Отзыв оппонента (Повышение энергетической и технологической эффективности стекловаренной печи на основе совершенствования процессов охлаждения и кондиционирования стекломассы)

ОТЗЫВофициального оппонентана диссертацию Абакина Дмитрия Александровичана тему: «Повышение энергетической и технологической эффективностистекловаренной печи на основе совершенствования процессов охлаждения икондиционирования стекломассы», представленную на соискание ученойстепени кандидата технических наук по специальности05.14.04 – «Промышленная теплоэнергетика»1.Актуальность темы.Совершенствование служебных свойств стекол для строительства итранспорта, особенно для оборонного производства и космонавтики –постоянная и неизменная задача, требующая в частности, непрерывногоуглубления теоретического анализа и экспериментальных исследований. Впредставленнойдиссертацииэтазадачарешаласьприменительнокпроизводству конкретного продукта, тарного стекла, широко используемогов народном хозяйстве и в быту.При варке тарного стекла по традиционной технологии за счеттермической неоднородности стекломассы, возникающей в процессе еёостывания в выработочном канале и в каналах питателей, получаетсянедопустимо большое количество бракованных изделий.

Кроме того,существующая технологическая схема получения из стекломассы готовыхизделий обуславливает повышенные потери теплоты, что с учетомколоссальных объемов производства стеклотары по стране приводит кбольшим потерям топлива. Решению указанных проблем посвященарецензируемая работа и этим определяется её актуальность.2. Новизна, степень обоснованности и достоверности основныхвыводов диссертации.На основании численного эксперимента и лабораторных испытанийпредложен оригинальный метод охлаждения стекломассы, позволяющийсущественно сократить термическую неоднородность стекломассы, чтонесомненно резко улучшит качество стекольной продукции.

При этом1реализацияпредлагаемогометодапозволитутилизироватьтеплоту,отбираемую у стекломассы в выработочном канале, и приведет, такимобразом, к повышению энергетической эффективности всего производства.Для процесса варки тарного стекла предлагаемый соискателем способдвухстороннегоохлаждениястекломассыввыработочномканале сиспользованием высокопотенциального теплоносителя является абсолютноновым, а его обоснованность и достоверность подтверждаются большимобъемом численных исследований, выполненных с применением широкоизвестной и повсеместно используемой компьютерной программы Fluent.В работе показана также принципиальная возможность улучшениякачества стекломассы на действующем оборудовании.

Для этого необходимооптимизировать геометрию выработочного канала: сократить его длину иувеличить ширину. Представлена методика расчета оптимальных размеровканала.3. Содержание диссертационной работы.Работа состоит из введения, четырех глав и выводов, списоклитературы содержит 100 наименований. Диссертация изложена на 122страницах, содержит 44 рисунка и 18 таблиц.В I главе анализируются конструкции и работа печей для варки тарногостекла. Отмечается, что большое количество работ по улучшениюпоказателей этих печей и качества стекла посвящена процессу варки иосветления стекла, а также различным способам использования теплотыотходящихгазов.Вместестемпрактическиотсутствуютработы,посвященные использованию теплоты стекломассы в выработочной частипечи.Показано, что выравнивание температуры в объеме стекломассы привыработке не только снижает выход бракованной продукции, но и приводитк существенному энергосбережению.2Во II главеизучаются различные тепловые схемы стекловаренныхпечей с использованием теплоты стекломассы в выработачном канале.Показано, что наиболее эффективно теплота стекломассы и дымовыхгазовизвыработочногоканалаиспользуетсяприорганизациидвухступенчатой схемы подогрева шихты.

В этом случае экономияпервичной энергии по сравнению с базовой схемой составляет 7,1%. Прииспользовании указанной теплоты для паровой конверсии топлива, идущегодля отопления варочной части печи, эта экономия составляет 5,9%. Наименееэффективным является использование теплоты стекломассы и отходящихгазов на получение пара в котле-утилизаторе изатем выработкеэлектроэнергии с его помощью – 3,7%.В III главе выполнено математическое моделирование тепловой работывыработочного канала стекловаренной печи.Выполненочисленноеисследованиетеплообменавсистеме«поверхность стекломассы – обмуровка – дымовые газы».При этом изучено распределение температуры по толщине слоястекломассы при постоянной плотности теплового потока. Установлено, чторавномерное охлаждение не позволяет получить требуемую термическуюоднородность стекломассы на выходе из канала.Выполнено исследование уменьшения температурной неоднородностипо толщине слоя стекломассы на участке выдержки и влияние потерьтеплоты в окружающую среду через наружные ограждения.В итоге было установлено, что из-за наличия потерь в окружающуюсреду температурная неоднородность стекломассы на участке выдержки неможет быть устранена полностью – её расчетное значение составило 97,7%что выше допустимого значения, равного 96%.Далее изучен процесс теплообмена в потоке стекломассы.В результате выполненных исследований установлено, что припостоянной плотности теплового потока термическая неоднородностьстекломассы обусловлена замедлением потока у стен канала, а также в3результатепотеритеплотычерезбоковыестенки.Термическуюнеоднородность можно значительно снизить, охлаждая только центр потока.Это можно осуществить, используя маломощные кинетические горелки,расположенные вдоль стен канала.Далее выполнено моделирование сопряженного теплообмена в системе«поток стекломассы – газовый поток».

Установлена высокая эффективностьиспользованияциркулирующихдымовыхгазовдляохлаждениястекломассы.Показано, что при интенсивном охлаждении стекломассы в каналевозникает большой перепад температур по толщине слоя. Термическаянеоднородность быстро уменьшается при уменьшении плотности тепловогопотока, отводимого от стекломассы.В IV главе рассмотрен вопрос о кондиционировании стекломассы наповерхности расплавленного металла.

Выполнен гидравлический расчетканала питателя, выбран расплавленный металл. В качестве таковогопредлагается использовать медь. Выполнено численное исследованиевозникновения свободной конвекции в слое расплавленной меди итеплообмена в канале питателя.Врезультатечисленныхисследованийустановлено,чтокондиционирование стекломассы на поверхности расплавленного металлапозволяет в три раза уменьшить температурную неоднородность, уменьшитьдлину каналов питателей, уменьшить расход топлива на выравниваниетермической неоднородности по ширине канала.Экспериментальнопровереноотсутствиевредноговоздействияметалла на качество и цвет стекломассы.

С этой целью разработанаэкспериментальная установка и методика эксперимента. В результатеэксперимента установлено, что кондиционирование стекла на поверхностижидкой меди позволяет снизить толщину слоя стекломассы в канале со 153мм до 50 мм и уменьшить термическую неоднородность в стекломассе в 3раза. При этом на 30% уменьшаются размеры каналов питателей и на 30%4снижается расход энергии в них. Расплавленная медь не оказываетнегативного влияния на свойства вырабатываемого стекла.Выводы по работе констатируют изложенные выше результатыисследований.Замечания по работе.Стр.32 Материальный баланс варки стекла выполнен применительно кпроизводству листового, а не тарного стекла.

Затраты материальных иэнергетических ресурсов на производство этих продуктов различны.Стр.37 В тепловом балансе варочной части печи следовало учестьхимический недожег газа, связанный с высокой температурой подогревавоздуха.Стр.46 Необходимо было численно показать, что при подаче на горелкиварочнойчастипечисмесисинтез-газаиприродногогазаэнергосберегающий эффект будет меньше, че при раздельном подводе этихтоплив.Стр.56 В таблице теплового баланса 2.14 требует пояснений статьирасходной части.Стр.68 Согласно рисункам 3.7 и 3.8 изменение температурыповерхностей слоя стекломассы и перепада этих температур происходит непо экспоненциальному закону, а по гиперболическому.Стр.72 Требуется пояснить, каким образом в условиях однозначностиплотность тепловых потоков через под и свод канала задавалась сневероятной точностью: 1083 Вт/м2 и 2754 Вт/м2?Стр.84 Зачем при использовании Fluent для описания ламинарноготечения выбирать режим турбулентности?Стр.97Почемудляпотокаметаллаприменяетсяĸ-εмодельтурбулентности?Указанные замечания не влияют на высокую оценку диссертацииАбакина Дмитрия Александровича, представляющую законченное научное5исследование, материалы которого представляют научный и практическийинтерес.По материалам работы опубликовано три статьи в журналах,рекомендованных ВАК.

Автореферат полностью отражает содержаниедиссертации.Диссертация полностью соответствует критериям Положения опорядке присуждения ученых степеней (Постановление ПравительстваРоссийской Федерации от 24 сентября 2013 г. № 842 «О порядкеприсужденияученыхстепеней»сизменениямипостановленияПравительства Российской Федерации от 21 апреля 2016 г. №335 «Овнесении изменений в Положение о присуждении ученых степеней»),предъявляемым к диссертациям, представленным на соискание ученойстепенкандидататехническихнаукпоспециальности5.14.041«Промышленная теплоэнергетика» и является научно-квалификационнойработой, аеёавторАбакинДмитрийАлександровичзаслуживаетприсуждения ему ученой степени кандидата технических наук.Официальный оппонент, профессор кафедры «Энергоэффективных иресурсосберегающихпромышленныхтехнологий»Национальногоисследовательского технологического университета «МИСиС», доктортехнических наук______________________/Сборщиков Глеб СеменовичАдрес: 119049, Москва, Ленинский проспект, д.4Тел.

8-495-638-44-24, e-mail: g.sborshikov@mail.ru«9» июня 2018 г.Подпись профессора НИТУ «МИСиС» Сборщикова Глеб Семеновичаудостоверяю.Проректор по безопасности и общим вопросам НИТУ «МИСиС»_____________________/Игорь Магомедович Исаев6.