Теплоелектричний та механічний стан високотемпературних енергоємних промислових агрегатів
DSpace at NTB NTUU KPI
Переглянути архів Інформація| Поле | Співвідношення | |
| Title |
Теплоелектричний та механічний стан високотемпературних енергоємних промислових агрегатів
|
|
| Creator |
Карвацький, Антон Янович
|
|
| Description |
Дисертація на здобуття наукового ступеню доктора технічних наук за спеціальністю 05.05.13 – машини та апарати хімічних виробництв. Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут», Київ, 2010. Дисертацію присвячено створенню наукових засад розробки технічних рішень з енергоресурсозбереження при вдосконаленні і проектуванні енергоємних високотемпературних агрегатів кольорової металургії, електродного виробництва та кристалізаційного обладнання, які містять: науково-обґрунтовані регламенти експлуатації, ескізні проекти з модернізації діючих і розробки нових конструкцій, порівняльні оцінки їх енергоефективності, що відповідають концепції сталого розвитку. Розроблено комплексні методики експериментально-числового дослідження теплоелектричного та механічного (ТЕМ) стану енергоємних високотемпературних промислових агрегатів. Розвинуто теоретичні засади прямого методу граничних елементів для розв’язання крайових задач теорії потенціалу і теплопровідності та термопружнопластичності з врахуванням складного теплообміну, фазових переходів і контактної взаємодії, методики розрахунку теоретичних енергобалансів алюмінієвих електролізерів та печей графітації різної потужності. Розроблено числові моделі для розрахунку ТЕМ стану високотемпературних агрегатів, які орієнтовані на розв’язання проблем проектування при створенні нової техніки та прогресивних технологій. Досліджено, з використанням розроблених методик та числових моделей, вплив зміни технологічних параметрів на енергетичні та економічні показники експлуатації високотемпературних агрегатів. Диссертация на соискание учёной степени доктора технических наук по специальности 05.05.13 – машины и аппараты химических производств. Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт», Киев, 2010. Диссертация посвящена созданию научных основ разработки технических решений по энергоресурсосбережению при усовершенствовании и проектировании энергоёмких высокотемпературных агрегатов цветной металлургии, электродного производства и кристаллизационного оборудования, которые включают: научнообоснованные регламенты эксплуатации, эскизные проекты по модернизации действующих и разработке новых конструкций, сравнительные оценки их энергоэффективности, отвечающих концепции устойчивого развития. Сформулирован комплекс математических моделей теплоэлектрического и механического (ТЭМ) состояния высокотемпературных агрегатов с учётом радиационного и конвективного теплообмена. Развиты численные методы на основе прямого метода граничных элементов (ПМГЭ) для решения нелинейных задач ТЭМ состояния с учётом радиационного теплообмена и контактного взаимодействия с использованием подстановки Кирхгофа и итерационных алгоритмов. Для задач теории потенциала получены аналитические соотношения для определения сингулярных коэффициентов влияния при использовании граничных треугольных линейных элементов. В рамках ПМГЭ при использовании граничных линейных треугольных элементов получены следующие соотношения: для определения компонент плотности потока и напряжений на границе тела в задачах теории потенциала и напряжённо-деформированного состояния; прямой видимости между поверхностями диатермической полости для задач радиационного теплообмена. С использованием подстановки Кирхгофа в рамках ПМГЕ и метода конечных элементов разработана методика решения сильно нелинейных стационарных задач типа Стефана в обобщённой постановке. Разработана математическая модель для определения погрешности in situ измерения яркостной температуры на фронте кристаллизации с помощью оптического пирометра в ростовой ячейке, построенной на методе осевого теплового потока. Получены данные по оценке погрешности измерения яркостной температуры на фронте кристаллизации без и с учётом поглощения расплава. На основе разработанных методик созданы численные модели, обеспечивающие практическую формализацию исследований ТЭМ состояния высокотемпературных агрегатов цветной металлургии, производства электродов и тугоплавких кристаллических структур при их проектировании и модернизации, оптими- зации технологических параметров эксплуатации. Определены закономерности ТЭМ состояния высокотемпературных промышленных агрегатов, позволяющие существенно сократить сроки получения научнообоснованных решений при проектировании и модернизации алюминиевых электролизеров различных конструкций с целью повышения силы тока, при разработке энергосберегающих регламентов работы печей графитации путём совершенствования графиков подвода электрической мощности. Результаты диссертационной работы внедрены в практику научных исследований, проектирования и эксплуатации высокотемпературных агрегатов цветной металлургии, производства электродной продукции и тугоплавких кристаллических структур. В целом ряде отечественных и зарубежных предприятий внедрены методики расчетов ТЭМ состояния и энергобалансов для разработки и оценки эффективности технических решений по энерго- и ресурсосбережению, а также методов расчёта параметров и регламентов эксплуатации энергоемкого оборудования. The dissertation pursuing a scientific degree Doctor of Technical Science under the speciality 05.05.13 – Machines and apparatus of chemical industry. National technical university of Ukraine «Kyiv polytechnic institute», Kyiv, 2010. The dissertation is devoted to the establishment of scientific basis for the development of the technical solutions in energy- and resource savings, to the improvement of the methods and technologies of operation and design of energy-intensive high-temperature units in non-ferrous metallurgy, electrode production and crystallization equipment for single crystal growing. They include scientifically - substantiated operation modes, conceptual designs for the modernization of operating constructions and the development of the new ones, the comparative assessments of energy efficiency for the substantiated technical decision- making that correspond the concept of sustainable development. Comprehensive methods for experimental-numerical investigation of thermoelectric and mechanic (TEM) state of energy-intensive high-temperature industrial units have been elaborated. Theoretical bases of the direct boundary element method for boundary value problems of potential, heat transfer and thermoelasticoplasticity with consideration of complex heat exchange, phase changes and contact interaction between conjugated solids, calculation procedures of theoretical energy balances of aluminium electrolyzers and crystallization kilns of different capacities have been developed. Numerical models for TEM state calculations of high-temperature units, directed to the design problem solutions at the generation of new techniques and progressive technologies have been elaborated. The impact of the change of process variables on energy and economic operation indexes of hightemperature units have been investigated applying elaborated procedures and numerical models. |
|
| Publisher |
НТУУ "КПІ"
|
|
| Date |
2011-02-10T08:12:45Z
2011-02-10T08:12:45Z 2010 |
|
| Type |
Thesis
|
|
| Identifier |
http://library.kpi.ua:8080/handle/123456789/691
|
|
| Language |
uk
|
|