Вы здесь

Енерго і ресурсозберігаючі технології виробництва дрібнодисперсного металургійного вапна в печах циклонного типу

Автор: 
Бойко Валерій Миколайович
Тип работы: 
Дис. канд. наук
Год: 
2004
Артикул:
3404U004702
99 грн
(320 руб)
Добавить в корзину

Содержимое

РАЗДЕЛ 2
РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ПРОЦЕССА ОБЖИГА
МЕЛКОДИСПЕРСНОГО ИЗВЕСТНЯКА В ВИХРЕВОМ ПОТОКЕ И
УЛАВЛИВАНИЯ ПЫЛИ НАСЫПНЫМИ ПОРИСТЫМИ ПЕРЕГОРОДКАМИ
2.1. Время термического разложения мелкодисперсного известняка
Производство мелкодисперсной извести из молотого известняка характеризуется
быстротечностью процесса. Это накладывает свой отпечаток на
температурно-временной режим, обеспечивающий получение извести с высокой
степенью обжига и высокой химической активностью [46]. В связи с этим возникла
необходимость разработки специальной модели, описывающей время обжига
мелкодисперсного известняка.
2.1.1. Термическая массивность мелкодисперсного известняка
Для получения высококачественной мелкодисперсной извести необходимо знать время
завершения процесса термического разложения известняка.
Внутреннее тепловое сопротивление, обусловленное протеканием реакции
диссоциации известняка с большим теплопоглощением, оказывает влияние на его
термическую массивность. В этом случае определение времени термического
разложения мелкодисперсного известняка будет зависеть от того, является ли он
термически тонким или термически массивным телом [90].
Оценить массивность тела можно с помощью коэффициента массивности y [91],
характеризующего неравномерность температурного поля и равного отношению
избыточной температуры поверхности тела к средней по объему тела избыточной
температуре
, (2.1)
где tг – температура окружающей среды, 0C;
tп – температура поверхности тела, 0C;
tср - средняя по объему температура тела, 0C.
При равномерном распределении температуры в теле y ® 1 и Bi ® 0, то есть тело
является термически тонким. Чем меньше y, тем больше неравномерность
распределения температуры. При y = 0 неравномерность распределения температуры
наибольшая (Bi ® Ґ).
Для определения температур tп и tср в уравнении (2.1) воспользуемся нашей
интерпретацией известной задачи плавления непрогретого тела ограниченных
размеров с сохранением расплава на поверхности [39] для решения задачи
термического разложения частицы известняка в форме шара, приведенной в
приложении Б. При этом рассмотрим три характерных периода: период нагрева
частицы до начала процесса разложения известняка, т.е до температуры
поверхности tп = tр; период разложения известняка и период перегрева извести.
Для периода разложения известняка в соответствии с уравнением (Б.20)
температура поверхности определяется зависимостью
. (2.2)
Если принять, что объем второго элементарного слоя (объем зоны разложения)
равен нулю, так как величина ds ® 0, то средняя по объему тела температура
будет равна
(2.3)
В этом уравнении средняя температура слоя известняка в частице tср3
определяется зависимостью (Б.25), а средняя температура слоя извести tср1 – из
выражения (Б.23)
. (2.4)
Значения плотности тепловых потоков q2 и q3 определялись, соответственно, с
помощью уравнений (Б.30) и (Б.33).
На рис. 2.1 представлены зависимости коэффициента массивности y обжигаемого
мелкодисперсного известняка с диаметром частиц 0,1 мм и 0,05 мм от
относительной толщины непрогретой части при различных значениях величины
плотности теплового потока q1, построенные по уравнению (2.1) с использованием
зависимостей (2.2)–(2.4). Из графиков видно, что коэффициент массивности
существенно зависит от относительной толщины непрогретой части частицы и от
величины плотности теплового потока q1. При крайних значениях относительной
толщины непрогретой части тела, когда w®0 и w®1, коэффициент массивности y
максимален при всех значениях q1. При w » 0,3 коэффициент массивности имеет
минимальное значение. Частицы диаметром 0,1 мм имеют относительно высокое
значение коэффициента массивности (y > 0,8) при значениях плотности теплового
потока q1 0,8 при
плотности тепловом потоке q1 Ј 9000 кВт/м2.
При значениях плотности теплового потока q1>>4500 кВт/м2 для частиц диаметром
0,1 мм и q1>>9000 кВт/м2 для частиц диаметром 0,05 мм коэффициент массивности
частиц обжигаемого мелкодисперсного известняка yкак массивные тела. Это обусловлено протеканием реакции диссоциации известняка
с большим теплопоглощением, повышающим внутреннее тепловое сопротивление
частиц, и усугубляется тем, что величина плотности теплового потока q2 по мере
продвижения фронта разложения к центру частицы возрастает в несколько раз, что
видно из графиков, представленных на рис. 2.2а и 2.3а. При этом максимальная
величина плотности теплового потока q3 к внутреннему слою известняка на порядок
меньше плотности теплового потока q1 (см. рис. 2.2б и 2.3б).
Для периода нагрева известняка до начала процесса его разложения температура на
поверхности частицы может достичь максимального значения - температуры
разложения tп = tр. Для этого периода s = 0; w = 1; q3 = q1. Из уравнений (Б.3)
и (Б.4) получим
, (2.5)
, (2.6)
тогда
. (2.7)
Период перегрева извести начинается после завершения процесса разложения
частицы известняка, температура в центре частицы достигает температуры
разложения tс = tр, в этом случае s = r; w = 0. Из уравнений (Б.15) и (Б.22),
соответственно, получим
, (2.8)
, (2.9)
тогда