Науковий вісник НГУ

Визначення розподілу введеної енергії за об’ємом руднотермічної печі

• 
• 

Рейтинг користувача:  / 0

ГіршийКращий 

Деталі

Категорія: Інформаційні технології, системний аналіз та керування

Останнє оновлення: 29 червня 2019

Опубліковано: 16 червня 2019

Перегляди: 2338

Authors:

Ю. Г. Качан, доктор технічних наук, професор, orcid.org/0000-0001-9984-3646, Запорізький національний технічний університет, м. Запоріжжя, Україна, e-mail: m.vlad.u@i.u

В. Ю. Міщенко, orcid.org/0000-0003-0673-2504, Запорізький національний технічний університет, м. Запоріжжя, Україна, e-mail: m.vlad.u@i.u

Abstract:

Мета. Створення математичної моделі процесу введення енергії до руднотермічної печі та її розподілу за об’ємом з урахуванням як електричних, так і теплових явищ, що відбуваються в ній і представлення ванни у вигляді сукупності елементарних складових. Останніми, за рахунок електричного опору, споживається електроенергія, що перетворюється в теплову, а потім перерозподіляється в об’ємі шляхом теплопередачі. Це в подальшому дасть можливість отримати 3D картину зміни температурного поля робочого простору й вирішувати практичні задачі щодо підвищення енергоефективності як самого процесу одержання феросплавів, так і короткої електричного мережі живлення печі.

Методика. Створення математичної моделі базується на реальній послідовності процесів, що відбуваються в робочому просторі печі, та неперервному взаємозв’язку між тепловими та електричними перетвореннями. Такий підхід дає можливість реалізувати опис у вигляді алгоритму, розрахункові блоки якого побудовані за рахунок використання методів: із теорії електричних кіл, опису об’ємного простору на базі циліндричних координат та аналізу процесів переміщення теплової енергії в матеріалах з різним агрегатним станом за рахунок теплопередачі.

Результати. Створена 3D картина температурного поля у ванні печі за перебігом технологічного процесу, що дає змогу в реальному часі визначити температурний стан елементарних об’ємів і моменти появи розплаву в них. Останнє дає можливість виділити зони печі, що потребують додаткового введення енергії, розрахувати об’єм і динаміку утворення готового розплаву та час його випуску. За рахунок отриманої інформації щодо фізичного стану шихти в будь-якому місці робочого простору печі стало можливим відстеження динаміки зміни рельєфу поверхні матеріалу й визначення місця засипання шихти в динаміці.

Наукова новизна. Отримана можливість визначення розподілу енергії у ванні руднотермічної печі в динаміці та розрахунку температурного поля в ній. Створена математична модель процесу виплавки феросплавів, в якій уперше враховано взаємозв’язок електричних і теплових процесів в об’ємі шихти за перебігом часу та є можливість визначення показників, що впливають на енергоефективність плавки.

Практична значимість. Використання запропонованої моделі дозволяє розрахувати кількість уведеної енергії до будь якого елементарного об’єму ванни руднотермічної печі за певний проміжок часу, вирішувати практичні задачі енергоефективності процесу.

References.

1. Fedina, I. V. (2014). Energy saving in the production of ferrous and non-ferrous metals. Information technology in education, science and production, 4(9), 152-159.

2. Hryshchenko, S. H., Hasyk, M. I., Kutsyn, V. S., Soloshenko, P. A., & Kudriavtsev, S. L. (2014). State, problems and prospects of development of the ferroalloy industry in Ukraine. Metallurgy, 2(2), 14-17.

3. Kutsyn, V. S. (2013). Newest energy-saving technologies of manganese ferroalloys production in electric furnaces. New materials and technologies in metallurgy and machine-building, 3, 168-183.

4. Kolesnyk, V. M. (2014). Assessment of the production of ferroalloy products as an important component of the metallurgical complex of Ukraine. Economic space: Collection of scientific works, 89, 19-28.

5. Nekhamin, S. M. (2013). Management of the energy structure of the working space of arc steelmaking and ore-thermal furnaces ‒ the mechanism of increasing the efficiency of their work. Electrometallurgy, 11, 9-16.

6. Levchenko, S. A. (2016). Electromagnetic and thermal fields of ore-thermal melting furnace. Herald NTU “KhPI”. Series: Mechanic-technological systems and complexes,17(1189), 76-80.

7. Artiukh, F. S., & Kukharev, A. L. (2014). Ways to improve the energy efficiency of powerful electric furnaces. Herald NTU “KhPI”. Series: Energy: Reliability and Energy Efficiency, 56(1098), 11-21.

8. Kachan, Yu. G., & Mishchenko, V. Yu. (2018). About the integrated approach at modeling of work of ore-thermal furnace. Metallurgy: scientific works of Zaporizhzhia State Engineering Academy, 1(39), 94-96.

9. Bakyrov, A. H., Zhunusov, A. K., Chekymbaiev, A. F., & Shoshai, Zh. (2018). Investigation of the electrical resistivity of charge mixtures for smelting ferrosilicoaluminium. Science and technology of Kazakhstan, 2, 14-18.

10. Kachan, Yu. H., Liush, Yu. B., & Mishchenko, V. Yu. (2018). Algorithm for calculating the temperature field of a bath of an ore-thermal furnace. Herald of Khmelnytskyi National University, 3(261), 19-22.

11. Lobov, V. Y., & Kotliar, M. O. (2015). Simulation of temperature distribution in a layer of gas-air evaporators of an air-chamber in conveyor furnaces of the plant of connection. Scientific bulletin NGU, 2, 109-117.

 повний текст / full article

• < Попередня
• Наступна >