2.4 Исследование процесса нагрева роликов мнлз в печи № 6 ооо «ссм Тяжмаш» при изменении расположения горелочных устройств

Горелочные устройства в существующей печи распложены в один ряд по боковым стенам в шахматном порядке /169/.

Авторами работы /177/ была предложена и внедрена несколько иная схема установки горелок: на печи с выкатным подом ОАО «Метровагонмаш» были установлены скоростные горелки в шахматном порядке не только по длине печи, но и по ее высоте.

С целью исследования влияния расположения горелок на качество нагрева металла в печи с выкатным подом использовалась описанная выше математическая модель.

На рисунке 2.16 изображена схема расположения горелок на печи после модификации математической модели. Расположение горелочных устройств было изменено таким образом, чтобы ближайшие сожигательные устройства на противоположных стенах находились со смещением не только по длине печи, но и по высоте.

Рис. 2.16. Схема камерной печи периодического действия

(обозначения как на рис. 2.1).

Постановка задачи, по сути, осталось аналогичной, описанной выше. Изменилось лишь расположение граничных условий для горелок в соответствии с выбранной схемой отопления.

Полученные в результате расчета значения температур в контрольных точках садки и газовой фазы до и после изменения расположения горелочных устройств отличаются не более чем на 57%. Поскольку расхождения расчетных и экспериментальных данных в базовом варианте составляют 8,5%, можно сделать вывод о том, что картина нагрева не зависит от схемы расположения горелочных устройств.

Выводы по главе 2

1. Предложена математическая модель сложного сопряженного теплообмена в печи периодического действия, учитывающая основные происходящие в агрегате процессы: процесс турбулентного движения газов, радиационный, конвективный и кондуктивный теплообмен. Постановка задачи включает в себя систему осредненных уравнений Навье–Стокса, неразрывности, кинетической энергии турбулентности, энергии. Радиационный перенос учитывался с помощью введения источникового члена в уравнение энергии, для вычисления которого использовалось модифицированное P₁-приближение Immersol.

2. Для решения данной задачи была произведена адаптация универсального программно-вычислительного комплекса PHOENICS.

3. Адекватность математической модели процесса нагрева роликов МНЛЗ в печи периодического действия была проверена путем сравнения расчетных и экспериментальных данных, полученных разными авторами. Относительная разница между натурным и численным экспериментами не превысила 8,5%.

4. Показано, что температура спая показывающей термопары, установленной в рабочем пространстве печи, имеет более низкое значение, чем температура газовой фазы. Методическая ошибка измерения температуры может быть устранена применением аспирационной термопары.

5. С помощью математической модели были получены результаты по нагреву роликов МНЛЗ при изменении схемы расположения горелочных устройств. Выяснено, что расположение горелок в шахматном порядке на противоположных стенах печи не только по длине, но и по высоте, не влияет как на температуру металла, так и на температуру газовой фазы.

6. Созданная математическая модель может быть рекомендована для исследования процесса нагрева в камерных печах с выкатным подом при изменении как тепловых, гидродинамических и теплофизических (расхода топлива; теплофизических свойств материалов кладки и металла; скоростей выхода продуктов сгорания из горелочного туннеля), так и конструктивных особенностей агрегата (изменения количества и расположения горелочных устройств и дымоотводящих каналов; изменения геометрии, размеров и количества нагреваемых изделий).

7. Выполненное в настоящей главе тестирование ПВК PHOENICS подтвердило высокое качество этого программного продукта и возможность его применения для численного моделирования весьма сложных процессов движения газов и теплообмена в металлургических печах в трехмерной постановке.