Реферат Пояснительная записка: с., рис., табл., приложений, источников. Объект исследования процесс спекания агломерационной шихты в условиях аглофабрики ОАО «ммк им. Ильича»

Скачать 0.66 Mb.

Название	Реферат Пояснительная записка: с., рис., табл., приложений, источников. Объект исследования процесс спекания агломерационной шихты в условиях аглофабрики ОАО «ммк им. Ильича»
страница	6/7
Дата публикации	29.04.2015
Размер	0.66 Mb.
Тип	Реферат

100-bal.ru > Информатика > Реферат

1 2 3 4 5 6 7

6.7.1 Разработка детерминированной математической модели

Физико-математические модели агломерационного процесса могут быть получены аналитически, путем последовательного описания физических и химических превращений в исходных материалах в процессе производства [21]. Динамическая математическая модель спекания агломерационной шихты,         реализуемая на ЭВМ, позволяет быстро и с минимальными затратами                    исследовать влияние ведущих параметров процесса спекания (высоты слоя шихты, содержания углерода и влаги в шихте, скорости движения                         спекательных тележек и др.) на его технико-экономические показатели и может быть использована в качестве информационной части в АСУ агломерационным

производством для оптимизации технологического процесса. Алгоритм динамического моделирования в математической форме отражает физико-химические превращения и тепловые явления в спекаемом слое шихты практически в той мере, в какой процесс агломерации в настоящее время может быть описан аналитически.

В алгоритм динамической модели процесса спекания включены зажигание, сушка (переувлажнение) шихты, горение топлива, нагрев и охлаждение слоя шихты, изменение расхода газов, плотности шихты, теплоемкости материалов и газов, коэффициентов тепло- и влагообмена по ходу технологического процесса. Некоторые химические (в том числе минералогические) превращения в настоящее время исследованы и описаны недостаточно полно, поэтому их влияние на процесс можно учесть только приблизительно, путем некоторой коррекции теплофизических свойств шихты и агломерата, материального баланса и других хорошо изученных факторов.

Математическая модель основана на следующих предпосылках. Ввиду малых размеров частиц шихты их температура постоянна по объему; все частицы элементарного объема шихты, расположенные на одном горизонте слоя, имеют одинаковую температуру; тепловые эффекты реакций локализованы в объеме частиц шихты; теплообмен между шихтой и газовым потоком происходит при граничных условиях третьего рода; теплообмен теплопроводностью или излучением между слоями шихты, расположенными на различных горизонтах, отсутствует; теплота плавления и кристаллизации выражена зависимостью теплоемкости материалов от температуры; теплоемкости шихты и агломерата одинаковы; теплота экзо- и эндотермических реакций, а также потери теплоты с механическим недожогом и в окружающую среду определяются путем коррекции тепловыделения при горении коксика (по тепловому балансу); кислород диссоциирующих оксидов рассчитывается по уравнению, в котором содержание кислорода в воздухе корректируют с помощью коэффициентов (по материальному балансу); аккумуляцией теплоты и массы газами в слое можно пренебречь, так как она мала по сравнению с аккумуляцией теплоты и массы материалами; теплоемкость газов не зависит от их состава. Многие из этих допущений не влияют сколько-нибудь существенно на структуру алгоритма моделирования.

В слое спекаемой агломерационной шихты протекают процессы горения топлива, тепло- и влагообмена; изменяются давления водяных паров в газах, насыпная плотность шихты, теплоемкость шихтовых материалов, агломерата и продуктов сгорания. Некоторые из этих физических и химических явлений математически могут быть охарактеризованы системой алгебраических уравнений, не содержащих пространственной координаты и времени. Действительно, зависимости коэффициента теплоотдачи от температуры и состава шихты или теплоемкости газов от температуры сохраняются в любом месте слоя в любой момент времени. Это же относится и к другим подобным зависимостям. Рассмотрим алгебраические уравнения модели.

При горении топлива выделяется теплота:

,                       (6.7.1)

где - тепловые эффекты экзо- и эндотермических реакций, потери с механическим недожогом и в окружающую среду, выраженные в долях от теплоты сгорания;

    - доля углерода, сгорающего до СО₂ и СО;

       - теплоты сгорания углерода до СО₂ и СО.

Совместное протекание тепло- и влагообмена в слое характеризуется психрометрическим коэффициентом:

,                                                        (6.7.2)

Здесь - объемные коэффициенты теплоотдачи и влагообмена;

r — теплота парообразования.

Коэффициент теплоотдачи между газами и шихтой зависит от скорости и температуры газов и уменьшается в процессе сушки и спекания шихты, поэтому можно записать:

,                              (6.7.3)

где      v   - скорость продуктов сгорания в свободном сечении слоя;

   Т_Г - абсолютная температура газа;

С - содержание углерода в шихте;

W - влажность шихты;

- постоянные.

Давление насыщенных водяных паров в продуктах сгорания Р_нас зависит от температуры шихты t_ш и величины нормального давления Р_н:

                                         (6.7.4)

Парциальное давление водяных паров в газах Р_в.п. можно выразить через парциальную скорость и абсолютное давление продуктов сгорания Р:

Р_в.п= Р                                                  (6.7.5)

Насыпная плотность шихты зависит от ее абсолютной плотности и пористости П:

                                                (6.7.6)

Если допустимо некоторое уменьшение точности моделирования, то можно принять = const. Для расчетов повышенной точности может быть использована величина усадки шихты, зависящая от разрежения в вакуум-камерах, высоты слоя и других факторов. На теплоемкость шихтовых материалов Сш и газов С влияет температура шихты tш и газов tг:

                          (6.7.7)

С = Сг.о + C'г fг,                                                             (6.7.8)

где , - постоянные.

Продукты сгорания, проходящие через спекаемый слой, состоят из кислорода, водяных паров и других газов, поэтому парциальные скорости связаны соотношением:

                                                   (6.7.9)

Физические и химические превращения в спекаемом слое агломерационной шихты протекают во времени τ и в пространстве (по высоте слоя, пространственная координата Z). Эти динамические процессы (сушка, горение углерода, изменение температуры, концентрации кислорода в газах, парциальной скорости водяных паров и кислорода по высоте слоя) характеризуются системой дифференциальных уравнений в частных производных по τ и Z. Скорость сушки шихты (или ее переувлажнения) пропорциональна разности относительных давлений водяных паров: по выражению (6.7.4) — для насыщенных паров, по уравнению (6.7.5) — для действительных значений ненасыщенных.

             (6.7.10)

В процессе сушки влага мигрирует внутри частиц шихты, поэтому влажность последней необходимо учитывать:

,                                       (6.7.11)

где S, N — постоянные.

Эксперименты по динамике сушки агломерационной шихты показали, что N = 5,64 и S = 1,13, если W выражена в процентах на сухую массу. Для процесса переувлажнения f(W) = 1, так как в этом случае миграция влаги в частицах шихты на скорости процесса не отражается. Из уравнения материального баланса влаги следует

,                                       (6.7.12)

где - плотность водяных паров.

Исследования горения углерода в слое показали, что градиент концентрации кислорода в газах по высоте слоя сложным образом зависит от параметров процесса — концентрации кислорода в газе , среднего радиуса частицы топлива Rc, плотности топлива и др.:

                            ,                            (6.7.13)

где D, R, E — постоянные.

Так как текущие значения Rc и С связаны с начальными значениями и соотношением , то

                                                     (6.7.14)

На основании уравнения (6.7.14) с учетом материального баланса кислорода и углерода можно записать уравнение скорости горения углерода:

                               ,                     (6.7.15)

где - стехиометрический коэффициент;

      - плотность кислорода.

          Из уравнений (6.14) и (6.15) получаем выражение изменения парциальной скорости кислорода по высоте слоя:

                                                                         (6.7.16)

          Составив уравнение теплового баланса газового потока, найдем градиент температуры газов по высоте слоя и скорость изменения температуры шихты :

                                                                               (6.7.17)

                                                                                                       (6.7.18)

          При этом

     ;                (6.7.19)

                                                                              (6.7.20)

Уравнения (6.7.1) – (6.7.18) являются аналитической основой математического динамического моделирования агломерационного процесса на ЭВМ. Расчетная схема модели спекаемого слоя представлена на рисунке 6.7.1.

Рис. 6.7.1 - Расчетная схема модели спекаемого

             слоя агломерационной шихты

Слой шихты высотой Н разбит на n зон, так что ∆Z=H/n. Слои пронумерованы по ходу процесса спекания (сверху вниз): 1, 2, … , j –1 , j , j + 1, … , n – 1, n. Дискретизация процесса моделирования во времени с шагом дискретности ∆τ позволяет производить расчеты по шагам, номера которых 1, 2, … ,     К – 1, К, К + 1, … . В результате квантования процесса во времени и в пространстве ∆Z дифференциальные уравнения (6.7.11) – (6.7.18) представлены в конечно-разностной форме. Запишем итерационную схему функционирования динамической модели. Для величин, относящихся к шихте (W, C, t_ш), например, для влажности: , а для величин, относящихся к газовому потоку , например для скорости водяных паров:

                                               (6.7.21)

Для шихты номер j соответствует элементу разбиения; для газового потока номер j – 1 означает вход в элементарный слой с номером j, а номер j – выход из него.

Перейдем в дифференциальных уравнениях (6.7.10) - (6.7.18) к конечным разностям (от к и от к ) и выберем и достаточно малыми. Тогда приращения величин W, C, , , , и можно представить в виде:

;     (6.7.22)



                             ;                                 (6.7.23)

                                      ;                                         (6.7.24)

                   ;               (6.7.25)

                   ;             (6.7.26)

                   ;                      (6.7.27)

          ,    (6.7.28)

          где



;

                                                                                                                    (6.7.29)

                                                                                                            (6.7.30)



                             ;                           (6.7.31)

                                                                          (6.7.32)

Изменение скорости просасываемого через слой воздуха при моделировании принято таким же, как и в производственных условиях, в которых установлена эмпирическая зависимость (парабола четвертой степени):

                             ,                           (6.7.33)

где    - минимальный расход в момент времени ;

          - постоянные.

      В процессе программирования расчетов на ЭВМ предусмотрены логические операции по ограничению величин С≥0 и W≥0 это позволяет обеспечить абсолютную устойчивость процесса вычислений.

1 2 3 4 5 6 7

	Реферат Пояснительная записка содержит: 90 стр., 53 рис., 26 табл., 12 источников информации Телефонная сеть, оборудование связи, программный комплекс, база данных, клиентское приложение, паспортно-отчетная документация		Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Отчет о нир 65 с., 2 рис., 1 табл., приложений 2, источников использованной литературы 58
	Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Отчет о нир 65 с., 2 рис., 1 табл., приложений 2, источников использованной литературы 58		Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Отчет о нир 65 с., 2 рис., 1 табл., приложений 2, источников использованной литературы 58
	Реферат Дипломный проект  137 с., 49 рис., 33 табл., 23 источников ...		Реферат Отчет 99 с., 7 ч., 47 рис., 28 табл., 26 источников Проект направлен на изучение термодинамической стабильности, структуры и свойств минеральных фаз, содержащих радиоактивные и токсичные...
	Реферат 89 стр., 4 рис., 1 табл., 69 источников регион, промышленность,... Цель работы исследование форм, методов и механизмов формирования и реализации региональной промышленной политики в современных российских...		Реферат Отчет с. 22, рис., 3 табл Объектом исследования являлись системы централизованного водоснабжения мо г п. Одоев
	Реферат Отчет 35 с., 3 главы, 16 рис., 1 табл., 12 источников, 5 прил Объектом разработки является программа восстановления каркасных 3D объектов по 2D проекциям		Реферат (21с., 3 рис., 2 табл.) Объектом исследования являлись системы централизованного и локального водоотведения мо ломинцевское
	Реферат (18 стр., рис., 3 табл.) Объектом исследования являлись системы централизованного и локального водоотведения мо ракитинское		Реферат. Отчет…23с., рис., 4 табл Объектом исследования являлись системы централизованного и локального водоотведения мо кожинское
	Реферат Дипломный проект 117 с., 15 рис., 19 табл., 39 источников Цель работы – детальная разработка пункта технического обслуживания электровозов с комплексной механизацией		Реферат Пояснительная записка 100 стр., 18 рис., 15 табл., 1 прил., 15библ ...
	Реферат Тычинин И. А. Разработка приложения для портативных устройств... Тычинин И. А. Разработка приложения для портативных устройств с использованием qt framework, квалификационная работа на степень бакалавра...		Реферат Дипломный проект с. 114, рис. 4, табл. 17, источников 15, прил. 4 Целью работы является проектирование основного электровозного депо пассажирских электровозов постоянного тока серии чс

6.7.1 Разработка детерминированной математической модели

Похожие: