Отзыв оппонента (Повышение энергетической эффективности производства карбида кремния на основе моделирования плавильного процесса)

Отзыв официпльного оннонеггнга Кпрнгпвцева С.В. на диссертпциго Заколсурниковой Галины Сергеевны «Повышение энергетической эффективности нроизводспгва карбида кремния на основе лгоделггрованггя нлпвильного процесса», ггредстпвленнуго нп соискпние ученой снгеиени кандидаггга технических наук ио снеципльности 05.14.04 — «Промыиглеггная теилоэнергетика». 1. Актупльноснгь выбранной темы диссертпционной работы.

Использование мероприятий по повышению энергетической эффективности в промышленности является стратегическим направлением технологического развития страны. Режимы работы печей сопротивления оказывают непосредственное влияние на потребление энергоресурсов. Таким образом, совершенствование режимов плавильного процесса на основе моделирования, является важной задачей энергоэффективности процесса получения карбида кремния. В связи с этим, тема диссертационной работы Закожурниковой Г.С. актуальна.

Содержание диссертации соответствует паспорту специальности 05.14.04 «Промышленная теплоэнергетика». 2. Содержпггив рабогны. Представляемая к защите диссертационная работа изложена на 127 страницах, состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы, включающего 103 наименования и приложений. Во введении автором показана и обоснована актуальность темы диссертации, поставлены цели и сформулированы задачи исследования, научная новизна, теоретическая и практическая значимость полученных результатов, их достоверность, основные положения выносимые на защиту, отмечен личный вклад автора. В первой главе представлены варианты технологии получения ЯС.

Подробно рассмотрена оптимальная технология производства карбида кремния в существующих печах сопротивления. Обоснована цель диссертационной работы. Определены задачи исследования. Целью диссертационной работы является повышение энергетических показателей процесса получения карбида кремния в печах сопротивления. Совершенствование технологического процесса требует, кроме промышленных экспериментов, создания математических моделей этого процесса и проведения анализов результатов моделирования.

Во второй главе приводится краткое описание существующих математических моделей, определяющих тепломассоперенос в печах сопротивления. В результате анализа выявлено отсутствие моделей переноса тепла и массы при высокотемпературном нагреве пористых сред в печах сопротивления, включающих в себя математическое описание таких процессов, как перенос за счет химических реакций, фильтрацию и удаление влаги. В третьей главе рассмотрена задача тепломассопереноса при сложном теплообмене в печи сопротивления, включающая в себя перенос теплоты фильтрацией, влагоудаление, теплоту химических реакций образующихся в рабочем пространстве печи при внутреннем нагреве. В модели учтена переменность теплофизических параметров среды.

Разработанная модель дает возможность построить алгоритм расчета температурных полей с учетом всех основных процессов, влияющих на тепломассоперенос в печах. В четвертой главе приведены экспериментальные данные по выделению газов„образующихся в печи в процессе плавки, а также по измерению давлений в рабочей зоне печи.

Представлена верификация подмоделей сушки и фильтрации. Представлены результаты численных расчетов влагоудал ения и распределения давления в печи при производстве ЯС. В пятой главе приведены результаты экспериментальных исследований температурных полей в промышленных печах. Описана методика и условия проведения экспериментов. На основе экспериментальных данных проведена верификация математической модели.

Тестирование модели проводилось для различных печей с различным составом материалов загружаемых в печь. В качестве результатов расчета выводились значения температур в различных точках печи в зависимости от времени. Проведен анализ влияния сушки влажного материала, фильтрационной составляющей и коэффициента теплопроводности пористой среды на температурные поля. Показано, что разработанная модель тепломассопереноса в печи дает хорошее совпадение с опытными данными. Автором также предложены рекомендации по повышению энергетической эффективности производства карбида кремния.

Основой рекомендации является организация ступенчатого уменьшения мощности плавильной печи. При этом начальная мощность (электрическая мощность подведенная к печи) может соответствовать традиционно принимаемой, согласно опыту эксплуатации этой печи и установленному составу шихты. Последующие скачкообразное уменьшение мощности производится в определенный момент после начала карбидообразования в зоне, примыкающей к керну. Момент уменьшения мощности в процессе плавки и величина скачка значения электрической нагрузки печи рассчитываются с использованием предлагаемой в настоящей диссертационной работе программы.

Показано, что указанное мероприятие позволит получить значительную зкономию электроэнергии и исходных продуктов. 3. Научная новггзна представлениьгх в диссерпгаггии резульпгатов Автором разработана и верифицирована математическая модель высокотемпературного процесса получения карбида кремния, включающая в себя подмодели: сушки, фильтрации, химические превращения. Впервые получена информация о влиянии процессов влагопереноса и фильтрации в рабочей зоне печи на температурные поля. Показана возможность сокращения теплоподвода, на конечном этапе карбидообразования на основании проведенных численных экспериментов. 4.

Практггческая значимость работы Разработанные рекомендации по энергоэффективности изложенные в диссертации позволяют снизить потребление электроэнергии, и отказаться от промышленных экспериментов, результатом чего будет являться экономия исходных ресурсов. Предложенная в работе математическая модель может бьп ь использована организациями занимающимися производством карбида кремния для выбора режимов энергопотребления и пропорций исходных продуктов. 5. Достоверность и обоснованноспгь результатов ггсследовггпий Достоверность и обоснованность основных результатов исследований работы базируется на использовании фундаментальных физических законов, апробированных теоретических и экспериментальных методов исследования. Достоверность конечных результатов подтверждается опытными данными.

6. Публикаиия резульнганюе работы и их анробаиия По материалам диссертации опубликовано 17 печатных работ, в том числе 4 статьи в рецензируемых журналах, включенных в перечень ВАК. Доклады по теме диссертации были представлены на всероссийских и международных конференциях. Автореферат диссертации в полной мере отражает основное содержание работы и содержит ее основные результаты. 7. Основные замечания но работе: 1. Не указан масштаб производства карбида кремния, что затрудняет оценку актуальности работы. 2.

В работе указано, что «Объектом исследования является электрическая печь для производства карбида кремния». Видимо точнее будет сказать, что объектом является процесс получения карбида кремния. 3. При оценке энергосберегающего эффекта не приведены базовые характеристики энергопотребления, от которых обычно и считается энергосберегающий эффект, 4, Следует отметить, что из представленных материалов непонятно, какие начальные параметры (исходные данные) использовались при проведении численных расчетов. 5. В работе не представлен алгоритм расчетной программы.

8. Заключение но рпботе: Приведенные замечания не снижают положительной оценки диссертационной работы и значимости полученных результатов. Диссертационная работа Закожурниковой Галины Сергеевны выполнена на высоком уровне и представляет собой законченную научно- Официальный оппонент: доктор технических наук, доцент, профессор кафедры «Теплотехнических и энергетических систем» ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им.

Г.И. Носова», 455000, г. Магнитогорск, пр. Ленина, д. 38. Картавцев Сергей Владимирович Сайт: ~мчи.ша8гц.ги Тел.: (3519) 29-84-21 (кафедра) е-та11:1саг1ачкьфта1! .ги Подпись С.В. Картавцева заверяю, 14 декабря 2015 г, квалификационную работу, в которой изложены новые научно-обоснованные решения. Количество публикация свидетельствует о высоком уровне рассматриваемой диссертационной работы. Диссертационная работа «Повышение энергетической эффективности производства карбида кремния на основе моделирования плавильного процесса» соответствует всем требования положения о порядке присуждения ученых степеней ВАК РФ, а ее автор Закожурникова Г.С. заслуживает присуждения ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.14.04 «Промышленная теплоэнергетика».

.