183498 (629852), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Прибавим эту величину к массовому расходу воздуха, вовлеченного в движение струи перед очередным малым участком, и найдем его массовый расход в расчетном сечении:

Массовому расходу воздуха G_в, в уравнении соответствует средняя плотность среды на расчетном участке от горелки до расчетного сечения:

Теперь можно определить расстояние от горелки до полюса струи, расчетную длину факела, массовый расход несгоревшего топлива, энтальпию и температуру факела в расчетном сечении; а затем, не меняя значения координаты X, уточнить среднюю плотность среды на очередном малом участке.

Плотность среды на расчетном участке и температуру среды в расчетном сечении вычисляют повторно, каждый раз уточняя величину ρ_сp, пока не будет достигнута заданная точность результатов. После этого увеличивают координату X на приращение ∆х, равное длине очередного малого участка, и выполняют расчет параметров диффузионного факела в следующем расчетном сечении в пределах участка струйного течения.

Алгоритм расчета температуры футеровки печи

Температурное поле в поперечных сечениях футеровки печи рассчитывают по уравнениям. Так как допускается пренебрегать переносам теплоты в футеровке по длине печи и цилиндричностью стенок, то становится возможной постановка одномерной задачи в декартовой системе координат.

Рекомендуется сначала составить более простую программу расчета стационарной теплопроводности при граничных условиях первого рода на внутренней поверхности футеровки. В начале программы выполняется цикл по индексу j для вычисления координат узлов сетки:

где ∆у – расстояние между узловыми точками, определяемое по заданной толщине футеровки и выбранному числу узлов сетки:

Затем температуру на внутренней поверхности футеровки приравнивают к температуре технологического материала и задают произвольные исходные значения температуры в остальных узловых точках.

В общем итерационном цикле последовательно увеличивают на единицу номера итераций N, вычисляют коэффициент теплопроводности материала футеровки и, выполняя прямую прогонку, рассчитывают коэффициенты прогонки Рj, Sj. Затем, вычислив коэффициенты дискретного уравнения, находят температуру на наружной поверхности футеровки в соответствии с граничными условиями третьего рода. Степень черноты наружной поверхности футеровки вращающейся печи принимают равной 0,9. Выполняя обратную прогонку, находят значения температуры во внутренних узлах сетки.

Температуру в пределах программы следует выражать в кельвинах. Так как коэффициенты теплопроводности футеровки вычисляются в точках, лежащих на гранях контрольных объемов между узлами сетки, то в расчетные формулы подставляют среднеарифметические значения температуры в соседних узловых точках:

где а, b – числовые коэффициенты.

Согласно принятой здесь нумерации точек на гранях контрольных объемов, формулы для расчета коэффициентов дискретных уравнений будут представлены следующим образом:

Коэффициент теплопроводности слоя гарнисажа, образованного на внутренней поверхности футеровки застывшим клинкерным расплавом, принимают равным 1 Вт/(м•К).

В цикле обратной прогонки вычисляют в узлах сетки относительные разности значений температуры в текущей и предыдущей итерациях:

и выбирают из них максимальную разность. В конце общего итерационного цикла производят оценку сходимости итераций, сравнивая абсолютную величину с заданным малым числом. Если | | больше чем, например, 0,00001, то итерации повторяются, если же меньше, то итерации завершаются. Чтобы повторить вновь выбор максимальной относительной разности температур, в начале каждой итерации величину устанавливают равной нулю.

В конце программы предусматривают вывод на экран и на печать исходных данных и результатов расчета. При этом температуру представляют в градусах Цельсия.

Вторая программа для расчета стационарного температурного поля в футеровке должна учитывать теплообмен футеровки с диффузионным факелом и воздухом в печи, согласно граничным условиям третьего рода. С этой целью в предыдущую программу вносятся соответствующие изменения.

Коэффициенты прогонки Рj, Sj на внутренней поверхности футеровки или гарнисажа определяют теперь, предварительно вычислив коэффициенты дискретного уравнения. При этом используются значения степени черноты и поглощательной способности газообразной среды, приведенной степени черноты и коэффициента конвективной теплоотдачи, найденные при расчете параметров диффузионного факела. Температуру на внутренней поверхности футеровки или гарнисажа определяют обратной прогонкой.

Третью программу составляют для расчета нестационарного теплообмена, имея в виду, что при вращении печи температура внутренней поверхности футеровки изменяется. При контакте с технологическим материалом она равна температуре этого материала, что соответствует граничным условиям первого рода, а при нагреве диффузионным факелом зависит от условий радиационной и конвективной теплоотдачи, согласно граничным условиям третьего рода.

Для учета нестационарности в программе организуют цикл по интервалам времени, который является внешним по отношению к итерационному циклу. Цикл по интервалам времени выполняется в течение нескольких оборотов печи, так чтобы расчетное время прогрева футеровки оказалось достаточным для стабилизации изменений температурного поля в следующих друг за другом оборотах.

Чтобы задать начальное температурное поле в футеровке, целесообразно усреднить стационарные распределения температуры, полученные в двух предыдущих программах при граничных условиях первого и третьего рода. По-прежнему допускается рассматривать задачу приближенно как одномерную. Коэффициент aj, Dj дискретных уравнений рассчитывают теперь с учетом нестационарных членов.

Окружность печи делят на 16, расчетных отрезков и определяют интервал времени, необходимый для прохождения каждого отрезка расчетным сечением футеровки при вращении печи

где n_об – частота вращения печи (1/с).

Если расчетный отрезок футеровки находится под слоем технологического материала, в программе используются граничные условия первого рода. Для остальных участков футеровки расчет выполняется при граничных условиях третьего рода.

Чтобы выделить интервалы времени, когда футеровка находится под слоем технологического материала, разделим порядковый номер расчетного интервала времени на число расчетных отрезков по окружности печи. Те расчетные моменты времени, для которых величина получаете целой, соответствуют началу нового оборота печи. На первом обороте печи это начальный (нулевой) момент времени, а на остальных оборотах печи это моменты времени, порядковые номера которых кратны числу n_ф.

Если расчетным отрезкам по окружности футеровки, находящимися под слоем технологического материала, присвоить порядковые номера, то соответствующие им расчетные моменты времени можно определить из условия, что отношение , является целым числом.

Поперечное сечение вращающейся печи:

1-футеровка; 2 – слой гарнисажа; 3 – технологический материал.

Программа №1

Program Kurs;

{Математическое моделирование тепловой работы вращающейся печи}

uses Crt;

const SI = 5.67e-8; {Постоянная Стефана-Больцмана, Вт/(м2*К4)}

SC = 0.85; {Турбулентное число Шмидта}

type tFurnace = object

X: integer;

Dk, Dw, D0, Hw, Hw1, Tm, Ew1, Ew2: real;

X0, RF, FR, LF, AG, ES, EG: real;

BT, G0, R0, U0, H0, QT, GT: real;

GB, GB0, ROB, TB, HB: real;

ALB, NB, VB0, V1, V2, V3, VG0: real;

TF, TK, TP, QF, QP, HF: real;

Cg, Cv, CF, ROF, ROV, RO: real;

P1, P2, P3, PT, PG, PB: real;

Procedure Date;

Procedure Fakel;

Procedure GasPost;

Procedure GasHeat;

Procedure HeatLine;

Function fHdis:real;

Procedure Names;

Procedure Result;

Procedure Nomina;

end;

var Furnace: tFurnace;

Var File1: text;

{============================================================================}

Procedure tFurnace. Date;

{============================================================================}

{Исходные данные}

Begin

DK:=6.2; {Диаметр корпуса печи, м}

HW:=0.265; {Толщина футеровки, м}

HW1:=HW*0.2; {Толщина гарнисажного слоя, м}

DW:=4.6–2*(HW+HW1); {Внутренний диаметр печи, м}

TM:=1465; {Температура обжигаемого материала,°C}

EW1:=0.7; {Степень черноты внутренней поверхности стенки}

QT:=35510; {Низшая теплота сгорания топлива, кДж/кг}

R0:=0.740; {Плотность топлива, кг/м3 (н.у.)}

BT:=7000; {Расход топлива через горелку, м3/ч (н.у.)}

G0:=BT*R0/3600; {Расход топлива через горелку, кг/с}

U0:=160; {Скорость истечения топлива из горелки, м/с}

D0:=Sqrt (4*G0/R0/U0/Pi); {Диаметр горелки, м}

ALB:=1.12; {Коэффициент избытка воздуха}

VB0:=9.45; {Объем теоретически необходимого воздуха, м3/м3}

ROB:=1.293; {Плотность воздуха, кг/м3 (н.у.)}

NB:=ROB*VB0/R0; {Стехиометрический коэффициент, кг/кг}

GB0:=NB*G0*ALB; {Начальный расход горячего воздуха, кг/с}

TB:=550; {Температура горячего воздуха,°C}

HB:=(1.287+0.0001201*TB)*TB; {Энтальпия горячего воздуха, кДж/кг}

{Объем продуктов горения, м3/м3 топлива}

V1:= 1; {Углекислый газ}

V2:= 2.12; {Водяной пар}

V3:= 7.49; {Азот}

VG0:=10.61; {Продукты стехиометрического горения}

End;

{============================================================================}

Procedure tFurnace. Fakel;

{============================================================================}

{Расчет параметров диффузионного факела}

var GP, ROP, HBP, HHF, HHB, ROD, RS, GTB, MG, ZT: real;

XX, XB, XXB, LX, LXB, SC1, SC2: real;

Begin

Date;

ROF:=R0; ROV:=1.3; CF:=1.5;

Names;

While GB*G0<=GB0 do begin {переход к очередному сечению}

{Расстояние от горелки до расчетного сечения, D0*м}

X:=X+1;

{Параметры факела в предыдущем сечении}

GP:=GB; ROP:=ROF; TP:=TF; QP:=QF;

repeat {начало итераций}

{Средняя плотность факела на очередном малом участке, кг/м3}

ROD:=(ROP+ROF)/2;

{Расход воздуха, вовлеченного в струю, G0*кг/c}

GB:=GP+0.322*sqrt (ROD/R0);

{Средняя плотность факела на расчетном участке, кг/м3}

Ro:=R0*sqr (GB/X/0.322);

RS:=sqrt (Ro/R0); {Соотношение плотностей}

{Расстояние до полюса струи, D0*м}

X0:=2.37/RS;

{Расчетная длина факела, D0*м}

LF:=X0*((NB+1)*(2*SC+1) – 1);

{Расстояние от полюса струи до расчетного сечения и конца факела, D0*м}

XX:=X+X0; LX:=LF+X0;

{Радиус турбулентной струи, м}

RF:=0.211*XX*D0;

{Расход несгоревшего топлива через расчётное сечение, G0*кг/с}

SC2:=2*SC; SC1:=SC2+1;

GT:=XX/X0/NB*(LX/XX/SC1+SC2/SC1*exp (ln(XX/LX)/SC2) – 1);

{Средняя энтальпия газов в расчётном сечении факела, кДж/кг}

HHF:=(H0+HB*GB+QT*(1-GT))/(1+GB); {без теплообмена}

HF:=HHF-QF/(1+GB)/G0; {c теплообменом}

{Средняя температура в расчётном сечении факела,°C}

ZT:=TF; TF:=(HF-fHDis)/CF; TK:=TF+273;

Характеристики

Список файлов курсовой работы