Введение к работе
Г і
.., -,-, Актуальность работы. Выполнение поставленных "Основными на -'Правлениями экономического и социального развития СССР на 1986-1990 годы и на период до 2000 года" задач по экономии органического топлива, снижению энергоемкости, более широкому внедрению ресурсосберегающих техники и технологии, а. также более полному использованию вторичных ресурсов в металлургическом производстве ' неразрывно связано с повышением эффективности тепловой работы пламенны: нагревательных и термических печей, потребляющих огромное количество топлива, за счет использования тепла уходящих, продуктов сгорания. Однако применение существующих теплоутилизационных устройств сдерживается вследствие их низкой эффективности, недостаточной стойкости, значительной массы и габаритов.
Большие возможности открываются в результате применения струйных теплоутилизационных устройств. Их конструктивной особенностью является то, что теплоносители подаются на теплообменную поверхность через специальные решетки в виде систем струй. Это позволяет значительно интенсифицировать теплообмен и повысить эффективность работы. Однако несмотря на перспективность внедрение таких струйных теплоутилизационных устройств сдерживается из-за присущих им конструктивных недостатков. Не в полной мере изучены особенности тепловой работы и аэродинамическое сопротивление, а также их взаимосвязь с конструктивными и режимными параметрами. Нельзя считать гаконченной работу по созданию методики кх расчета.
В связи с этим разработку и внедрение струйных теплоутилизационных устройств, имеющих большую эффективность при малых затра- . тах энергии ка прокачку теплоносителей, а также более полное изучение теплообмена в них следует считать актуальной.
Цель работы. Разработка, исследование и внедрение в промышленность нсвых конструкций струйных теплоутилизационных устройств,кме-
ющих большую эффективность и обеспечивающих снижение удельного расхода топлива.
Наушая_новизна_работы. Разработаны методики конструктивного и поверочного расчетов струйных рекуператоров различных типов. Разработана математическая модель температурного поля теплообменной стенки при её обдуве плоскими импактными струями. Впервые получены уравнения для определения соотношения объем нагреваемого воздуха -поверхность теплообмена струйных рекуператоров любой конструкции при заданном аэродинамическом сопротивлении воздушного тракта, позволяющие численно оценить влияние на это соотношение диаметра отверстий, величины открытой поверхности, коэффициента теплоотдачи по дымоеому тракту, температур дыма и подогрева воздуха, схемы движения теплоносителей, соотношения расхода дымовых газов к расходу воздуха. Получены аналитические зависимости расчета температур кладки и теплового потока к теплообменной стенке, которые могут служить для оценки влияния глубины и степени развития кладки дымового канала, степени черноты дымовых газов, теплообменной стенки и кладки на теплообмен в рекуператоре. Впервые получены экспериментальные зави-.симости теплообмена и аэродинамического сопротивления в струйных рекуператорах с натеканием воздух і в виде системы плоских струй.
Практическая_денность_работы. Разработаны новые конструкции струйных рекуператоров различных типов с натеканием воздуха в виде системы осесимметричных и плоских струй на плоскую и вогнутую поверхности, имеющие большую эффективность, требующие меньших затрат энергии на прокачку теплоносителей, и обеспечивающие снижение удельных расходов топлива до 30. Получены зависимости для расчета температур кладки дымового канала и теплового потока к теплообменной стенке, а также уравнения, позволяющие оценить влияние режимных и конструктивных параметров на интенсивность теплообмена и аэродинамическое сопротивление, на основе которых разработаны методики расчёта различных типов струйных рекуператоров. Результаты работы исполь-
5 зованы при разработке типовых конструкций струйных рекуператоров.
Е55225їй!3_Е^2_1_ЇЗР2ММШ51йі!2ї2" Внедрение струйных теплоутилизационных устройств на методической печи стана "970" Волгоградского металлургического завода "Красный Октябрь" позволило получить годовую экономию 402,б5тонн условного топлива и обеспечило реальный экономический эффект 24,671 тыс. рублей в год.
Внедрение двухходовых струйных рекуператоров с гофрированной теплообменной стенкой и щелями вдоль образующих труб на Лозовском куэнечно-механическом заводе ПО "ХТЗ" позволило в результате эконо-
*з о
мии 159,5 тыс. м природного газа и 37,25 тыс. м технической воды
получить на .одной щелевой печи экономический эффект 4 J84 тыс. рублей в год. Положительные результаты внедрения струйных теплоутилизационных устройств позволили разработать программу по внедрению струйных рекуператоров на заводах Минавтосельхозмаша (Чебоксарском заводе промышленных тракторов, Липецком и Харьковском тракторных и других). Эта программа является составной частью Основных -эро-приятий комплексной программы по модернизации и замене топлнвопо -требляющего оборудования в металлургических цехах отрасли.
^пюбация_работы. Материалы диссертации докладывались на Всесоюзных научно-технических совещаниях "Улучшение нормирования расхода топлива на нувды металлургического производства машиностроительных министерств" (Волгоград, 1980 г.), "Повышение технического уровня нормирования расхода огнеупорных изделий и материалов для ремонта тепловых агрегатов металлургического производства машиностроительных министерств" (Волгоград, 1962 г.); на секции 'Теплообмен в промышленных установках" Всесоюзной научно-технической конференции "Состояние и перспективы электротехнологии" (Ш Бенар-досовские чтения), (Иваново, 1987 г.); Всесоюзном научно-техническом семинаре "Технология и оборудование для новых прогрессивных методов химико-термической обработки деталей тракторов и сельскохозяйственных машин" (Волгоград, 1988 г.); о'-р?.слєезм смин?.ре
"Проблемы организации работы по экономии топливно-энергетических ресурсов на предприятиях Минсельхозмаша" (Москва, 1988 г.); отраслевом семинаре-совещании "Повышение технического уровня технологической части проектов при проектировании производств термической обработки" (Волгоград, 1985 г.); областных научно-практических конференциях "Творческий поиск молодых учёных и специалистов - ускорению научно-технического прогресса" (Волгоград, 1987 г.); "Экономное и рациональное использование природного газа на предприятиях области" (Волгоград, 1987 г.); "Молодые учёные и специалисты Волгоградской области - ускорению социально-экономического развития" (Волгоград, 1986 г.); "Инициатива и поиск молодых - ускорению научно-технического прогресса" (Волгоград, 1988 г.); научно-технических конференциях Московского ордена Трудового Красного Знамени вечернего металлургического института в 1984, 1986, 1987 гг.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 23 научные работы, включая 7 авторских свидетельств на изобретения.
Объём и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, 7 глав, общих выводов,.списка литературы из 133 наименований и приложений. Работа изложена на iSO страницах машинописного текста и иллюстрирована 51 рисункам^ и 7 таблицами1. Приведено ІО приложений с таблицами экспериментальных данных, программами расчетов на ЭВМ и документами по внедрению.