Об'єктом дослідження є високотемпературні теплові агрегати-обертові печі. Обертові печі використовуються в різних галузях промисловості. Вказане обладнання володіє великими енерговитратами, що обумовлено умовами функціонування пічних агрегатів по дотриманню ряду технологічних вимог до теплового режиму. При цьому проблема високої енергоємності посилюється низьким рівнем корисного використання енергетичних ресурсів. Одними з найбільш проблемних місць є теплотехнічні та експлуатаційні характеристики обертових печей, а також використання футерування зі збільшеним тепловим опором. В ході дослідження використовувалися фізико-математичні моделі. У роботі запропоновано розраховувати обертову піч для виробництва цементу розміром 5×185 м та продуктивністю 75 т/год. Отримано математичну модель для комп'ютерного моделювання технологічних процесів в обертових цементних печах. Розглянуті можливості зменшення витрат палива шляхом підвищення теплового опору футерівки обертової печі. Визначені найбільші енергоємні зони та проаналізовано вплив на теплову ефективність використання додаткової теплоізоляції в різних енергетичних зонах в обертовій печі. Наведені розрахунки та результати числового експерименту. Визначені найбільші раціональні зони для використання футерівки з додатковою теплоізоляцією. Встановлено, що при комплексному застосуванні пропонованого методу витрати палива в тепловому агрегаті можливо зменшити на 9 %. А збільшення термоопору футерівки, встановленої в зонах високих температур, дозволить підвищити енергоефективність теплового агрегату. Суттєвою перевагою вказаного методу є той фактор, що збільшення продуктивності печі не вимагає додаткових витрат палива, підвищення температури або збільшення ентальпії продуктів горіння. В подальшому планується дослідження механізму встановлення теплоізоляційного шару в вогнетриви футерівки, визначення їх оптимальної теплової ефективності та напружено-деформованого стану для виключення можливостей руйнування. А також визначення оптимальної конструктивної форми вогнетриву та комірки з теплоізоляцією. Ключові слова: обертова піч, тепловий опір футерівки, додаткова теплоізоляція, гази, що відходять, теплова енергія.
The thickness of the lining is reduced from 230 mm to 80 mm due to long-term wear, resulting in low thermal efficiency of the rotary kiln. The thermal resistance, which is positively correlated with the thickness of the lining, is one of the most important factors determining the thermal efficiency of the rotary kiln. The thermal efficiency of the rotary kiln can be improved by introducing insulation material with lower thermal conductivity into the lining. The average heat flux is used as the thermal efficiency evaluation index of the 4×60 m rotary kiln under no-load conditions in this work. A numerical experiment was conducted for the temperature and heat flux of the inner surface of the lining, as well as the temperature of the outer surface of the shell during the wear of the lining. There are two cases considered, one with and one without insulation materials in lining. According to the analysis, when the lining in the high temperature zone of the rotary kiln wears to 80 mm, the average heat flux of the inner surface of the lining increases by 105.03%. However, after the addition of insulation material, the average heat flux on the inner surface of the lining increases by 40.38% (wears to 80 mm). Compared to the thermal efficiency of the rotary kiln without heat insulation material, the average heat flux of the inner surface of the lining is reduced by 36.36% (230 mm), and it is reduced by 99.01% (wears to 80 mm). A significant advantage of this solution is that it can increase the thermal efficiency of the rotary kiln, improve the insulation performance of the lining, reduce heat loss to the environment through the shell, and the results obtained can be used for the latest equipment design and existing equipment improvements.
In the operation of rotary kilns the losses of heat to the atmosphere through the shell are up to 20% of the total consumption. A reduction in these heat losses is possible by adding additional thermal insulation to the lining as the result of changing the form of the refractory with the formation on it of cells in which is laid a material with good thermal insulation properties. However, the change in configuration must be coordinated with the amount of thermomechanical stresses existing in the refractory material.In solving the problem of determination of the temperature stresses in the refractory of a rotary kiln let us consider the lining as a series of isotropic rings with a thickness equal to the height of the refractory. The action of these rings on one another is small because of the small slope of the furnace and it may be neglected.In considering the stressed state of a refractory part located in such a ring let us assume that the circumferential stresses caused by thermal expansion are insignificant as the result of the presence of thermal expansion joints in the lining. Taking into consideration that the ring cross section in the radial direction and the conditions of fastening of the refractory are the same for all portions of the refractory and the distribution of thermal loads does not change around the ring, let us consider the refractory as a plate of a single thickness in the plane strained condition. Since during operation the refractory is in the elastic state [I] and the temperature loads may be considered separately from the mechanical [2], the thermoelastic stresses in the refractory are described by the equation [3] with the boundary conditions [TI (x, y) ] ----0 AxyAxy [@ (x, y) ] +aEAxv
The problems of modeling the structure and design of technical parameters for forming of oriented macrofiber polymer composites are analyzed. The considered approaches are based on the application of geometric modeling of the structure of oriented fibrous fillers and the design of the parameters of technical means for forming oriented macrofiber polymer composite materials. Peculiarities of the application of the phenomenological and structural approaches to the design of structural and technological parameters of technical means and to the calculation of the elements of composite structures based on oriented macrofibrous fillers are considered. The technique for determining the structural characteristics of oriented macrofibrillar fillers based on its adequate geometric model as capillary-porous bodies is given. As the structural characteristics, the porosity, the specific internal surface, and also the effective (hydraulic) capillary radius of oriented macrofibrous fillers are considered. It is noted that the obtained structural models are used, in particular, to the prognosis of the design and technological parameters of the technical means for molding macro-fiber polymer composite materials.
scite is a Brooklyn-based organization that helps researchers better discover and understand research articles through Smart Citations–citations that display the context of the citation and describe whether the article provides supporting or contrasting evidence. scite is used by students and researchers from around the world and is funded in part by the National Science Foundation and the National Institute on Drug Abuse of the National Institutes of Health.
customersupport@researchsolutions.com
10624 S. Eastern Ave., Ste. A-614
Henderson, NV 89052, USA
This site is protected by reCAPTCHA and the Google Privacy Policy and Terms of Service apply.
Copyright © 2025 scite LLC. All rights reserved.
Made with 💙 for researchers
Part of the Research Solutions Family.