоимости на основе повышения уровня
энергоресурсосбережения.
Система подготовки и нагрева пека при производстве электродной
продукции представляет собой сложный комплекс трубопроводов,
оборудования и сооружений, который потребляет значительную часть
энергетических ресурсов собственных потребностей предприятия в процессе
эксплуатации. Эффективность работы системы нагрева пека
регламентируется достаточно жесткими требованиями по обеспечению
допустимого уровня равномерности распределения температуры в
резервуаре. Выполнение этих требований возможно посредством выбора
соответствующих источников нагрева с заданными геометрическими и
энергетическими характеристиками и разработки энергосберегающих
режимов работы. На данный момент существуют методики расчета систем
подогрева нефтепродуктов, которые, с некоторой погрешностью, могут быть
использованы и для пековых хозяйств. Но они не отвечают современной
концепции энергосбережения и не позволяют с достаточной степенью
точности расчетным путем определять расходы энергии, время разогрева
больших объемов вязких жидкостей в резервуарах хранения в зависимости от
следующих факторов: степени наполнения емкости, начальной температуры
пека при сливе из железнодорожной цистерны, температуры окружающей
среды. Таким образом, разработка энергосберегающих режимов работы
пековых хозяйств на основе определения зависимости энергетических
параметров системы нагрева пека от вышеприведенных факторов является
актуальной научно-технической задачей.
5
Связь работы с научными программами, планами, темами.
Диссертация выполнена в соответствии с научным направлением кафедры
теплоэнергетики Запорожской государственной инженерной академии.
Вопросы, рассматриваемые в диссертационной работе, соответствуют
Комплексной государственной программе энергосбережения Украины,
утвержденной постановлением Кабинетом Министров Украины от 5 февраля
1997 г. № 000, Энергетической стратегии Украины на период до 2030 года
утвержденной постановлением Кабинетом Министров Украины от 15 марта
2006 г. , а также плану научно – исследовательской работы ЗГИА
«Оптимизация тепловых и технологических процессов нагревательных и
термических печей металлургического производства № 011U010482,
соисполнителем которой является автор работы.
Цель работы и задачи исследований. Цель диссертационной работы
- повышение энергетической эффективности систем статического и
циркуляционного нагрева высокотемпературного пека на основе разработки
рациональных режимов и новых технических решений.
В соответствии с поставленной целью исследований сформулированы
следующие задачи:
- проанализировать и обобщить научную информацию о тепловых
процессах в системах хранения и нагрева высоковязких жидкостей;
- исследовать теплофизические свойства высокотемпературного пека;
- разработать математические модели статического и циркуляционного
нагрева высокотемпературного пека для изучения теплотехнических
процессов, протекающих в данных системах при разных режимах их
эксплуатации;
- исследовать и разработать энергосберегающие режимы работы систем
циркуляционного нагрева высокотемпературного пека;
- исследовать влияние температуры пека на выходе из внешнего
подогревателя на время нагрева и расход циркулирующего пека;
6
- предложить технические решения по повышению энергетической
эффективности систем циркуляционного нагрева;
- исследовать влияние формы донных отражателей на температурное
поле в резервуарах для хранения пека и энергоэффективность
циркуляционного способа нагрева.
Объект исследования – процессы теплопереноса при нагреве
высокотемпературного пека.
Предмет исследования:
влияние наполняемости резервуара и расхода пара на температуру пека
в резервуаре и процессы теплообмена при разогреве пека в условиях
статического нагрева;
влияние наполняемости резервуара, расхода циркулирующего пека и
температуры пека на выходе из внешнего подогревателя на эффективность
процесса циркуляционного нагрева;
влияние формы донного отражателя на однородность температурного
поля высокотемпературного пека при циркуляционном способе нагрева.
Методы исследования. Для решения поставленных в диссертации
задач выполнен комплексный анализ и обоснован выбор теоретических
методов, приборов, методик экспериментальных исследований. Наиболее
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 |
