Науковий вісник НГУ

Дослідження електромагнітних та термоелектричних процесів у печах графітації змінного та постійного струму

• 
• 

Рейтинг користувача:  / 0

ГіршийКращий 

Деталі

Категорія: Технології енергозабезпечення

Останнє оновлення: 29 жовтня 2015

Опубліковано: 10 жовтня 2015

Перегляди: 3788

Автори:

Д.С. Яримбаш, кандидат технічних наук, доцент, Запорізький національний технічний університет, доцент кафедри електропостачання промислових підприємств, м. Запоріжжя, Україна

Реферат:

Мета. Дослідження режимів, 3D моделювання та розрахунки методом скінчених елементів спряжених електромагнітних, електротеплових і тепломасообмінних процесів графітації, розподілу щільності струмів і питомих потужностей нагріву при графітації змінним і постійним струму, що враховують особливості конструкції печей графітації, керна й шинних пакетів, температурні залежності електрофізичних, теплофізичних і масообмінних властивостей.

Методика. Чисельне моделювання спряжених просторових електромагнітних і температурних полів при графітації заготовок електродів у печах Ачесона методами скінченних елементів (МСЕ), теорії електромагнітних полів, тепломасопереносу.

Результати. Представлені теоретичні дослідження та моделювання електромагнітних і термоелектричних процесів на основі чисельної реалізації методом скінчених елементів узагальненої 3D моделі графітації постійним і змінним струмом, що відображає особливості електромагнітних, електротеплових і тепломасообмінних процесів у печі графітації, її керні та бічних шинних пакетах пічної петлі. Дослідженнями встановлено, що при графітації змінним струмом через поверхневі ефекти в керні й зовнішні поверхневі ефекти від бічних шинних пакетів досягається зростання питомої потужності в торцевих областях заготовок. Це дозволяє вирівнювати розподіл температур у заготовках електродів, знизити перепади температур, забезпечити більш високий рівень якості готової продукції в порівнянні з графітацією постійним струмом.

Наукова новизна. Визначені характер і закономірності розподілу щільності струмів і питомих електричних втрат у керні та заготовках електродів, що графітуються на постійному та змінному струмі, а також їх кількісні відмінності в основній зоні та в торцевих зонах керна.

Практична значимість. Обґрунтований триетапний режим уведення потужності графітації за критерієм середньої температури керна: перший етап – розігрів постійним струмом до середньої температури керна 1000°C, другий етап – розігрів змінним струмом від температури 1000 до 3000°C, третій етап – завершальна фаза графітації постійним струмом. Це дозволить зменшити витрати електроенергії на компенсацію реактивної потужності під час кампанії графитации на 70–75% та витрати електроенергії на тонну готової продукції на 4,2–4,5%. Розроблені технологічні підходи та режими можуть застосовуватись на підприємствах гірничо-металургійного комплексу та суміжних галузей.

Список літератури / References:

1. Кузнецов Д.М. Процесс графитации углеродных материалов. Современные методы исследования / Кузнецов Д.М., Фокин В.П. – Новочеркасск: ЮРГТУ, 2001. – 132 с.

Kuznetsov, D.M. and Fokin, V.P. (2001), Protsess grafitatsyi uglerodnykh materialov. Sovremennye metody issledovaniya [The Process of Graphitization of Carbon Materials. Modern Methods of Investigation], JuRGTU, Novocherkassk.

2. Кузнецов Д.М. Графитация крупногабаритных электродов. Процесс Ачесона / Кузнецов Д.М. – Ростов на Дону: РГАСХМ ГОУ, 2003. – 168 с.

Kuznetsov, D.M. (2003), Grafitatsya krupnogabaritnykh elektrodov. Protsess Achensona [Graphitization of the Large Electrodes. Acheson Process], RGASHM GOU, Rostov na Donu, Russia.

3. Лыков А.В. Тепломассообмен / Лыков А.В. – М.: Энергия, 1998. – 480 с.

Lykov, A.V. (1998), Teplomassoobmen [Heat and Mass Transfer], Energya, Moscow, Russia.

4. Дрешпак Н.С. Результаты анализа режимов индукционного нагрева разъемных деталей машин / Н.С. Дрешпак // Научный вестник НГУ – 2012. – №4. – С.108–113.

Dreshpak, N.S. (2012), “Results of analysis of induction of heating modes of machine parts with detachable connection”, Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, no.4, pp. 108–113.

5. Коржик М.В. Дослідження бічного шунта печі графітації / М.В. Коржик, Г.І. Гурчик // Восточно-европейский журнал передовых технологий – 2012. – №3/5 (57). – С. 39–43.

Korzhyk, M.V. and Gurchyk, A.I. (2012), “Investigation of side shunt of graphitation kiln”, Vostochno-Evropeyskiy Zhurnal Peredovykh Tekhnologiy, no.3/5 (57), pp. 39–43.

6. Ярымбаш Д.С. Идентификация электрических параметров печной петли мощных печей графитации / Д.С Ярымбаш // „Электротехника и электромеханика“. – 2012. – №1. – С. 49–54.

Yarymbash, D.S. (2012), “The identification of the circuit furnace electrical parameters of the power graphitization furnaces”, Elektrotekhnika i Elektromekhanika, Kharkov, no.1, pp. 49–54.

2015_03_yarymbash
2015-10-29  1.05 MB  1185

• < Попередня