CC BY
7Зависимость критерия проницаемости Кп = — от структурного критерия Кс = — волокнистого материала
- численный анализ взаимосвязи критериев Re(Кс), Re(Кп), Кт(Кс) и Кп(Кс) позволил установить наличие математических зависимостей в виде следующих критериальных уравнений:
2.
6.
Re = [196,5504927 • (Кс)-
2,018145 • 10-13 • (Кс)2'5 + 3,6390757 • 10-3] • 10
-17.
Re = [
87,8404033 + 3,5678135 • 10-3 • (Кп • 10-7) - 0,1318564] • 10-17;
0,5 + 3,5294938 • 10-9 • Кс1,5 - 7,2155446 • 10-3;
L(K„-10-7)2'4
Кт = 1,5368819 • К,
Кп = (15,3716709 • К,
0,1
7,0963161 • 105 • Кс
3,5
18,2588699) • 10-
7
приведенные критериальные уравнения дают возможность численно оценить и прогнозировать свойства нетканых материалов применительно к процессу самопроизвольного впитывания жидкости.
Список источников Гухман А.А., 1968, Введение в теорию подобия. -М:, Высшая школа, 355 с.
Седов Л. И. Методы подобия и размерности в механике. — 10-е изд., доп. — М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1987 г. — 432 с.
Электронный ресурс. - Режим доступа: http:// www.metrob.ru/HTML/stati/kachestv-edinica.html. Митрохин А.Н., 2005, Качественная единица как элемент размерностного анализа или к вопросу о размерности "безразмерных" величин. Веников В. А. Теория подобия и моделирования. — М.: Высшая школа, 1976. — 479 с. Шустов Ю.С. Основы научных исследований свойств текстильных материалов. - М.: Издательство: МГТУ им. А.Н. Косыгина, 2012. - 120 с. Осипенко Л. А. Разработка и исследование научно обоснованной методики конфекционирования материалов для одежды различного назначения.: Дис.... канд. техн. наук: 05.19.04 / Л. А. Осипенко-ФГБОУ ВПО «МГУС», М., 2004. - 130 с.
7. Курденкова, А.В. Разработка методов прогнозирования физико-механических свойств хлопчатобумажных тканей после действия различных факторов износа.: Дис.... канд. техн. наук: 05.19.01 / А.В. Курденкова А.В. - М., 2006. - 254 с.
8. Ларина Л. В. Методология исследования и разработки процессов и оборудования для обработки натуральных кож гигротермическим воздействием на их микроструктуру в условиях вакуума.: Дис.... канд. техн. наук: 05.02.13 / Л. В. Ларина - ФГБОУ ВПО «ЮРГУЭС», Шахты., 2013. - 318 с.
9. Кирпичев М. В. Теория подобия. — М.: Изд. АН СССР, 1953, 94с.
10. Электронный ресурс. - Режим доступа: http://www .novedu.ru/Вязкостьводы,
11. Электронный ресурс. - Режим доступа: http://www .dpva.info/Guide/GuidePhysics/GuidePhysicsHeatAnd Temperature/HeatexpansionCoefficient/HECforPlasti cs/
12. Электронный ресурс. - Режим доступа:http:/ /allchem.ru/pages/encyclopedia/4247
13. Электронный ресурс. - Режим доступа: http:// www.xumuk.ru/encyklopedia/2/3618.html
14. Петухов Б.В. Полиэфирные волокна. Электронный ресурс. - Режим доступа: newlibrary.ru>...petuhov _b...poliyefimye_volokna.html
,115
ОЦЕНКА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТЕПЛОТЫ ГОРЯЧЕГО ПРОКАТА
Хайруллин Ильдар Асхатович, Слепова Ирина Олеговна, Хасанова Резеда Валлямовна
студенты Магнитогорского государственного технического университета им Г.И. Носова,
г. Магнитогорск Картавцев Сергей Владимирович Доктор. техн. наук, профессор кафедры ТиЭС МГТУ им. Г.И. Носова, г. Магнитогорск
EVALUATION OF THE USE OF HEAT HOT ROLLED
Khairullin Ildar, Student of Magnitogorsk State Technical University, Magnitogorsk Slepova Irina, Student of Magnitogorsk State Technical University, Magnitogorsk Khasanova Rezeda, Student of Magnitogorsk State Technical University, Magnitogorsk
Kartavtsev Sergei, Doctor of Technical Sciences, Professor, Department of thermal power and energy systems of Magnitogorsk State Technical University, Magnitogorsk
АННОТАЦИЯ
В работе рассмотрены существующие технологии охлаждения стального листа. Предложен способ охлаждения стального листа с помощью жидкометаллических теплоносителей, позволяющий в дальнейшем использовать теплоту листа для выработки электроэнергии.
ABSTRACT
The paper discusses the existing cooling technology steel sheet, a calculation of the energy intensity of production. A method of cooling steel plate by a liquid metal, which allows to continue to use plate heat to generate electricity. Ключевые слова: энергосбережение, листопрокатный цех, прокатный стан, стальной лист, теплотехнология, теплоносители.
Keywords: energy saving, rolling shop, rolling mill, steel plate, heat technologies, heat transfer fluids.
В данной работе затрагиваются вопросы энергосбережения в такой теплотехнологии, как черная металлургия, поскольку эта отрасль является одной из наиболее энергоемких, и для черной металлургии вопросы энергосбережения чрезвычайно актуальны. В числе причин высокой энергоемкости продукции черной металлургии -большие потери энергии с охлаждающими продуктами и полупродуктами.
В 2014 году в российской федерации производство сырой стали достигло 70,7 млн. тонн в год [1]. Почти 90% -стальной прокат. Для производства одной тонны проката необходимо около 1,2 тонн условного топлива. При этом все это количество тепловой энергии, потребляемое металлом в технологическом процессе производства проката, рассеивается в окружающей среде в виде низкопотенциального тепла охлаждающих теплоносителей (окружающего воздуха или охлаждающей воды).
Стальной лист после последней чистовой клети имеет температуру 1000 °С (Т1). Далее он охлаждается в зоне ламинарного охлаждения до температуры 500 °С (Т2) и при этом отводится следующее количество тепловой энергии:
о = 0,7-(Т -Т2) (1)
Ц=350 МДж/т Для определения направления использования отведенной теплоты от листа в ЛПК основополагающим направлением является принцип технологической регенерации.
Так, ЛПЦ-10 ОАО ММК потребляет следующие энергетические ресурсы:
• Тепловую энергию (природный газ)
• Электроэнергия
Для того чтобы выбрать наиболее эффективное направление использования отведенной теплоты, был выбран эксергетический метод термодинамического анализа.
По данным ОАО «ММК» на 2011 год для производства одной тонны выпускаемой продукции необходимо 0,0577 м3 природного газа и 78,9932 кВт-ч электроэнергии соответственно.
Для природного газа была определена эксергия теплоты по формуле:
епр= q■(1-T0/T)■0,057 (2)
где q=35000 кДж/м3 - теплота сгорания природного газа; Т0=20+273=293 К - температура окружающей среды; Т=1338 К - температура горячего источника; епр= 1577 кДж/т
Для электроэнергии эксергия теплоты равна количеству электроэнергии, потребляемой в теплотехнологии горячей прокатки, переведенной по эквиваленту в теплоту:
еэл = 284364 кДж/т.
Сравнение эксергий теплоты природного газа и электроэнергии приведено на рисунке 1.
300000
Ж 200000
и
к 100000
к-&
0) о И
П
0
фиродныи газ
Электроэнергия
Рисунок 1. Диаграмма сравнения эксергии теплоты природного газа и электроэнергии
Из графика видно, что потребность теплотехнологии горячей прокатки в электроэнергии значительно превышает потребность в тепловой энергии природного газа. Так, теплоту горячего проката желательно направить направить на выработку электроэнергии.
Ранее было предложено использовать для охлаждения стального листа вместо воды жидкие металлы [2]. В промышленности существуют более сотни разнообразных теплоносителей. Для подбора, наиболее подходящего необходимо выдвинуть критерии:
1. Температура кипения теплоносителя должна быть выше температуры листа на выходе после последней чистовой клети (1000 °С);
2. Высокие физические свойства для интенсивного теплообмена (теплопроводность, плотность, теплоемкость, температуропроводность);
Основные высокотемпературные жидкометалли-ческие теплоносители представлены в таблице 1
Генерация электроэнергии
Рисунок 2. Постановка задачи возможного использования теплоты горячего проката на выработку электроэнергии. _Таблица 1
Проанализировав таблицу, были отобраны теплоносители: В^ Ga, Sn, Li, РЬ, С-13, свойства которых удовлетворяют поставленным критериям. Все эти теплоносители - жидкометаллические. Для этих теплоносителей была составлена таблица 2.3, где были указаны взаимодействие их со сталью.
Теплоноситель Т-ра Плавления °С Т-ра кипения °С Плотность кг/м3 Коэффициент Теплопроводности Вт/м-°С Теплоемкость кДж/кг-°С кинем вязкость -10-8, м2/с
Литий 180,5 1336 475,6 48 4,513 73,4
натрий 97,5 883 805 60,6 1,255 28,9
калий 63,7 760 704 30,9 0,764 20,4
№-К -12,5 784 727 25,9 0,876 26,7
кадмий 320,9 765 7720 49,8 0,1382 19,9
Свинец 327,4 1737 10325 15.9 0,1474 15,85
Галлий 29,8 1983 6708 37,7 0,4187 8,14
Олово 231,9 2270 6729 37,4 0,2554 17,3
Висмут 271 1477 9660 17,3 0,1507 12,2
Сплав С-13 125 1670 10000 15,8 0,1465 13,6
Таблица 2
500 °С 600 °С 700 °С 800 °С 900 °С
Bi х х х - -
Ga н н н н н
Sn н н - - -
и м м н н н
Pb х х м м н
С-13 х м м - -
где х - допустимой стойкости, охватывающие 1-4 группы стойкости (1-7 баллов),
м - малостойкие, 5 группа стойкости (8- 9 баллов), н - нестойкие, 6 группа стойкости (10 баллов)
Проанализировав таблицу 2, видно что со сталью практически не взаимодействуют такие жидкие металлы, как Bi и сплав С-13.
Для выбора наиболее эффективного теплоносителя был задан интервал скоростей движения теплоносителей от 1-20 м/с при средней температуре 500 °С. Так в выбранном интервале скоростей был рассчитан коэффициент теплоотдачи для Bi и сплава С-13.
_Таблица 3
w,м/с Коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2-К)
Сплав С13 висмут
1 11890 12300
2 18650 19300
4 29270 30280
6 38090 39410
8 45920 47510
10 53090 54930
12 59770 61840
14 66070 68350
w,m/c Коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2-К)
Сплав С13 висмут
16 72060 74550
18 77790 80480
20 83310 86190
Как видно из таблицы 3 коэффициент теплоотдачи у висмута больше.
Организация теплообмена между охлаждаемым листом и теплоносителем возможна принципиально по двум направлениям: прямотоком (сонаправленное движение теплоносителя и листа) и противотоком. В связи с тем, что температура смотки листа после охлаждения порядка 500 °С, то использование прямоточной схемы невозможно. Использование противоточной схемы позволяет увязать теплотехнологию горячей прокатки и энергетику для генерации электроэнергии.
Так использование теплоты горячего проката может позволить генерировать порядка
N = Q/3,6^
(3)
где Ц= 350 МДж/т - количество теплоты, отводимая от листа
П - КПД паротурбинной установки
N=350 МДж/т/3,6 МДж/кВт-ч-0,4=39 кВт-ч/т электроэнергии с каждой тонны проката.
Себестоимость электроэнергии на предприятии при собственной генерации равна 1,5 рубля с каждого кВт-ч электроэнергии, покупная энергия - 3 рубля с каждого кВт-ч электроэнергии. Замена покупной электроэнергии собственно вырабатываемой позволяет экономить 1,5 рубля с каждого кВт-ч электроэнергии. Как было посчитано, с каждой тонны стали можно вырабатывать порядка 39 кВт-ч собственной электроэнергии. Следовательно, можно экономить
39-1,5 = 58,5 рублей с тонны листа.
На ЛПЦ-10 в год прокатывается 5,5 млн. тонн в год. Следовательно, ЛПЦ-10 может экономить 5,5-58,5=322 млн. рублей в год. Таким образом, данное исследование позволяет определить направление использования теплоты горячего проката (выработку электроэнергии) и увидеть, что можно экономить до 40% электроэнергии, рационально используя отведенную тепловую энергию листа во процессе охлаждения.
Список литературы
1. http://www.worldsteel.org/media-centre/press-releases/2014/World-crude-steel-output-increases-by-3-5--in-2013.html
2. Захаров Р.В., Гордеева И.С., Матвеев С.В. Исследование возможности утилизации теплоты готового проката // Энерго- и ресурсосбережение. Энергообеспечение. Нетрадиционные и возобновляемы источники энергии: Сборник материалов Всероссийской студенческой олимпиады, научно-практической конференции и выставки работ студентов, аспирантов и молодых ученых, 18-21 декабря 2012. Екатеринбург: УРФУ, 2012. С. 78-80.
3. Петракович М.А., Абдулгужина И.Р., С.В. Матвеев. Сравнение способов преобразования тепловой энергии в электрическую // Энергетики и металлурги настоящему и будущему России. Материалы 14-й Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и специалистов 2123 мая. Магнитогорск 2013. С. 28-31.
МОДЕЛИРОВАНИЕ ОБМЕНА ДАННЫМИ МЕЖДУ РАЗНОПЛАТФОРМЕННЫМИ ИНФОРМАЦИОННЫМИ СИТЕМАМИ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ПОДГОТОВКИ
ПРОИЗВОДСТВА
Хисамутдинов Равиль Миргалимович
кандидат технических наук, доцент, Казанский (Приволжский) Федеральный Университет,
г.Набережные Челны Хисамутдинов Марат Равилевич Аспирант, Казанский (Приволжский) Федеральный Университет, г.Набережные Челны
DATA EXCHANGE SIMULATION BITWEEN THE MULTIVENDOR INFORMATION SISTEMS FOR SOLVING THE PREPRODUCTION PROBLEMS
Khisamutdinov Ravil Mirgalimovich, Candidate of Science, assistantprofessor, Kazan (Volga Region) Federal University Naberezhnye Chelny,
Khisamutdinov Marat Ravilevich, postgraduate, Kazan (Volga Region) Federal University, Naberezhnye Chelny АННОТАЦИЯ
Разрабатываемая модель обеспечит динамичное внедрение интеграции на предприятии за счет интеллектуальных агентов и использование базы знаний на основе накопленного опыта и правил. В результате произойдет минимизация ошибок за счет исключения человеческого фактора, исключение ручного труда и повышение эффективности принимаемых решений. ABSNRACT
The developed modеl will provide a dynamic implementation of the integration of the enterprise through the use of intelligent agents and knowledge based on experience and rules. The result will be to minimize errors by eliminating the human factor, the exclusion of manual labor and increase efficiency of decision making.
