Помощь в учёбе, очень быстро...
Работаем вместе до победы

Теплообмен в устройствах систем газоочистки конвертерных газов и усовершенствование системы водяного охлаждения

Диссертация: Теплообмен в устройствах систем газоочистки конвертерных газов и усовершенствование системы водяного охлаждения
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Кислородно-конвертерный способ производства стали обладает многими преимуществами. Недостатком процесса является интенсивное образование запыленного газа. Очистка и предшествующее ей охлаждение газов, выходящих из кислородных конвертеров, продолжает оставаться основной из наиболее сложных проблем. Количество пыли, выносимой из конвертера, достигает 1,5% от металлошихты. Запыленность конвертерных… Читать ещё >

Содержание

  • Глава 1. Анализ тепловых и аэродинамических процессов газоотводящих трактов кислородных конвертеров
    • 1. 1. Запыленность газов в период работы конвертера
    • 1. 2. Очистка конвертерных газов
      • 1. 2. 1. Характеристика запыленности отходящих газов
      • 1. 2. 2. Схема мокрой газоочистки
      • 1. 2. 3. Схема газоотводящего тракта с мокрой очисткой газов конвертеров емкостью 300 тонн и более. Г
    • 1. 3. Охлаждение конвертерных газов
    • 1. 4. Расчет дисперсных характеристик распыливаемой жидкости
    • 1. 5. Тепло-и массообмен между каплями распыленной жидкости
      • 1. 5. 1. Расчет температуры поверхности капли
      • 1. 5. 2. Расчет физико-химических свойств фаз
      • 1. 5. 3. Расчет температуры в процессе подвода тепла
    • 1. 6. Процессы переноса при движении деформируемых частиц
      • 1. 6. 1. Сопротивление сферических частиц жидкости
      • 1. 6. 2. Распад капель в газовом потоке
      • 1. 6. 3. Центробежные форсунки
    • 1. 7. Выводы по главе и постановка задачи исследования
  • Глава 2. Математическое моделирование тепловых и аэродинамических процессов в высокотемпературном потоке газа
    • 2. 1. Математическая модель движения капли воды в высокотемпературном газовом потоке
    • 2. 2. Математическая модель прогрева капли воды с учетом испарения
    • 2. 3. Выводы по главе
  • Глава 3. Исследование теплообмена капель воды в системе газоочистки конвертерных газов
    • 3. 1. Описание программы расчета траекторий движения капель воды
    • 3. 2. Исследование траекторий движения одиночных частиц
    • 3. 3. Выводы по главе
  • Глава. 4. Разработка инженерной методики расчета оптимальной расстановки распылителей
    • 4. 1. Методика расчета оптимальной расстановки распылителей
    • 4. 2. Определение количества конвертерных газов и воздуха
    • 4. 3. Расчет охлаждения впрыском воды
    • 4. 4. Разработка рекомендаций по совершенствованию систем газоочистки конвертерных газов
      • 4. 4. 1. Оценка упрощающих допущений. Неравномерность плотности орошений
      • 4. 4. 2. Оценки распада капель в газовом потоке
    • 4. 5. Исследование распыливания жидкости в высокотемпературном потоке газа
    • 4. 6. Выводы по главе

Теплообмен в устройствах систем газоочистки конвертерных газов и усовершенствование системы водяного охлаждения (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Актуальность работы.

С освоением промышленных способов получения больших количеств дешевого кислорода (чистотой 99,5%) получили развитие методы производства стали с продувкой кислородом чугуна в конвертерах. Наиболее сложной проблемой является отвод, охлаждение и очистка газов, выделяющихся из кислородного конвертера в периоды кислородных продувок. Вместе с технологическим процессом совершенствуются кислородно-конвертерного производства и системы газоочистки кислородных конвертеров. Созданы и надежно работают разнообразные системы газоотводящих трактов, однако процессы отвода, охлаждения и очистки газов продолжают оставаться сложными и требуют значительных затрат труда и энергии.

Проблема защиты окружающей среды от загрязнений приобретает все большую актуальность в связи с активной деятельностью человека в области создания процессов и устройств, которые являются искусственными источниками загрязнений.

Наиболее актуальной задачей снижения вредных твердых выбросов в атмосферный воздух является создание новых и усовершенствование существующих систем очистки выбрасываемых отходящих газов различных технических устройств и, в частности, кислородных конвертеров.

Кислородно-конвертерный способ производства стали обладает многими преимуществами. Недостатком процесса является интенсивное образование запыленного газа. Очистка и предшествующее ей охлаждение газов, выходящих из кислородных конвертеров, продолжает оставаться основной из наиболее сложных проблем. Количество пыли, выносимой из конвертера, достигает 1,5% от металлошихты. Запыленность конвертерных газов достигает 200 г/м3. Поэтому очистка газов является обязательной. Допустимое содержание пыли в газах, выбрасываемых в атмосферу, составляет 100 мг/м3.

Охлаждение и очистка газов являются составными частями кислородно-конвертерного способа производства стали с продувкой чугуна технически чистым кислородом. Затраты на сооружение установок по охлаждению и очистке газов до санитарных норм, а также на их содержание весьма значительны.

Цель работы. Исследование процесса охлаждения газов в газоотводящем тракте кислородного конвертера и совершенствование на этой основе технологии, обеспечивающей снижение выбросов вредных веществ в атмосферу и снижение расхода энергоматериальных ресурсов. Научная новизна.

1. Разработана математическая модель движения капли воды в высокотемпературном газовом потоке газоочистки конвертера с учетом прогрева капли и испарения воды.

2. На основе реализации математической модели с учетом результатов экспериментальных исследований установлен характер влияния размеров капли воды и технических характеристик камеры охлаждения газоочистки конвертерных газов на траектории движения капель и динамику изменения их массы.

3. Получены соотношения, устанавливающие связь между конструктивными размерами камеры орошения и форсунками.

Практическая ценность. В результате проведенных исследований:

1. Разработана программа расчета для оценки и прогнозирования траекторий движения капель воды в высокотемпературном газовом потоке с учетом изменения массы за счет парообразования.

2. Разработана усовершенствованная методика расчета установки распылителей по сечению камеры орошения системы газоочистки кислородного конвертера.

Достоверность научных результатов работы подтверждены использованием фундаментальных законов тепломассопереноса, а также сопоставлением полученных результатов с данными других авторов.

Апробация работы и публикации. Результаты исследований и положения диссертации докладывались и обсуждались на: Международной научно-технической конференции «Прогрессивные процессы и оборудование металлургического производства» (Череповец, ОАО «Северсталь», октябрь 2005), 33 Военно-научной конференции молодых специалистов института (Череповец, ЧВИИРЭ, 2005 г.), IV Всероссийской Научно-технической конференции «Вузовская наука — региону» (Вологда, ВоГТУ, февраль, 2006 г.), XX ВНТК «Информационные технологии в науке, проектировании и производстве», (Нижний Новгород, 2007 г.).

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 107 наименований и приложения. Объем диссертации 123 страницы машинописного текста, из.

6. Результаты работы переданы на ЧерМК ОАО «Северсталь» для использования на системах газоочистки кислородных конвертеров с целью снижения концентрации твердых вредных выбросов в отходящих газах кислородных конвертеров и снижения расхода охлаждающей воды.

Заключение

.

1. Разработана математическая модель тепломассообмена капли воды, движущейся в системе газоочистки кислородных конвертеров с учетом ее прогрева и испарения и перегрева пара, при этом учитывается теплообмен конвекцией и излучением при Bi< 0,1 и Bi>0,l.

2. Разработана программа расчета траекторий движения капель воды в системе газоочистки кислородного конвертера с учетом Bi< 0,1, Bi>0,ln при переходе значения Bi>0,l на значение Bi< 0,1 для различных условий внешнего теплообмена.

3. В результате исследований тепломассообмена капли воды, проведенных по математической модели, установлены закономерности траекторий движения капель воды в системе газоочистки кислородных конвертеров в зависимости от размера капель и параметров окружающей среды.

4. Получены закономерности расчета конструктивных характеристик камеры орошения от конструктивных и технологических параметров форсунок.

5. Разработана усовершенствованная методика расчета распределения форсунок по поперечному сечению камеры орошения системы газоочистки кислородного конвертера. Разработаны рекомендации по повышению эффективности и снижению расхода воды при охлаждении газов в системе газоочистки кислородных конвертеров.

Показать весь текст

Список литературы

  1. Бережинский, А. И. Охлаждение и очистка газов кислородных конвертеров Текст. / А. И. Бережинский., А. Ф. Циммерман. — еталлургия, 1975. — 192с.
  2. , В.Г. Влияние технологических параметров на газовыделение по ходу плавки в 130-т кислородном конвертере Текст. / В. Г. Мелихов, Михневич Ю. Ф., Старов Р. В. и др.: // Сталь/ 1971. — № 8. — С.702−705.
  3. , В.А. Металлургическая теплотехника Текст.: учебник для вузов в 2-х томах, т.2. Конструкция и работа печей / В. А. Кривандин., И. Н. Неведомская., В. В. Кобахидзе и др. М.: Металлургия, 1986. -592с.
  4. , С.Б. Пылеулавливание и очистка газов металлургии Текст. / С. Б. Старк.-М.: Металлургия, 1977.- 328с.
  5. , С.М. Пылегазовые выбросы предприятий горной металлургии Текст. / С. М. Андоньев, О. В. Филипьев. М.: Металлургия, 1973.- 199с.
  6. , В.П. Пылеприготовление Текст. / В. П. Ромадин М.: — Л.: Государственное энергетическое издательство, 1953.- 519с.
  7. , В.В. Основы практической теории горения Текст.: учебное пособие для вузов / под ред. В. В. Померанцева. 2-е изд., перераб. и доп. Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1986. — 312с.
  8. , В.В. Сборник задач по теории горения Текст.: учебное пособие для вузов / под ред. В. В. Померанцева Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1983. — 152с.
  9. , Д.Н. Теплоотдача и испарение капель Текст. / Д. Н. Вырубов //ЖТФ.- т.9. вып.21. 1939.- С. 1923−1931.
  10. , Б.Д. Исследование коэффициента теплоотдачи частиц в потоке газа нестационарных условиях Текст. / Б. Д. Кацнельсон, Ф. А. Агафонова.// Котлотурбостроение. 1948. — № 5. — С. 16−22.
  11. , П.Г. Сушка во взвешенном состоянии Текст. / П. Г Романков, Н. Г. Рашковская. Л.: Химия, 1979. — 125с.
  12. , В.И. Сушка дисперсных материалов Текст. / Муштаев. В.И., Ульянов В. М. М.: Химия, 1988. — 352с.
  13. , В.И. Сушка в условиях пневмотранспорта Текст. / Муштаев В. И., Ульянов В. М., Тимохин А. С. М.: Химия, 1984.- 232с.
  14. , П.Г. Массообменные процессы химической технологии Текст. / Романков П. Г, Фролов, В.Д. Л.: Химия, 1990. — 384с.
  15. , В.Д. Моделирование сушки дисперсных материалов Текст. / В. Д. Фролов. Л.: Химия, 1987. — 208с.
  16. , А.В. Теория теплопроводности Текст. / Лыков А. В. М.: Высшая школа, 1969. — 599с.
  17. , Р.И. Основы механики гетерогенных сред Текст. / Нигматулин Р. И. М.: Наука, 1978. — 336с.
  18. , С.С. Теплопередача и гидродинамическое сопротивление Текст. / Кутателадзе С. С. М.: Энергоатомиздат, 1990. — 367с.
  19. , В.В. Основы теории горения / под ред. В. В. Померанцева. Л.: Энергия, 1973. — 264с.
  20. , В.А. Металлургическая теплотехника т.1 Текст. / В. А. Кривандин, В. А. Арутюнов, Б. С. Мастрюков и др. — М.: Металлургия, 1986.-424с.
  21. , Н.Н. Тепломассообмен капли воды, движущейся в высокотемпературном потоке газа Текст. / Синицын Н. Н. // Энергосбережение в теплоэнергетических системах: Мат. межд. научн.-техн.конф. Вологда: ВГТУ. — 2001. — С.43−45.
  22. , Н.Н. Математическое моделирование движения капли в газовом факеле Текст. / Н. Н. Синицын, Е. Л. Никонова, Н. И. Шестаков // Повышение эффективности теплообменных процессов и систем: Мат. II межд. научн.-техн. конф., часть I.- Вологда. 2000, С.89−91.
  23. , Н.Н. Тепломассообмен капли окалиномаслосодержащего шлама в низкотемпературном потоке газа: Текст. / Н. Н. Синицын // Энергосбережение в теплоэнергетических системах: Мат. межд. научн.-техн. конф. Вологда: ВГТУ. — 2001. С.49−51.
  24. , Н.Н. Расчет теплообмена в распылительной камере установки разделения окалиномаслосодержащих шламов прокатных цехов Текст. / Н. Н. Синицын, О. В. Топоева, Г. М. Петрова // Изв. ВУЗов Черная металлургия. 2000. — № 12. — 43с.
  25. , Н.Н. Теплообмен одиночных капель в газовом потоке Текст. / Н. Н. Синицын, Н. И. Шестаков, Г. И. Шаров Череповец: ЧТУ, 2000. -138с.
  26. Теоретические основы теплотехники. Теплотехнический эксперимент: справочник / под общ. ред. В. А. Григорьева В.М. Зорина М.: Энергоатомиздат, 1988.-566с.
  27. Промышленная теплоэнергетика и теплотехника Текст.: справочник / A.M. Бакластов, В. М. Бродянский, Б. П. Голубев и др. под общ. ред.В. А. Григорьева и В. М. Зорина. М.: Энергоатомиздат, 1983. — 552с.
  28. , Н.Н. Теплофизические процессы при движении одиночных частиц в газовом потоке Текст. / Синицын. Н. Н. Череповец: ЧГУ, 2001.-153с.
  29. , И.Г. Химическая технология Текст. / И. Г. Плит. Харьков, 1967. — вып.1. — С.109- 116.
  30. , А.В. Тепло-и массообмен в процессах сушки Текст. / А. В. Лыков. ГЭЭП, Минск, 1956, — 532с.
  31. , Э.Р. Теория тепло-и массообмена Текст. / Э. Р. Эккерт, P.M. Дрейк М.: Госэнергоиздат, 1961. — 576с.
  32. , Д.Г. Основы техники распыливания жидкостей Текст. / Пажи Д. Г., Галустов B.C. М.: Химия, 1984. — 256с.
  33. Справочник по пыле- и золоулавливанию Текст. / под ред. А. А. Русанова М.: Энергия, 1975. — 296с.
  34. Coy С. Гидродинамика многофазных систем Текст. / под ред. М. Е. Дейча, перевод с англ. М.: Мир, 1971. — 536с.
  35. , Л.М. Исследование по физике грубодисперсных аэрозолей Текст. / Л. М. Левин. М.: изд-во АН СССР, 1961. — 268с.
  36. , Н.А. Механика аэрозолей Текст. / Н. А. Фукс. М.: Изд-во АН СССР, 1955.-352с.
  37. Теплофизические свойства веществ Текст.: справочник / под ред. Н. Б. Ваграфтика, М.: Госэнергоиздат, 1956. — 73с.
  38. , Дж. Справочник инженера химика Текст. / Дж. Пери- перевод с англ. под ред. Н. М. Жаворонкова и П. Г. Романкова.- Л.: Химия, 1969.-т.1. 639с.
  39. Рид, Р. Свойства газов и жидкостей Текст. / Рид Р., Шервуд Т, пер. с англ. Л.: Химия, 1969. — т. 1. — 98с.
  40. , М.А. Основы теплопередачи Текст. / М. А. Михеев, И. М. Михеева. -М.: Энергия, 1973.- 319с.
  41. , Г. Теплопроводность твердых тел Текст. / Г. Карслоу, Д. Егер М.: Наука, 1964. — 487с.
  42. , С.Н. Теплопередача Текст. / С. Н. Шорин. М.: Высшая школа, 1964.-490с.
  43. , А.В. Тепломассообмен Текст.: справочник / А. В. Лыков 2-е изд., перераб. и доп. М.: Энергия, 1978. — 480с.
  44. Теория тепломассообмена Текст.: учебник для вузов / С. И. Исаев, И. А. Кожинов, В. И. Кофанов и др. Под ред. А. И. Леонтьева. М.: Высшая школа, 1979.- 495с.
  45. , В.П. Теплопередача Текст.: учебник для вузов / В. П. Исаченко, В. А. Осипова, А. С. Сукомел. — 4-е изд. перераб. и доп. -Энергоиздат, 1981.-416с.
  46. , С.С. Основы теории теплообмена Текст. / С. С. Кутателадзе. Новосибирск, Наука, Сибирское отделение, 1970. — 660с.
  47. , М.А. Основы теплопередачи Текст. / М. А. Михеев. М.: Госэнергоиздат, 1956. — 392с.
  48. , М.В. Теплопередача Текст. / М. В. Киржаев, М. А. Михеев, JI.C. Эйгенсон. M.-JL: Госэнергоиздат, 1940.- 242с.
  49. , Е.А. Задачник по теплопередаче Текст. / Е. А. Краснощеков, А. С. Сукомел -М.: Энергия, 1980.-288с.
  50. , А.П. Практикум по теплопередаче Текст.: учебн. пос. для вузов / А. П. Солодов, Ф. Ф. Цветков, А. В. Елисеев, В. А. Осипова. 4-е изд., перераб. под ред. А. П. Солодова. М.: Энергоатомиздат, 1986. — 296с.
  51. , Е.И. Механизм теплообмена газа с жидкостью Текст. / Андреев Е. И. — JL: Энергоатомиздат, Ленинград, отд-ние, 1990. 166с.
  52. , А.А. Оптимизация процесса распылительной сушки Текст. / А. А. Долинский, Г. К. Иваницкий. Киев: Наукова Думка, 1984.-240с.
  53. , А.А. Кинетика и технология сушки распылением Текст. / А. А. Долинский, К. Д. Мелецкая, В. В. Шморгун. Киев: Наукова Думка, 1987.-224с.
  54. , В.И. Конструирование и расчет аппаратов со взвешенным слоем Текст.: учебное пособие для вузов / В. И. Муштаев, А. А. Тимохин, В. Я. Лебедев: М.: Химия, 1991. — 344с.
  55. , В.Г. Физико-химическая гидродинамика Текст. / В. Г. Левич. — Изд-во АН СССР, 1952. 283с.
  56. , Ж. Ракетная техника Текст. / - Ж. Хогланд, 1962. — № 5. -С.3−16
  57. , B.C. К выбору управления для расчета коэффициента сопротивления в моделях динамики дисперсных систем Текст. / B.C. Галустов. и др. -182с. Рук. деп. № 551-ХП-Д80.
  58. , Г. А. Сверхзвуковые двухфазные течения Текст. / Г. А. Салтанов Минск, 1972. — 476с.
  59. , А.А. Текст. /, Борисов, А.А. и др. // ИФЖ. 1981. — ф.40- № 1. — С.64−70.
  60. , Ю.Ф. Распыление жидкостей Текст. / Ю. Ф. Дитякин, Л. А. Клячко, Б. В. Новиков, В. И. Ягодкин.- М.: Машиностроение, 1977. — 208с.
  61. , Н. В. Тепловой расчет котельных агрегатов (нормативный метод) Текст. / Н. В. Кузнецов и др., 2-е изд. М.: Энергия, 1973. -295с.
  62. Промышленные печи Текст.: справочное руководство для расчетов и проектирования / Казанцев Е. Н., 2-е изд. доп. и перераб. М.: Металлургия, 1974. — 368с.
  63. , А.Н. Уравнения математической физики Текст.: учебное пособие / А. Н. Тихонов, А. А. Самарский. 4-е изд., испр. М: Наука, 1972.-736с.
  64. , А.А. Теория разностных схем Текст. / А. А. Самарский. — М.: Недра, 1977.- 450с.
  65. , Н.Н. Численные методы Текст.: учебное пособие для вузов / под ред. А. А. Самарского. М.: Наука, 1978. — 512с.
  66. , JI. Численные методы решения дифференциальных уравнений Текст. / JI. Каллац- пер. с нем. B.C. Рябенького и JI.A. Чудова. М.: Изд-во иностр. лит., 1953. — 460с.
  67. Мак-Кракен, Д. Численные методы и программирование на фортране Текст. / Д. Мак-Кракен, У. Дорн. изд. второе, стереотипное. — М.: Мир, 1977.-584с.
  68. , В.М. Численное моделирование процессов тепло-и массообмена Текст. / В. М. Пасконов, В. И. Полежаев, JI.A. Чудов. М.: Высшая школа, 1984. — 186с.
  69. , Р. Вычислительные методы в задачах механики жидкости Текст. / Р. Пейре, Т. Л Тейлор. М.:Мир, 1986. — 256с.
  70. , Б.М. Численные методы в газовой динамике Текст. / Б. М. Будак, Ф. П. Васильев, А. Т. Егоров, 4-е изд. МГУ, 1965. — 158с.
  71. , Н.И. Исследование нестационарных процессов тепло-и массообмена методом сеток Текст. / Н. И. Никитенко. Киев. Наукова Думка, 1971.-208с.
  72. , Б.Н. Математическое моделирование задач динамики излучающего газа Текст. / Б. Н. Четверушкин. М.: Наука, 1985. -304с.
  73. , Л.И. Основы численных методов Текст.: учеб. пособие для студ. высших уч. зав. / Л. И. Турчак, П. В. Плотников. — М.: Физматлит, 2003.-258с.
  74. , Г. Справочник по математике для научных работников и инженеров Текст. / Г. Корн, Т. Корн- перевод с англ. под ред. И. Г. Абрамовича — изд. второе — М.: изд-во Наука, главная редакция физико-математической лит-ры, 1970.- 300с., 608с.
  75. , Н.Н. Математическая модель температурного поля шаровой оболочки при граничных условиях первого и третьего рода Текст. /
  76. Н.Н. Синицын, И. П. Дьячкина, JI.A. Полеводова, С. Г. Козлова, В. Н. Козлов // Череповец: ЧТУ, 2000. — Юс. — Деп. в ВИНИТИ 29.12.00, № 3329-ВОО.
  77. , Г. Методы математической физики Текст. / Г. Джеффрис, Б. Свирс. М.: Мир, 1969. — 412с.
  78. , М.Е. Техническая газодинамика Текст. / М. Е. Дейч — М.: Энергия, 1974.- 247с.
  79. , Л.Г. Механика жидкости и газа Текст. / Л. Г. Лойцянский. -М.: Наука, 1970.-456с.
  80. , Л.А. Исследование траекторий движения капли воды с учетом фазовых переходов в системе газоочистки кислородного конвертера Текст. / Н. Н. Синицын, Л. А. Полеводова. // Вести высших учебных заведений Черноземья.- Липецк, — 2006 С.88−92.
  81. , Л.А. Результаты исследования траекторий движения одиночных капель воды с учетом их массы в системе газоочистки кислородного конвертера Текст. / Н. Н. Синицын, Л. А. Полеводова. // Вестник ЧТУ.- 2007.- № 3 С. 121−125.
  82. Теория турбулентных струй Текст. / Г. Н. Абрамович, Т. А. Гиршович, С. Ю. Крашенинников и др. М.: Наука, 1984. — 720с.
  83. , Г. Н. Теория турбулентных струй Текст. / Г. Н. Абрамович.
  84. М.: физматгиз, 1960. — 716с.
  85. , Д.Г. Распылители жидкости Текст. / Д. Г. Пажи, B.C. Галустов. -М.: Химия, 1979.- 216с.
  86. Юб.Анискин, С. В. Охрана окружающей среды от загрязнения промышленных выбросов в ЦБП Текст.: сб. науч. тр. / С. В. Анискин.- ЛТА, 1978, вып.6 С. 165−168.
  87. , Г. Н. Теория центробежной форсунки Текст. / Г. Н. Абрамович // Промышленная аэродинамика: БНТ ЦАГИ, 1944. — с.82−88.
  88. , Л.А. К теории центробежной форсунки Текст. / Л. А. Клячко. // Теплоэнергетика, 1962. № 3. — С.25−27.
  89. , Ю.И. Центробежные форсунки Текст. / Ю. И. Хавкин. Л.: Машиностроение, 1976. — 168с.
Заполнить форму текущей работой

Пора сдавать?