Переделы производства

Златоустовский литейный завод «Метапласт» | Интенсификация теплообмена в цепных завесах вращающихся печей

Одним из способов интенсификации процесса передачи тепла материалу в цепных теплообменниках вращающихся печей для обжига клинкера является увеличение поверхности теплопередачи. С этой целью либо с целью снижения материалоемкости теплообменника можно изменить профиль прутка звеньев цепи.

В качестве объекта исследования нами выбрана горячая часть цепного теплообменника. На входе в нее материал находится в гранулированном либо пылевидном состоянии с влажностью 0–10% и сосредоточен в подцепном пространстве. Поэтому регенеративный теплообмен происходит в системе «газовый поток» – «цепной теплообменник» – «сыпучий материал».

Для изучения теплообмена в звене цепи теплообменника с точки зрения его эффективности разработана математическая модель нестационарного процесса теплопроводности, позволяющая рассчитать одномерное поле температур в сплошном цилиндре ограниченной длины, которая может быть использована для качественной оценки этого процесса.

Модель учитывает циклический характер работы цепного теплообменника, когда цепь часть времени находится в газовом потоке, воспринимая от него тепло, передаваемое конвекцией и излучением; а другую часть – в слое сыпучего материала, отдавая тепло конвекцией, так как материал, находящийся в слое имеет мелкую грануляцию и содержит пыль, то есть является псевдожидкостью.

Расчет проводился для цилиндров из кон-струкционной и жаропрочной сталей для периода вращения печи 50 с. На основе полученных данных построены графические зависимости распределения поля температур по слоям цилиндра от времени (для конструкционной стали они представлены на рис. 1) для двух случаев: а – цепь находится 44 с в газовом потоке, 6 с – в материале (что соответствует высоте слоя материала в печи, равной 200 мм); б – цепь находится 40 с в газовом потоке, 10 с – в материале (соответствует высоте слоя материала в печи, равной 600 мм). Температура газового потока в случае с конструкционной сталью – 694°С, температура материала – 106°С; температура газового потока в случае с жаропрочной сталью – 994°С, температура материала – 384°С (Цемент, 1993, № 3, с. 17–18).

Златоустовский литейный завод-Метапласт

Результаты расчетов показывают, что в процессе регенеративного теплообмена участвуют только поверхностные слои звена (для конструкционной стали – 4–5 слоев, для жаропрочной – 3 слоя), то есть с точки зрения теплообмена цепи теоретически рациональнее изготавливать из прутьев толщиной 10 мм, при этом сохраняя общую площадь поверхности цепей.

Таким образом, цепи с уменьшенной массой при неизменной площади поверхности или с увеличенной площадью поверхности при неизменной массе можно изготавливать, изменяя форму сечения звена или выполняя звенья пустотелыми.

Пустотелые цепи можно изготавливать в соответствии с Патентом РФ № 2285217, цепи из звеньев с измененной формой производит предприятие ООО «ЗЛЗ-Метапласт». Варианты сечений прутков, из которых изготовлены цепи, показаны на рис. 2, общий вид рифленого звена – на рис. 3.

Златоустовский литейный завод-Метапласт

В таблице приведены геометрические характеристики круглых звеньев цепей теплообменника обычной и измененной формы. При расчетах удельной поверхности (отношения площади поверхности звена к его массе) в качестве материала принята жаропрочная сталь Х18Н9В с плотностью ρ = 7948 кг/м3. Из приведенных в таблице расчетных данных следует, что:

1. с увеличением диаметра прутка звена цепи происходит уменьшение его удельной поверхности, поэтому в зоне сыпучего материала, где навешиваются цепи повышенной массы, чтобы избежать быстрого выхода их из строя, следует использовать нестандартные цепи с увеличенной удельной поверхностью, более эффективные с точки зрения теплообмена;

2. выигрыш от использования прутков Т- и D-образного профиля сечений незначителен. Гораздо больше удельная поверхность рифленого звена и звена из пустотелого прутка с толщиной стенки 6 мм – в 1,35 и 1,37 раза соответственно по сравнению со стандартным круглым звеном 25×100 мм.

Златоустовский литейный завод-Метапласт

Использование цепей из звеньев с увеличенным значением удельной поверхности целесообразно в ковриковом теплообменнике с обязательной апробацией образования настылей на поверхности звеньев цепей.

ООО «Златоустовский литейный завод-Метапласт»
Россия, 456207, Челябинская область,
г. Златоуст, ул. Лапшина, 25
Тел. /факс: +7 35136 7 84 20, 7 86 25
Генеральный директор: Ефимов Сергей Андреевич
E-mail: metaplast@chel.surnet.ru
www.metaplast.biz


Использование опубликованных на сайте материалов допускается только с упоминанием источника (журнал «Цемент и его применение») и активной гиперссылкой на цитируемый материал.
Поделиться:  
Использование опубликованных на сайте новостных материалов допускается только с упоминанием источника (журнал «Цемент и его применение») и активной гиперссылкой на цитируемый материал.