Нагрев и плавление насыпных кусковых материалов

В. Л. Федяев, П. П. Осипов, А. В. Беляев, Л. В. Сироткина

Аннотация


Пористые, в том числе насыпные, материалы широко применяются при очистке жидких и газообразных сред от механических примесей в качестве теплоизолирующих материалов, рабочих тел разнообразных технологий машиностроения, энергетики, металлургии, химии, нефтехимии и т.д. Целью работы является математическое моделирование переноса тепла в дисперсных насыпных средах, их плавления, получение инженерных оценок ряда важных для практики показателей. Рассматривается насыпная дисперсная среда, состоящая из твёрдых частиц (кусков) разной формы, размеров и состава, хаотически расположенных относительно друг друга. Приводятся соотношения для определения эффективной плотности, теплоёмкости, теплопроводности с учётом лучистого теплообмена между частицами (кусками) применительно к насыпным пористым материалам. С использованием полученных зависимостей решается модельная задача о нагреве и последующем плавлении рассматриваемой дисперсной среды. Оцениваются скорость плавления и время релаксации, в течение которого система, состоящая из расплава и кусков, приходит в термодинамическое равновесие. Предложенный подход можно обобщить на двух- и трёхмерные случаи и применить для математического описания теплового поведения неметаллических пористых материалов.


Ключ. слова


Пористые материалы; среды; нагрев; плавление; тепловые процессы

Полный текст:

PDF

Список литературы

1. Нигматулин Р.И. Динамика многофазных сред. Ч. 1. М.: Наука, 1987. 464 с.

2. Нигматулин Р.И. Динамика многофазных сред. Ч. 2. М.: Наука, 1987. 360 с.

3. Чудновский А.Ф. Теплообмен в дисперсных средах. М.: Гостехиздат, 1954. 444 с.

4. Муштаев В.И., Ульянов В.М. Сушка дисперсных материалов. М.: Химия, 1988. 352 с.

5. Кузеванов В.С., Закожурникова Г.С. Модель сушки пористого проницаемого материала при внутреннем нагреве // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология». 2013. № 14 (136). С. 19-23.

6. Ломовцева Е.Е., Ульянова М.А., Гатапова Н.Ц. О пористой структуре гибридных сорбирующих материалов для осушки воздуха // Вестник Тамбовского государственного технического университета. 2014. Т. 20, № 2. С. 299-305.

7. Ключников А.Д., Иванцов Г.П. Теплопередача излучением в огнетехнических установках. М.: Энергия, 1970. 400 с.

8. Невский А.С. Лучистый теплообмен в печах и топках. М.: Металлургия, 1971. 439 с.

9. Воскобойников В.Г., Кудрин В.А., Якушев А.М. Общая металлургия. М.: Металлургия, 1985. 479 с.

10. Осипов П.П., Федяев В.Л. Об организации плавления шихты по оптимальному режиму в электропечах // Сталь. 1994. № 6. С. 41-44.

11. Ровин С.Л., Ровин Л.Е., Жаранов В.А. Расчёт процесса нагрева шихты // Литье и металлургия. 2009. № 3 (52). С. 204-208.

12. Малахова О.И. Влияние способа загрузки металлизованных окатышей на процессы, протекающие при нагреве и плавлении шихты в дуговых печах // Сб. материалов Тринадцатой Всероссийской научно-практической конференции «Современные проблемы горно-металлургического комплекса. Наука и производство». Т. 1. Старый Оскол, 2016. С. 84-87.

13. Чередниченко В.С., Бикеев Р.А., Сериков В.А., Кузьмин М.Г. Исследование скоростей плавления шихты в расплаве в сверхмощных дуговых электропечах // Электрометаллургия. 2016. № 8. С. 2-7.

14. Наймушин А.С., Андреев А.Д., Беляев А.В., Федяев В.Л. Моделирование плавления насыпных кусковых материалов // Сб. материалов II Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Наука в движении: от отражения к созданию реальности». М.: Перо, 2017. С. 111-116.

15. Меркер Э.Э., Малахова О.И., Крахт Л.Н., Казарцев В.О. Теплоэнергетические особенности электроплавки железнорудных металлизованных окатышей в дуговой сталеплавильной печи // Сталь. 2017. № 3. С. 22-26.

16. Рудской А.И., Соколов Ю.А., Копаев В.Н. Определение теплофизических свойств материалов для моделирования процесса получения металлических гранул // Научно-технические ведомости Cанкт-Петербургского государственного политехнического университета. 2014. № 3 (202). С. 170-179.

17. Якушев Е.В., Маслов Е.В., Востриков В.Г., Зубов С.П., Кузнецов М.С., Куликов В.В. Способ выплавки стали в дуговых печах: патент РФ № 2451091; опубл. 20.05.2012; бюл. №14.

18. Белов С.В. Пористые металлы в машиностроении. М.: Машиностроение, 1981. 247 с.

19. Яковлев А.Д. Порошковые краски. Л.: Химия, 1987. 216 с.

20. Моссэ А.Л., Савчин В.В. Плазменные технологии и устройства для переработки отходов. Минск: Белорусская наука, 2015. 414 с.

21. Стерлигов В.В., Шадринцева Д.А. Влияние структуры теплоизоляционных материалов на коэффициент теплопроводности // Известия высших учебных заведений. Чёрная металлургия. 2014. № 2. С. 30-33.

22. Жуков А.Д., Бессонов И.В., Сапелин А.Н., Мустафаев Р.М. Композиционные материалы с регулируемой пористостью // Промышленное и гражданское строительство. 2014. № 6. С. 58-61.


DOI: http://dx.doi.org/10.18287/2541-7533-2018-17-2-174-182

Ссылки

  • Ссылки не определены.


 

Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 International License.

 

ISSN: 2541-7533