CC BY
40
ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН __________________2006, том 49, №10-12__________
ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
УДК 669.054-669.71
А.А.Сулейманов, М.М.Поччоев, З.А.Сулейманов, член-корреспондент АН Республики Таджикистан Х.С.Сафиев, академик АН Республики Таджикистан У.М.Мирсаидов РАСЧЕТ ИЗМЕНЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ВОЗДУХА ПО ДЛИНЕ ВОЗДУХОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЙ ТРУБЫ ПЕЧИ ВЫЖИГА
Процесс термического обезуглероживания в печи выжига отходов алюминиевого производства находится в зависимости от температуры воздуха, подаваемого под слой сырья, движущегося во вращающемся цилиндрическом барабане.
Рассмотрим тепловой режим слоя футеровки вращающегося барабана с воздухораспределительными трубами, по которым движется поток воздуха в количестве, обеспечивающем проведение процесса обезуглероживания отходов и снижение скорости реакции горения углерода в подвижном слое сырья.
Конструктивная особенность печи выжига заключается в том, что расположенные вокруг внутреннего периметра вращающегося цилиндрического барабана воздухораспределительные трубы и слой футеровки играют роль регенеративного теплообменника. При подаче ожижающего агента (воздух) футеровочный слой, в котором замурована группа воздухораспределительных труб, передает воздуху аккумулированное тепло, повышая его температуру, а при отводе газа - пылевоздушной среды с температурой более высокой, чем температура воздухораспределительных труб, тепло аккумулируется в слое футеровки. Кроме этого, таким расположением воздухораспределительных труб достигается повышение общего термического сопротивления теплопередачи стенки корпуса печи с вращающимся цилиндрическим барабаном.
<*е г 7 1 , ,, ? * * *
Г Ш11|| 1 %
////////, Ох і.
?■
Рис. 1. Расчетная схема изменения температуры воздуха по длине воздухораспределителя.
Расчетная схема изменения температуры воздуха по длине воздухораспределительной трубы, отнесенная к ее условной ширине в 1 м показана на рис. 1.
Тепловой поток в направлении, перпендикулярном внутренней поверхности цилиндрического барабана, проходит верхнюю часть стенки корпуса печи (от внутренней поверхности вращающегося барабана до оси воздухораспределительной трубы). Затем величина теплового потока снижается движущимся по воздухораспределительной трубе воздухом на и, наконец, пройдя нижнюю часть конструкции стенки (от оси воздухораспределительной трубы до окружающего воздуха), отводится за пределы печи выжига.
Рис.2. Расчетная схема передачи тепла через стенку корпуса печи.
Из схемы, показанной на рис. 2, видно, что воздухораспределительные трубы делят конструкцию стенки корпуса печи на две части: верхнюю и нижнюю. В общем случае термическое сопротивление теплопередаче Явч верхней части футеровочного слоя складывается
из термического сопротивления теплоотдачи ЯГ поверхности слоя сырья со стороны газа -пылевоздушной среды, эффективного термического сопротивления слоя сырья Яэ сл-, термического сопротивления слоя верхнего футеровочного слоя Яф в , термического сопротивления стенки воздухораспределительной трубы Я и термического сопротивления теплоотдаче на стенке ЯВНСТВ воздухораспределительной трубы, т.е.
КВ.Ч = КГ + Н-Э.СЛ Кф.В Кст.тр + ^ВН.СТ.В ( ^ )
Термическое сопротивление теплопередаче Ян ч нижней части конструкции футеровки печи включает в себя термическое сопротивление теплоотдачи на стенке Я , термическое сопротивление стенки воздухораспределительной трубы Яст , термическое сопро-
тивление нижнего футеровочного слоя Я , термическое сопротивление металлической стенки корпуса вращающегося барабана Я и термическое сопротивление теплоотдачи Я на поверхности вращающегося барабана.
^11.4 = КВН.СТ.В + ^ст.тр + ^Ф.Н + ^ст. К + ^В (^)
Выражение (1) и (2) можно упростить, если пренебречь значениями термических сопротивлений слоев металлических стенок Яст , Як .
Таким образом, коэффициент теплопередачи верхней части стенки печи определяется
квч= — =--------------------------------, (3)
Явч ЯГ + В-сл + КфВ + ^ВН.СТ.В
нижней части стенки
к„ТГ = 1 1
Н'4 /? /? + /? + /?
ЛН.Ч ВН.СТ.В ЛФ.Я в
Воздух из распределительной камеры поступает в воздухораспределительные трубы с температурой ? 0 в общем случае отличной от 1Г и ) и, проходя через нее, изменяет свою
температуру. На некотором расстоянии I поток воздуха приобретает некоторую неизменную температуру ^ п, зависящую от условий передачи тепла через конструкцию стенки печи и не связанную с его начальной температурой. Количество воздуха , перемещающаегося по воздухораспределительной, трубе изменяется в направлении движения, так как происходит попутная его раздача.
Определим температуру гв п по формуле, справедливой для стационарного режима передачи тепла через ограждение [2]:
1 ^ и ^ Г’ г
^ ^_________1 1_ А^В.Ч1Г ' А^Н.Ч1ОКР
1В.П ~ 1Г тг т~% ^.Г 1ОКР.
ТУ' р 1 ТУ* I 1У*
-^В.Ч-^О ^В.Ч Н .4
или:
IВ.П ~гОКР 1 Кн.ч
°в.п =
где
0 квч кнч КВЧКНЧ
Уравнение теплового баланса в сечении x воздухораспределительной трубы (см. рис. 1) в пределах элемента dx можно представить в виде
dQl + с/02 = dQ3. (4)
Количество тепла, затрачиваемое на нагрев воздуха с расходом G4( , который по длине dx меняет свою температуру на dt при изменении теплосодержания на dQ :
dQ3 — св G xdt. (5)
Дифференциальное уравнение (4) после подстановки (5) и (3) имеет вид:
К0<вп -t~7[x = cBG^^t.
Для упрощения задачи расход воздуха по всей длине воздухораспределителя примем постоянным и равным:
Gx =G0 /2 = const.
После разделения переменных и интегрирования от t до t и от 0 до x :
или
0 CBG0 t0 tB.n t
t -t 2Kox
В.П * —TT*
___________ _ g 5 0
или в относительных температурах:
0 ^В.П ^х 0~^х
х + — t ’
1В.П 10
где А = 2Ку[ с .
Изменение температуры воздуха в воздухораспределительной трубе определится зависимостью
= 1.В.П ~ ^В.П ■
На рис. 3 показатели степени представлены в виде графика (кривая 1), из которого видно, что при
Ах = ^^х> 3
св^ о
x
величина (),. близка к нулю С* ~ 1 н и Протяженность участка 1к , в пределах которого
практически заканчивается изменение температуры воздуха в воздухораспределительной трубе, равна
_ ЗcдG0 кр ~ 2Кп '
Средняя по длине воздухораспределительной трубы температура может быть опреде-
лена:
Средняя по длине воздухораспределительной трубы относительная избыточная температура в может быть определена с в виде:
-І
ср В.П о
Г<9 сіх
1-і
^0 1'В.П
Ь
ЛЬ
(6)
Рис. 3. Изменения относительной избыточной температуры воздуха в воздухораспределительной
трубе.
о
-АЬ
Зависимость (6) показана на рис. 3 (кривая 3). Этой кривой соответствует оптимальный технологический режим работы печи, и максимальная температура воздуха в воздухо-
распределительной трубе по величине остается ниже температуры ^ п, определяемая по формуле (3).
Зная среднюю температуру 7 воздуха в воздухораспределительной трубе и коэффициенты теплопередачи внутренней и наружной части футеровки Кв ч и Кн ч можно провести расчет передачи тепла через стенку конструкции печи выжига по формуле:
к _ 1 1
Лст
Таджикский технический Поступило 23.11.2006 г.
университет им.акад.М.С.Осими,
*Агентство по ядерной и радиационной безопасности АН Республики Таджикистан
ЛИТЕРАТУРА
1. Патент № 005302 (Евразийский). Печь Сулейманова. Эрматов А.Г., Мирсаидов У.М., Сафиев Х.С., Сулейманов А.А. и др. - 2004.
2. Богословский В.Н. Строительная теплофизика. М.: Высшая школа, 1982, 415 с.
А.А.Сулаймонов, М.М.Поччоев, З.А.Сулаймонов, Х,.С.Сафиев, У.Мирсаидов Х,ИСОБ НАМУДАНИ ТАГЙИРЁБИИ ^АРОРАТИ ^АВО АЗ РУИ ДАРОЗИИ ЦУБУРИ ^АВОТАЦСИМКУНАНДАИ ОТАШДОНИ СУЗОНАНДА
Дар макола усули наздики хдсобкунии тагйирьбии хдрорати х,аво дар кубури до-рои сарфи тагйирёбанда оварда шудааст. Муайян шудааст, ки хдрорати х,аво дар кубур барои речаи оптималии деги сузониш аз хдрорати речаи статсионарй tB П зиёд намеша-вад.
A.A.Sulaimonov, M.M.Pochoev, Z.A.Sulaimonov, Kh.Safiev, U.M.Mirsaidov CALCULATION OF CHANGE OF TEMPERATURE OF AIR LENGTH OF AIR DISTRIBUTION PIPE OF STOVE OF BURN
In the article shows estimated method of calculation of change of temperature of air channel with changing use. Detected that the temperature of air in channel for optional regime of stove of burn do not increase temperature of stationary regime.
