Коэффициент местных потерь механической энергии потока для смеси шихтовых материалов

Рейтинг:   / 0
ПлохоОтлично 

Authors:


А. Н. Селегей, orcid.org/0000-0003-3161-5270, Национальная металлургическая академия Украины г. Днепр, Украина, e-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

В. П. Иващенко, orcid.org/0000-0001-5195-2552, Национальная металлургическая академия Украины г. Днепр, Украина, e-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

В. И. Головко, orcid.org/0000-0001-5638-6991, Национальная металлургическая академия Украины г. Днепр, Украина, e-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Р. В. Кирия, orcid.org/0000-0003-4842-7188, Институт геотехнической механики имени Н. С. Полякова Национальной Академии Наук Украины, г. Днепр, Украина, е-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Л. С. Квасова, orcid.org/0000-0002-7146-3788, Национальная металлургическая академия Украины г. Днепр, Украина, e-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.


повний текст / full article



Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu. 2021, (2): 026 - 031

https://doi.org/10.33271/nvngu/2021-2/026



Abstract:



Цель.
Установить зависимость коэффициента местных потерь механической энергии потока двухкомпонентной смеси шихтового материала от его глубины, содержания компонентов, среднего эквивалентного диаметра частиц в случае их свободно-дисперсного движения.


Методика.
Величину коэффициента местных потерь механической энергии определяли по величине гидравлического сопротивления жидкости при ее движении в открытых каналах и трубах. В работе использовали методы сравнительного анализа, математического моделирования и прогнозирования динамических процессов в потоке гранулированного материала.


Результаты.
По результатам теоретических исследований получена математическая модель, использование которой позволяет вычислять коэффициент местных потерь механической энергии для потока двухкомпонентной смеси шихтовых материалов c размерами частиц агломерата от 15 до 50 мм, окатышей от 6 до 12 мм, кокса от 10 до 60 мм. Разработанная модель с удовлетворительной точностью позволяет оценить движение шихты из указанных материалов по трактам загрузочных устройств доменных печей со скоростью в пределах от 1,5 до 20 м/с и определять траектории потока смеси шихтовых материалов на колошнике с точностью до 0,2 м. Отмечено, что расчёт указанного выше коэффициента по известным методикам недостаточно точен, что связано с неопределенностью выбора единого среднего эквивалентного диаметра частиц двухкомпонентной шихты. Сравнительный анализ разработанной модели с известными моделями и экспериментальными данными свидетельствует о том, что точность вычислений динамических параметров двухкомпонентного потока шихтовых материалов по разработанной модели по сравнению с расчетами по ранее известным моделям увеличивается на 5–10 %.


Научная новизна.
Впервые установлены закономерности изменения коэффициента внутренних механических потерь двухкомпонентного потока шихтовых материалов от его глубины, содержания компонентов, средних эквивалентных диаметров частиц при движении по трактам загрузочных устройств доменных печей.


Практическая значимость.
Разработаны математические зависимости, которые могут быть использованы для определения технологических параметров загрузки современной доменной печи при различных характеристиках гранулометрии шихты и соотношениях ее компонентов. Это позволит увеличить точность прогнозирования хода рассматриваемого процесса, степень автоматизации систем управления технологическим процессом шихтоподачи доменных печей, даст возможность более эффективно использовать дорогостоящие шихтовые материалы, снизить потребление энергоресурсов и вредное воздействия на окружающую среду.


Ключевые слова:
шихта, доменная печь, загрузочное устройство, энергия, смесь

References.


1. Yoichi Narita, Hiroshi Mio, Takashi Orimoto, & Seiji Nomura (2017). DEM Analysis of Particle Trajectory in Circumferential Direction at Bell-less Top. ISIJ International, 57. https://doi.org/10.2355/isijinternational.ISIJINT-2016-560.

2. Fang Hu, & Peng Hu (2020). A novel approach to investigate the network of granular material using modified 3D DEM simulation. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 474 072037. https://doi.org/10.1088/1755-1315/474/7/072037.

3. Reichhardt, C. J. O., & Reichhardt, C. (2018). Avalanche dynamics for active matter in heterogeneous media. New Journal of Phyics, 20. 025002. https://doi.org/10.1088/1367-2630/aaa392.

4. Singh, A., Magnanimo, V., Saitoh, K., & Luding, S. (2015). The role of gravity or pressure and contact stiffness in granular rheology. New Journal of Phyics, 17. 043028. https://doi.org/10.1088/1367-2630/17/4/043028.

5. Frolov, A. L., Frolova, O. A., Sumina, R. S., & Sviridova, E. N. (2020). Mathematical modeling of axisymmetric flow of granular materials. Journal of Physics: Conference Series, 1479. 012115. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1479/1/012115.

6. Rokitowski, P., & Grygierek, M. (2019). Initial Research on Mechanical Response of Unbound Granular Material under Static Load with Various Moisture Content. Materials Science and Engineering, 471. 032040. https://doi.org/10.1088/1757-899X/471/3/032040.

7. Ivaschenko, V. P., Kiriya, R. V., Selegej, A. M., Golov­ko, V. I., Ribalchenko, M. O., Papanov, G. A., & Selegej, S. N. (2017). Determination of parameters of shield discharge from bunkers of the infinite loading device of the blast furnace. Collection of research papers of National Mining University, 52, 192-198. ISSN 2071-1859.

8. Kalinin, A. V. (2020). Roughness coefficient of sand riverbeds. Journal of Science and Education of North-West Russia, 6(2), 1-12.

9. Onorin, O., Spirin, N., Istomin, A., Lavrov, V., & Pavlov, A. (2017). Features of Blast Furnace Transient Processes. Metallurgist, 61, 121-126. https://doi.org/10.1007/s11015-017-0464-2.

10. Golovchenko, A., Dychkovskyi, R., Pazynich, Y., Cáceres, C., Howaniec, N., Bartłomiej, J., & Smolinski, A. (2020). Some Aspects of the Control for the Radial Distribution of Burden Material and Gas Flow in the Blast Furnace. Energies, 13(4), 923. https://doi.org/10.3390/en13040923.

11. Chibwe, D., Evans, G., Doroodchi, E., Monaghan, B., Pinson, D., & Chew, S. (2020). Charge material distribution behaviour in blast furnace charging system. Powder Technology, 366, 22-35. https://doi.org/10.1016/j.powtec.2020.02.048.

12. Govender, N., Wilke, D., Chuan-Yu, Wu, & Kureck, H. (2019). A numerical investigation into the effect of angular particle shape on blast furnace burden topography and percolation using a GPU solved discrete element model. Chemical Engineering Science, 204, 9-26. https://doi.org/10.1016/j.ces.2019.03.077.

13. Smyrnova, I., Horbenko, V., Lutsyshyn, A., Kaminskyi, V., Sasiuk, Z., Selivyorstova, T., & Ienina, I. (2020). The method of determining the probability of affection of the semiconductor elements under the influence of the multifrequency space-time signals. International Journal of Emerging Trends in Engineering Research, 8(5), 1776-1779. https://doi.org/10.30534/ijeter/2020/46852020.

14. Smyrnova, I., Selivyorstova, T., Liulchak, S., Sezonova, I., Yuriy, R., & Liashenko, V. (2020). The results of simulation of the process of occurrence of damages to the semiconductor elements of radio-electronic equipment under the influence of multi-frequency signals of short duration. International Journal of Advanced Trends in Computer Science and Engineering, 9(3), 3053-3056. https://doi.org/10.30534/ijatcse/2020/86932020.

 

Следующие статьи из текущего раздела:

Предыдущие статьи из текущего раздела: