Содержание к диссертации
Введение
1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1.1. Применение электрической энергии для варки стекла
1.2. Дополнительный электроподогрев как способ интенсификации процесса стекловарения
1.3. Схема расположения электродов в стекловаренных печах
1.4. Обзор сущеотвущих методов изучения конвекции стекломассы в ванных стекловаренных печах
1.5. Влияние электроподогрева на тепло- и массообмен в стекловаренной печи
1.6. Вывода из литературного обзора и постановка задачи исследования
2. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ КОНВЕКЩИ СТЕКЛОМАССЫ В ВАННЫХ СТЕКЛОВАРЕННЫХ ПЕЧАХ
2.1. Метод физического моделирования
2.1.1. Теоретические предпосылки метода физического моделирования. Определение критериев подобия
2.1.2. Подбор моделирующей жидкости и расчет масштабов моделирования
2.1.3. Описание конструкции модельной установки. Техника эксперимента .,
2.1.4. Расчет погрешности эксперимента
2.2. Методика исследования конвекции стекломассы
в ванных стекловаренных печах с помощью
люминесцентного индикатора
3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ЭЛЕКТРОПОДОГРЕВА В КВЕЛЬПУНКТЕ НА КОНВЕКЦИЮ СТЕКЛОМАССЫ В ПЕЧАХ ЛИСТОВОГО СТЕКЛА МЕТОДОМ МОДЕЛИРОВАНИЯ
3.1. Изучение влияния места установки системы дополнительного электроподогрева в центральной части варочного бассейна на конвекцию стекломассы
3.2. Исследование влияния мощности дополнительного электроподогрева в квельпуякте на конвекцию стекломассы
3.3. Исследование влияния конструктивных параметров системы дополнительного электроподогрева на конвекцию стекломассы в варочном бассейне ....
3.3.1. Исследование влияния высоты электродов в квельпуякте на конвекцию стекломассы в варочном бассейне
3.3.2. Исследование влияния схемы размещения электродов в квельпункте на конвекцию стекломассы
3.3.3. Исследование влияния порогов за зоной электроподогрева на конвекцию стекломассы в варочном бассейне
3.4. Выводы по главе 3
4. ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ СИСТЕМЫ ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО
ЭЛЕКТРОПОДОГРЕВА НА ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНОЙ ВАННОЙ СТЕКЛОВАРЕННОЙ ПЕЧИ ЛИНИИ ЛИСТОВОГО СТЕКЛА
4.1. Характеристика системы дополнительного электроподогрева и пуск ее в эксплуатацию
4.2. Исследование влияния мощности системы дополнительного электроподогрева на тепловую эффективность работы печи
4.3. Исследование влияния дополнительного электроподогрева на массообмен стекломассы
в печи листового стекла
4.4. Исследование влияния дополнительного электроподогрева на качество стекла
4.4.1. Исследование качества стекла в период пуска дополнительного электроподогрева
4.4.2, Изучение качества стекла в периоды эксплуатации дополнительного электроподогрева
4.5, Рекомендации по проектированию и эксплуатации системы дополнительного электроподогрева на печах листового стекла
4.6. Выводы по главе 4
5. ОБЩИЕ выводы
6. ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ
- Применение электрической энергии для варки стекла
- Метод физического моделирования
- Изучение влияния места установки системы дополнительного электроподогрева в центральной части варочного бассейна на конвекцию стекломассы
- Характеристика системы дополнительного электроподогрева и пуск ее в эксплуатацию
Введение к работе
1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
Применение электрической энергии для варки стекла
Дополнительный электроподогрев как способ интенсификации процесса стекловарения
Схема расположения электродов в стекловаренных печах
Обзор сущеотвущих методов изучения конвекции стекломассы в ванных стекловаренных печах
Влияние электроподогрева на тепло- и массообмен в стекловаренной печи
Вывода из литературного обзора и постановка задачи исследования
2. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ КОНВЕКЩИ СТЕКЛОМАССЫ В
ВАННЫХ СТЕКЛОВАРЕННЫХ ПЕЧАХ
2.1. Метод физического моделирования
Теоретические предпосылки метода физического моделирования. Определение критериев подобия
Подбор моделирующей жидкости и расчет масштабов моделирования
Описание конструкции модельной установки. Техника эксперимента .,
Расчет погрешности эксперимента
2.2. Методика исследования конвекции стекломассы в ванных стекловаренных печах с помощью люминесцентного индикатора
3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ЭЛЖТРО- ПОДОГРЕВА В КВЕЛЬПУНКТЕ НА КОНВЕКЦИЮ СТЕКЛОМАССЫ В ПЕЧАХ ЛИСТОВОГО СТЕКЛА МЕТОДОМ МОДЕЛИРОВАНИЯ
Изучение влияния места установки системы дополнительного электроподогрева в центральной части варочного бассейна на конвекцию стекломассы
Исследование влияния мощности дополнительного электроподогрева в квельпуякте на конвекцию стекломассы
Исследование влияния конструктивных параметров системы дополнительного электроподогрева на конвекцию стекломассы в варочном бассейне ....
Исследование влияния высоты электродов в квельпуякте на конвекцию стекломассы в варочном бассейне
Исследование влияния схемы размещения электродов в квельпункте на конвекцию стекломассы
Исследование влияния порогов за зоной электроподогрева на конвекцию стекломассы в варочном бассейне
3.4. Выводы по главе 3
4. ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ СИСТЕМЫ ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ЭЛЖТРОПОДОГРЕВА НА ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНОЙ ВАННОЙ СТЕКЛОВАРЕННОЙ ПЕЧИ ЛИНИИ ЛИСТОВОГО СТЕКЛА
Характеристика системы дополнительного электроподогрева и пуск ее в эксплуатацию
Исследование влияния мощности системы дополнительного электроподогрева на тепловую эффективность работы печи
Исследование влияния дополнительного электроподогрева на массообмен стекломассы в печи листового стекла
4.4, Исследование влияния дополнительного электроподогрева на качество стекла
4.4.1. Исследование качества стекла в период пуска дополнительного электроподогрева
4.4.2, Изучение качества стекла в периоды эксплуатации дополнительного электроподогрева
4.5, Рекомендации по проектированию и эксплуатации системы дополнительного электроподогрева на печах листового стекла
4.6, Выводы по главе 4
ОБЩИЕ вывода
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ _ 5 -
Применение электрической энергии для варки стекла
В настоящее время применение электрической энергии для варки стекла в качестве основного или дополнительного источника тепла получило широкое развитие. Это объясняется двумя причинами. С одной стороны, перед стекольной промышленностью поставлена задача увеличения выпуска продукции за счет максимальной интенсификации процесса стекловарения. Среди многих средств интенсификации, таких как высокотемпературная варка, барботаж, предварительный подогрев шихты, гранулирование и фриттование шихты, электроподогрев стекломассы является самым эффективным. Преимущество использования электроэнергии в качестве источника тепла определяется тем, что тепло выделяется в самом расплаве, что приводит к значительному повышению теплового к.п.д. стекловаренного агрегата.
С другой стороны, изменение энергетической структуры в сторону удорожания органического топлива и его дефицитности, а также постоянное ужесточение экологических требований к промышленным установкам, делают применение электроэнергии взамен природных видов топлива все более актуальной задачей [5,11,12].
Энергетическая эффективность становится одним из основных критериев обоснования технологического процесса.
Существуют три типа стекловаренных агрегатов с использованием электрической энергии [2,3,4J.
1. Печи с дополнительным электроподогревом (ДЭП), где доля тепла, вводимого за счет электроэнергии, не превышает 15$.
2. Комбинированные газо-электрические печи, в которых до 35-40$ тепла, идущего на варку, обеспечивается электронагревом.
3. Электрические печи, где единственным источником тепла в процессе эксплуатации (не считая периодов выводки и наварки печи) является электроэнергия.
Электрические стекловаренные печи перед пламенными имеют ряд преимуществ: отсутствие потерь тепла с продуктами горения топлива, меньшие размеры печи, увеличение кпд печи, отсутствие регенераторов, рекуператоров и топливного хозяйства, легкость автоматизации теплового режима, лучшие условия труда, меньшая стоимость печи и строительных конструкций, получение стекла высокого качества. Они позволяют получать непосредственно в расплавленной стекломассе температуры, оптимальные для процесса стекловарения, причем "потолок" этой температуры чрезвычайно высок. Улетучивание отдельных компонентов стекломассы и расход обесцвечивателей значительно сокращается, а унос шихты пламенными газами полностью отсутствует [8,9,10,12].
Метод физического моделирования
Этот метод выбран нами в качестве основного метода исследования. Главное его отличие от выше описанных методов исследования конвекции (гидродинамики) стекломассы (раздел 1.3) состоит в том, что он не связан с работающей стекловаренной печью. Это дает целый ряд преимуществ. Прежде всего, исключаются эксперименты при высокой температуре, что является технически сложной задачей. Во-вторых, многие из рассмотренных методов не дают полной картины течения стекломассы в ванне печи. На действующей печи можно проводить чаще всего лишь пассивный эксперимент, так как исследователь лишен возможности широко изменять конструкцию печи, а любое вмешательство в технологические параметры процесса стекловарения грозит появлением брака, либо сокращением выработки. Модель же позволяет проводить активный эксперимент, то есть по воле исследователя менять как конструктивное оформление стекловаренной печи, так и основные параметры режима: производительность, количество подводимого тепла, температурный режим и т.п. Кроме того модель дает возможность исследовать еще только проектируемые конструкции печей. К перечисленным уже преимуществам метода моделирования нужно добавить достаточную простоту исследования, большую наглядность, а также сокращение времени и средств на проведение экспериментов, по сравнению с исследованиями на действующих печах.
Моделирование опирается на теорию подобия, задачей которой является выработка методического подхода к постановке эксперимента, получению и обработке информации об изучаемых объектах. Теория подобия показывает, как в каждом явлении найти наиболее общие черты, как нужно планировать и ставить опыты и как обрабатывать данные любого эксперимента (физического, математического, мысленного) .
В 1937 году Букингем вывел критерии подобия, равенство которых являлось необходимым для моделирования конвекции стекломассы. Одновременно он показал невозможность соблюдения всех этих условий подобия [430]. А.А.Соколову на основе принципов локального моделирования, разработанных советскими учеными, удается обойти необходимость равенства всех критериев путем создания подобных температурных полей на границах модели [Ш ]. С этого периода физическое моделирование движения стекломассы в бассейнах печей становится надежным методом эксперимента и широко применяется разными исследователями.
Изучение влияния места установки системы дополнительного электроподогрева в центральной части варочного бассейна на конвекцию стекломассы
В литературном обзоре отмечалось, что важную роль в процессе стекловарения играют конвекционные потоки стекломассы, образующиеся в бассейнах ванных стекловаренных печей У J . Общие схемы конвекции стекломассы, источником которой является неравномерный нагрев ее сверху, хорошо известен[1,77] . Конвекция, возникающая в результате введения тепла в стекломассу с помощью электродов, представляет собой пример классической конвекции, возникающей при нагреве жидкости "снизу". В этом случае нагреву подвергается наиболее холодная и тяжелая часть жидкости. Нагреваясь она расширяется, поднимается вверх, уступая свое место другим, более холодным слоям. Возникающая конвекция интенсифицирует тепло- и массооб-мен и по данным [/ 5-] интенсивность такого рода конвекции в 3 раза выше, чем конвекции, возникающей при нагреве "сверху", Но долгое время оставалась мало изученной конвекция вязкой жидкости, в нашем случае стекломассы, возникающая под действием совместного нагрева как сверху (от пламенного пространства печи), так и от внутреннего источника тепла (электродов).
Система дополнительного электрического нагрева, с помощью которой тепло вводится непосредственно в стекломассу, является активным средством воздействия на конвекционные потоки стекломассы в бассейне печи. Об этом свидетельствуют исследования М.Г.Степа-ненко и Г.Б.Элькина [І29] , Я.Станека [б$1 , Г.Пипера [/] , Л.Г.Героименковой [Мб]. Однако, как отмечено в литературном обзоре эти исследования относились, главным образом, к горизонтальным электродам, размещенным в боковых стенах бассейна печи листового стекла невысокой производительности и к вертикальным электродам, размещенным в малых печах тарного производства.
Вопрос влияния дополнительного электроподогрева на конвекцию стекломассы в высокопроизводительных печах изучен недостатосно полно. Этим и обусловлена постановка настоящего исследования.
В соответствии с задачами настоящей работы (раздел .6 ) представилось целесообразным осуществить исследования на физической модели высокопроизводительной печи с электроподогревом и изучить влияние расположения электродов по длине печи и мощности электроподогрева на конвекцию стекломассы Кроме того на модели провести исследования по изучению влияния некоторых конструктивных параметров да конвекцию стекломассы в бассейне печи. Под конструктивными параметрами следует понимать высоту электродов, схему расположения электродов в квельпункте, высоту порога и расстояние его от зоны электроподогрева.
class4 ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ СИСТЕМЫ ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО
ЭЛЕКТРОПОДОГРЕВА НА ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНОЙ ВАННОЙ СТЕКЛОВАРЕННОЙ ПЕЧИ ЛИНИИ ЛИСТОВОГО СТЕКЛА class4
Характеристика системы дополнительного электроподогрева и пуск ее в эксплуатацию
Дальнейшие работы по исследованию влияния системы дополнительного электроподогрева на интенсификацию технологического процесса варки стекла проводились на стекловаренной печи производства листового стекла Салаватского завода ПО "Салаватстекло".
Внедрению системы электроподогрева на печи Салаватского завода предшествовало опытно-промышленное ее опробывание на печи ЭПКС-4000 Саратовского института ВНИИтехстройстекло [Ш] . Из-за крайне ограниченных возможностей повышения производительности линии ЭПКС-4000 на ней было проведено лишь исследование эффективности частичной замены тепла сжигания газа джоулевым теплом электроэнергии при практически постоянной производительности печи, а также проверка работоспособности некоторых конструктивных узлов системы электроподогрева.
Поэтому, помимо проверки результатов, полученных на физической модели, в качестве основной задачи настоящего раздела работы стало исследование влияния дополнительного электроподогрева на технико-экономические показатели работы печи при повышении ее производительности.
При этом определялось:
- влияние мощности дополнительного электроподогрева на параметры печи, характеризующие тепловую эффективность ее работы (производительность, удельный расход тепла, температурный уровень стекломассы и др.);
- распределение тепла, выделяемого системой электроподогрева, между сыпочным и выработочным циклами потоков;
- влияние дополнительного электроподогрева на интенсивность конвекционных потоков в сыпочном и выработочном циклах путем изучения массообмена с помощью люминесцентного индикатора;
- влияние дополнительного электроподогрева на качественные показатели готовой продукции.
Исследования по первому, второму и четвертому направлениям проводились путем сравнительного анализа основных параметров технологического режима и показателей качества стекла, соответствующих различным мощностям электроподогрева в периоды, характеризующиеся стабильной работой печи в течение длительного периода времени.
Похожие диссертации на Влияние системы дополнительного электроподогрева в квельпункте на конвекцию стекломассы в высокопроизводительных печах листового стекла
