Математическое моделирование и комплекс программ для решения задач утилизации вторичной энергии отходящих газов металлургических агрегатов струйно-эмульсионного типа
Диссертация
Апробация работы. Основные результаты и положения диссертации докладывались и обсуждались на Второй Всероссийской научно-практической конференции, посвященной 25—летшо кафедры «Информационные технологии в металлургии» (Новокузнецк, 2006) — Четвертой международной научно-технической конференции «Современная металлургия начала нового тысячелетия» (Липецк, 2007) — IX Международной… Читать ещё >
Содержание
- ГЛАВА 1. ХАРАКТЕРИСТИКА И ОБОСНОВАНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОГО ОБЪЕКТА ИССЛЕДОВАНИЯ
- 1. 1. Механизм процессов в струйно-эмульсионных реакторах
- 1. 1. 1. Процесс и агрегат типа струйно-эмульсионный реактор
- 1. 1. 2. Зонные модели
- 1. 2. Отходящие газы черной и цветной металлургии
- 1. 3. Задача утилизации энергии отходящих газов металлургических агрегатов
- 1. 4. Обоснование математического объекта исследования
- 1. 5. Постановка задачи создания комплекса математических моделей процессов утилизации энергии отходящих газов
- 1. 1. Механизм процессов в струйно-эмульсионных реакторах
- ГЛАВА 2. ТИПЫ МОДЕЛЕЙ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ПОСТАВЛЕННЫХ ЗА ДАЧ
- 2. 1. Материальный и тепловой баланс в металлургическом процессе
- 2. 2. Уравнения вынужденного движения газов
- 2. 2. 1. Удельные потери давления на трение. 2.2.2. Потери давления на местные сопротивления
- 2. 2. 3. Потери давления в узлах котла-утилизатора
- 2. 2. 4. Потери давления в аппарате кипящего слоя
- 2. 2. 5. Потери давления в циклоне и группе циклонов
- 2. 2. 6. Потери давления в электрофильтре
- 2. 3- Сложный теплообмен в энергоутилизирующих аппаратах
- 2. 4. Теплоотдача при течении жидкости в трубах
- 3. 1. Разработка модифицированной математической модели металлургического агрегата
- 3. 2. Модель для определениям потерь давления на трение
- 3. 3. Разработка комплекснойматематической модели. котла—утилизатора
- 3. 4. Модель низкопотенциальных теплообменников
- 3. 5. Модель аппарата кипящего слоя
- 3. 5. 1. Соотношения для расчета параметров агрегата кипящего слоя
- 3. 5. 2. Алгоритм расчета коррекции скоростей загрузки и выгрузки материала
- 3. 5. 3. Методика расчета расхода газа
- 3. 6. Критерии оптимизации для выбора оптимального варианта энергоутилизации
- 3. 7. Алгоритм для выбора оптимального варианта использования вторичной энергии
- 4. 1. Программная реализация модифицированной модели агрегата струйно—эмульсионного типа
- 4. 2. Программная реализация модели для расчета термодинамических и теплофизических параметров
- 4. 3. Программная реализация модели для потерь давления
- 4. 4. Программная реализация модели и алгоритма для конструипрования и выбора оптимального варианта утилизации
- 4. 5. Разработка имитационной обучающей модели кипящего слоя
- 4. 6. Физическое и математическое моделирование процессов в аппарате кипящего слоя
- 4. 7. Обоснование адекватности сложных систем, создаваемых из подсистем
Список литературы
- Курунов И.Ф., Савчук Н. А. Состояние и перспективы бездоменной металлургии железа. М.: Черметинформация, 2002. 198 с.
- Цымбал В.П., Мочалов С. П., Калашников С. Н. Модели и механизмы самоорганизации в технике и технологиях. В 3-х.: Ч. I. Термодинамический подход к самоорганизации: Учеб. пособие. Под редакцией В.П. Цымба-ла/СибГИУ Новокузнецк, 2004. — 180 с.
- Цымбал В.П., Мочалов С. П., Калашников С. Н. Модели и механизмы самоорганизации в технике и технологиях. В 3-х.: Ч. II. Формальное описание эволюции и самоорганизации: Учеб. пособие. Под редакцией В. П. Цымбала / СибГИУ Новокузнецк, 2004.-298 с.
- Цымбал В.П., Мочалов С. П., Калашников С. Н. Модели и механизмы самоорганизации в технике и технологиях. В 3-х.: Ч. П1. Примеры реализации идей и принципов синергетики: Учеб. пособие. Под редакцией В. П. Цымбала / СибГИУ Новокузнецк, 2005.-264с.
- Кожевников И.Ю. Бескоксовая металлургия? железа. — М.: Металлургия, 1970. -336 с.
- Юсфин Ю.С., Гиммельфарб А. А., Пашков Н. Ф. Новые процессы получения металла-— М.: Металлургия, 1994. — 320с.
- Роменег- В.А., Вегман Е. Ф., Сакир Н. Ф. Процесс жидкофазного восстановления // Изв. ВУЗов Чёрной металлургии. —1993. № 7. — С. 9−19.
- Николис Г., Пригожин И. Самоорганизация в неравновесных системах.-М.: Мир, 1979.-512с.
- Хакен Г. Синергетика.- М.: Мир, -1980. -406с.
- Пригожин И., Стенгерс И. Порядок из хаоса: Новый диалог человека с природой: Пер. с англ./Общ. ред. В. И. Аршинова, Ю. Л. Климонтовича и Ю. В. Сачкова. М.: Прогресс, 1986. —432с.
- Цымбал В.П. Введение в теорию самоорганизации: с примерами из металлургии: Учебное пособие. СибГГМА —Новокузнецк, 1997 —251с.
- Патент № 1 835 173 Способ непрерывного рафинирования металла и агрегат для его осуществления / В. П. Цымбал, С. П. Мочалов, К. М. Шакиров, Р. С. Айзатулов, Б. А. Кустов, Н. И. Михеев, И. Р. Шрейбер, Г. С. Гальперин, А. И. Торопов. 1988.
- European Patent. International number PCT/RU93/325. Process for the continuous refining of metal and a facility for carrying out said process / V.P. Tsymbal, S.P. Mochalov, K.M. Shakirov a.e. // International publication number WO 95/18 238. -1995.
- Войнов А.П. и др. Котлы-утилизаторы и энерготехнологические агрегаты текст. / А. П. Войнов, В. А. Зайцев, Л. И. Куперман, JI.H. Сидельковский- -М.: Энергоиздат, 1989.-272с.
- Семененко Н.А. Организация теплоиспользования и энерготехнологическое комбинирование в промышленной огнетехнике — М.: Энергия, 1976. — 280 с.
- Юсфин, Ю.С. О возможности ресурсосбережения в агрегатах жидкофазно-го восстановления (на примере ПЖВ) / Ю. С. Юсфин, П. И. Черноусов, Г. М.
- Степин, А.Я. Травяное // Изв. вуз. Черная металлургия. — 1996. — № 9. — С. 8−14.
- Бородуля В.А., В. Л. Ганжа, В. И. Ковенский Гидродинамика и теплообмен в псевдоожиженном слое под давлением. Минск: Наука и техника. 1982.203 с.
- Щелоков Я.Н., Аввакумов А. Н., Сазыкин Ю. К. Очистка поверхностей нагрева котлов-утилизаторов М:ЭнергоатомиздатД984.
- Сибикин Н.М. Пути экономии ТЭР в энергоемких отраслях промышленно-сти//Промышленная энергетика. 1995.№ 10.С.2—6.
- Утилизация тепла отходящих от промышленных печей дымовых газов/ А. У. Липец, Л. В. Дирина, С. М. Кузнецова и др. // Теплоэнергетика. 1999. № 4.С.36−40.
- Тетельбаум И.М., Тетельбаум Я. И. Модели прямой аналогии. — М.: Наука, 1979.-834 с. 1979
- Веников В.А. Теория подобия и моделирования: учебное пособие для вузов. 2-е изд. М.: высшая школа, 1976. — 480С.
- Ватолин Н.А. Термодинамическое моделирование в высокотемпературных неорганических системах./ Н. А. Ватолин, Г. К. Моисеев, Б. Г. Трусов, М.: Металлургия, 1994. — 353с.
- Гленсдорф П., Пригожин Н. Термодинамическая теория структуры устойчивости и флуктуации —М.: Мир, 1973. —280с.
- Нащокин В.В. Техническая термодинамика и теплопередача. Учеб. пособие для неэнергетических специпльностей вузов. М.:Высшая школа, 1975. — 496с.
- Жуховицкий А.А., Шварцман Л. А. Краткий курс физической химии. М.: Металлургия, 1979. 368с.
- Максимов Ю.Н., Рожков И. М., Саакян М. А. Математическое моделирование металлургических процессов.: Металлургия, 1976. 288с.
- Аэродинамический расчет котельных установок (нормативный метод). Под. ред. Мочана С. И., Изд. 3-е. JL, Энергия, 1977. — 256с.
- Тодес О.М., Цитович О. Б., Аппараты с кипящим зернистым слоем: Гидравлические и тепловые основы работы. — Л.: Химия, 1981. — 296с.
- Механика жидкости и газа: Учебное пособие для вузов. 2-е изд., перераб. и доп./ Под ред. B.C. Швыдкого. — М.: ИКЦ «Академкнига», 2003. — 464 с.
- Теория, конструкции и расчет металлургических печей: Учебник для техникумов. В 2-х томах. 2-е изд. перераб и доп. Т.2. Мастрюков Б. С. Расчет металлургических печей. М.: Металлургия, 1986, 376 с.
- Котлы-утилизаторы и энерготехнологические котлы / под ред. Л. Н. Сидельковского. — М.6Энергоатомиздат. 1989. — 270 с.
- Расчет газотрубного котла—утилизатора: Метод, указ. / Сост. О. А. Полях, В. М. Динельт: СибГИУ. Новокузнецк, 2005. — 28 с.
- Михеев М.А., Михеева И. М. Основы теплопередачи. Изд. 2-е, стереотип. М., «Энергия», 1977. 344 с.
- Журавлев В.А. Термодинамика необратимых процессов. — М.: Наука, 1979. -136 с.
- Самойлович Ю.А. Теплофизика и теплотехника в металлургии. Средне-Уральское книжное изд-во, Свердловск, 1969. С 178—198.
- Самойлович Ю.А., Горяинов В. А., Дистергефт И. М. Горение, теплообмен и нагрев металла. — М.: Металлургия, 1973. — с. 120.
- Калинин Э.К., Ярхо С. А. Влияние чисел Рейнольдса и Прандтля на эффективность интенсификации теплообмена в трубах. — ИФЖ, 1966, т. 11. № 4, с. 426−431.
- Кутателадзе G.C., Леонтьев А. И. Тепломассобмен и трение в турбулентном пограничном слое. М.:Энергия, 1972. — 341 с.
- Михеев М.А. Расчетные формулы конвективного теплообмена. // Изв. АН СССР. ОТН. 1966, № 5, С. 96 — 105.
- Цедерберг Н.В. Теплопроводность газов и жидкостей. М.: Госэнергоиздат, 1963. 408 с.
- Ergun S. Fluid flow through packed columns. — Chemical Eng. Progress, 1952, v. 48, p. 89−94.
- Расчет водопроводных сетей: учеб. для вузов / Н. Н. Абрамов. — 3-е изд. перераб. и допол. — М.:Стройиздат, 1982. — 440 с.
- Манюк В.И. Наладка и эксплуатация водяных тепловых сетей: справочник / В. И. Манюк, Я. И. Каплинский, Э. Б. Хиж и др.—М.:Стройиздат, 1988 — 432 с.
- Телегин А.С., Швыдский B.C., Ярошенко Ю. Г. Тепломассоперенос: Учебник для вузов: 2-е изд., перераб. и доп./ Под ред. Ю. Г. Ярошенко. — М.:ИКЦ «Академкнига», 2002. 455 с.
- Теория тепломассообмена: Учебник для технических университетов и вузов / С. И. Исаев, И. А. Когликов, В. И. Кодаков и др./ Под ред. А. И. Леонтьева. Изд. 2-е испр. и доп. М.: Изд—во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 1997.— 683 с.
- Самарский А.А., Михайлов А. П., Математическое моделирование: Идеи. Методы. Примеры—М.: Наука, Физматлит, 1997. — 320 с.
- Элементы теории систем и численные методы моделирования процессов тепломассопереноса: Учебник для вузов / B.C. Швыдкий, Н. А. Спирин, М. Г. Ладыгичев, Ю. Г. Ярошенко, Я. М. Городон. М.: Интермет Инжиринг, 1999.-520 с.
- Самарский А.А., Гулин А. В. «Численные методы математической физики», Научный Мир, Москва, 2000, с. 198.
- Кобышев А.А., Кобышев В. А., Корочкин Ю. Д. К вопросу о построении эффективных кончно-разностных моделей теплообмена // Изв. вузов. Чер. металлургия.- 1995—№ 6. — С. 45.
- Швыдкий B.C., Ладыгичев М. Г., Шаврин B.C. Математические методы теплофизики: Учебник для вузов. М.: Машиностроение, 2001. — 232 с.
- Гухман А.А. Применение теории подобия к исследованию процессов тепломассообмена.
- Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. — М.:Наука, 1970. 904 с.
- Прандтль Л. Гидроаромеханика. М.: Изд-во иностр. лит., 1949. — 520 с.
- Франкль Ф.И. Избранные труды по газовой динамике. — М.: Физматгиз, 1973.-556 с.
- Манохин А.И. Теория и практика прямого получения железа. — М.: «Наука», 1986 г.
- Агеев Н.В. Диффузия, сорбция м вазовые превращения в процессах восстановления металлов. — М.: «Наука», 1981 г.
- Бородуля В.А., Ганжа В. Л., Ковенский В. И., Гидродинамика и теплообмен в псевдоожиженном слое под давлением. — Минск, «Наука и техника», 1982 г.
- Красавцев Н.И., Высокотемпературные эндотермические процессы в кипящем слое. // Материалы конференций по высокотемпературным эндотермическим процессам в кипящем слое. — М.: «Металлургия», 1968 г.
- Рукин В.В., Острик П. Н., Дзнеладзе Ж. И., Сажистое железо. М.: «Металлургия», 1986 г.
- Вегман Е.Ф., Краткий справочник доменщика. М.: «Металлургия», 1981 г.
- Куликов И.С., Интенсификация восстановительных процессов. // Диффузионно-химические аспекты. — М.: «Наука», 1980 г.
- Есин О. А. Гельд П.В., Физическая химия пирометаллургических процессов. // Реакции между газообразными и твёрдыми фазами, ч.1, Свердловск: «Металлургиздат», 1950 г.
- Тулин Н. А. и др. Развитие бескоксовой металлургии М.: Металлургия, 1987 г.—328с.
- Князев В. Ф. Бескоксовая металлургия железа. М.: Металлургия 1972 г.— 272с.
- Полохин О. В. Куценко С. А. Основные направления развития бескоксовой металлургии. //Сборник научных трудов ученых орловской области, 1998, с. 286−291.
- Куликов И.С., Ростовцев С. Т., Григорьев Э. Н., Физико-химические основы процессов восстановления окислов.// Диссоциация и диффузия. — М.: «Наука», 1978 г.
- Линчевский Б.В., Соболевский А. Л., Кальменев А. А., Металлургия чёрных металлов. — М.: «Металлургия», 1986 г.
- Ярхо Е.Н. Экономическая эффективность подготовки железных руд к плавке. — М.: «Металлургия», 1974 г. Юсфин Ю. С., Новые процессы получения металла. // металлургия железа. — М. «Металлургия», 1994 г.
- Дюссельдорф, Штайзен, Металлургическое производство и технология металлургических процессов., 1994 г.
- Менковский М.А., Металлургия, технология угля и неметаллических полезных ископаемых. М. А. Менковский, И. Ю. Кожевников, Б. М. Равич, — М.: «Недра», 1971 г.
- Калинников В.Т., Комплексное использование руд и концентратов. М.: «Наука», 1989 г.
- Кабанова О.В., Максимов Ю. А., Рузинов Л. П., Статические методы построения физико-химических моделей металлургических процессов. — М.: «Металлургия», 1989 г.
- Демченко В.А., Автоматизация и моделирование технологических процессов АЭС и ТЭС. — Одесса: «Астропринт», 2001, 300с.
- Клюев А.С., Товарное А. Г., Наладка систем автоматического регулирования котлоагрегатов. — М.: Энергия, 1970. — 212с.
- Разумов И.М., Псевдоожижение и пневмотранспорт сыпучих материалов. — Л.: Химия, 1964 240 с.
- Булат А.Ф., Волошин А. И., Кудинов П. И. Технология плазменной подготовки пылеугольного топлива // Труды III российской национальной конференции по теплообмену. — М: Издательство МЭИ. 2002. T.3.-C.173—176.
- Волошин А.И., Пономарев Б. В. Механика пневмотранспортирования сыпучих материалов. — Киев: Наукова думка, 2001. —519 с.
- Кудинов П. И. Метод расчета процессов гидродинамики и теплообмена в неорто-гональных криволинейных координатах // Bicmnc Дншропетровсысого ушверситету. Мехашка, 1998.-Вип.1. T.l. — С.117—125.
- Launder В. Е, Spalding D.B. The numerical computation of turbulent flows // Computational methods in applied mechanics and engineering. Vol.3, 1974. — P.269−289:
- Портянко А. А. Экспериментальное исследование поперечно оребренных поверхностей нагрева парогенераторов для топлив, дающих сыпучие отложения: Автореф. дис канд. техн. наук. М., 1982.
- Потанкер С., Численные методы решения задач теплообмена и динамики жидкости: Пер. с англ. / Под ред. В. Д Виленяного. М: Энергоатомиздат, 1984.
- Прис К. Эрозия: Пер. с англ. М.: Мир, 1982.
- Резников А. Б. Условия огневого моделирования пылеугольных топочных устройств/ЛТроблемы теплоэнергетики и прикладной теплофизики. Алма-Ата: Наука, 1972. С 3−15.
- Рейнольде А. Дж. Турбулентные течения в инженерных приложениях: Пер. с англ. М.: Энергия, 1979.
- Смешивающие подогреватели паровых турбин /В. Ф. Ермолов, В. А.
- Пермяков, Г. И. Ефимочкин, В. JI. Вербицкий. М.: Энергоиздат, 1982.
- Сторожук Я. П., Асосков В. А. Выгорание топлива и огневое моделирование камер сгорания//Труды ЦКТИ. Л., 1967. № 75. С. 110−138.
- Роуд Д.Л., Лилли Д. Г., Мак—Лафлин Д.К. Поля средних скоростей в осе-симметричной камере сгорания с закруткой потока // АКТ. —1984. —№ 1. — С.86−95.
- Мартинузи Р., Поллард А. Исследование применимости различных моделей турбулентности для расчета турбулентных течений в трубах. Часть II. Дифференциальные модели для напряжений и (k-е) — модели // АКТ. — 1990. № 7. —С.33−42.
- Бабий В.И., Куваев Ю. Ф. Горение угольной пыли и расчет пылеугольного факела. М.: Энергоатомиздат, 1986.—208 с.
- Лишнер P. Delphi. Справочник. — СПб.: Символ-Плюс, 2001. — 640 с.
- Delphi 7: / Хомоненко А., Гофман В., Мещеряков Е., Никифоров В. — СПб.: БХВ—Петербург, 2003. 1200 с.
- Хомоненко А.Д. Работа с базами данных в Delphi. — СПб.: БХВ-Петербург, 2005. 625 с.
- Культин Н.Б. Основы программирования в Delphi 2006 для Windows. — СПб.: БХВ-Петербург, 2006.-381 с.
- ЮО.Бакнелл Д. Фундаментальные алгоритмы и структуры данных в Delphi. — Москва: Diasoft, 2006. — 556 с.
- Культин Н.Б. Основы программирования в Delphi 2006 для Microsoft. NET Framework. СПб.: БХВ-Петербург, 2006. — 448 с.
- Архангельский А.Я. Программирование в Delphi для Windows. Версии2006, 2007, Turbo Delphi: методика разработки, базы данных, распределенные приложения. — Москва: Изд-во Бином, 2007. — 1239 с.
- Поган A.M. Delphi: рук. программиста. — Москва: Эксмо, 2006. — 473 с.
- Боровский А.Н. Современные средства разработки Borland для Oracle и MS SQL Server. -СПб.: БХВ-Петербург, 2007. 385 с.
- Осипов Д. Delphi. Профессиональное программирование. —Москва: Символ, 2006.- 1055 с.
- Кузнецов A. Microsoft Access: учебный курс-СПб.: Питер, 2006 — 364 с.
- Проектирование баз данных в среде СУБД MS Access: учебное пособие / JI. И. Ефремова, Т. В. Глухова. — Саранск: Изд-во СВМО, 2008. 121 с.
- Самоучитель Access 2007 / Бекаревич Ю., Пушкина Н. — СПб.: БХВ— Петербург, 2007.- 698 с.
- Сергеев А.В. Access 2007. Новые возможности — СПб.: Питер, 2008. 175 с.
- ПО.Блюттман К. Access. Трюки: оригинальные решения задач по обработкеданных. — СПб: Питер, 2006. — 331 с.
- Microsoft Office Access 2007 / Харитонова И., Рудакова Л. — СПб.: БХВ-Петербург, 2008. 1268 с.
- Романова Ю.Д. Создание и ведение базы данных (MS Access). Москва: ММВШБ «МИРБИС» (Ин-т), 2008. — 60 с.
- Дженнингс Р. Использование Microsoft Office Access 2003. — М.: Вильяме, 2005.-1300 с.
- Балтер Э. Профессиональное программирование в Microsoft Office Access 2003. Москва: Вильяме, 2006. — 1295 с.
- Тимошок Т.В. Microsoft Office Access 2007. — Москва: Диалектика, 2008. — 456 с.
- Разработка приложений в MS Access: краткое рук. / С. И. Моисеенко, Б. В. Соболь. Москва: Вильяме, 2006. — 267 с.
- Балтер, Элисон. Microsoft Office Access 2007: профессиональное программирование / Элисон Балтер — пер. с англ. и ред. К. А. Птицына. — Москва [и др.]: Вильяме, 2009. 1296 с.
- Системы управления и информационные технологии. 2009. Вып. 2.2(36). — С. 277−280.
- Олейников А.А. Математическая и физическая модели котла—утилизатора и агрегата кипящего слоя применительно к струйно—эмульсионному реактору типа СЭР / Олейников А. А., Цымбал В. П. // Изв. Вузов. Чер. металлургия. 2009, № 8. — С. 43−51.
- Олейников А.А. Варианты и оценка эффективности использования вторичных энергоресурсов для агрегатов жидкофазного восстановления / Олейников А. А., Цымбал В. П. // Изв. Вузов. Чер. металлургия. 2008, № 6. — С. 43−51.
- Утверждаю:Замз-генералыюго директора1. Самтехпроект", 1. ЗАКЛЮЧЕНИЕ О ПОЛЕЗНОСТИ
- Разработки Олейникова Алексея Александровича на тему: «Математическое моделирование и комплекс программ для решения задач утилизации вторичной энергии отходящих газов металлургических агрегатов струйно— эмульсионного типа».
- Специалистами ОАО «Сибирский Сантехпроект» рассмотренкомплекс программного обеспечения «SKVSapr», позволяющий решатьследующий круг задач.
- Выбор и конструирование схем утилизации тепловой энергии.
- Исследование процесса утилизации тепловой энергии по ходу движения отходящих газов.
- Исследование потерь давления на каждом участке газохода, в том числе и в энергоутилизаторах.
- Конструирование энергоутилизирующих аппаратов и систем газооочистки.
- Принято решение о целесообразности использования программы «SKV Sapr» для предварительной оценки вариантов энергоутилизации в «ОАО Сибирский Сангех проект»
- Главный инженер 27 ноября 2009 — ~СТ. Сосимович1. О «Геолстройпроект"1. В.А.Коряковцев1. ЗАКЛЮЧЕНИ
- Разработки Олейникова Алексея Александровича на тему- «Математическое моделирование и комплекс программ для решения задач утилизации вторичной энергии отходящих газов металлургических агрегатов струйно-эмульсионного типа»
- Обменявшись мнениями, техсовет принял решение об использовании ^ программы «SKVSapr» при проектировании котельных установок и других теплогенерирующих аппаратов в ООО «Геол строй проект».
- Заместитель директора ООО «Геолстройпроект"1. В. Максимов18 ноября 2009 г.