Закономірності процесу високотемпературного оброблення рухомого шару сипучих вуглецевих матеріалів у електричних печах – електрокальцинаторах
| dc.contributor.author | Лазарєв, Тарас Валерійович | |
| dc.contributor.degreedepartment | кафедрі хімічного, полімерного та силікатного машинобудуван- ня | uk |
| dc.contributor.degreefaculty | Інженерно-хімічний факультет | uk |
| dc.contributor.degreegrantor | Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут» | uk |
| dc.date.accessioned | 2015-11-25T13:16:07Z | |
| dc.date.available | 2015-11-25T13:16:07Z | |
| dc.date.issued | 2015 | |
| dc.description.abstracten | Thesis for Ph.D. degree of technical sciences by speciality 05.17.08 – Processes and equipment of chemical technology. – National technical university of Ukraine «Kyiv polytechnic institute», Kyiv, 2015. This thesis is devoted to the development of scientific principles of effective process and equipment design in field of granular carbonaceous material high temperature processing. The mathematical model of granular material moving bed electrical heat treatment is presented. This model combines discrete and continuous concepts of granular media and takes into account joule heating, convective heat transfer within dense granular flow and chemical reaction heat source. Experimental and numerical investigations of anthracite and petroleum coke thermophysical properties and process of temperature treatment in industrial electrocalcinators are performed. Obtained data is used for validation and verification of developed mathematical model and shows good agreement between simulation and experiment. Numerical simulation is performed to find energy efficient technological parameters for heat treatment of anthracite and to design electrocalcinator for coke graphitization. | uk |
| dc.description.abstractru | Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук по специальности 05.17.08 – процессы и оборудование химической технологии. – Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт», МОН Украины, Киев, 2015. Диссертация посвящена созданию научных основ разработки эффективных процессов и оборудования для высокотемпературной обработки сыпучих углеродных материалов в электропечах – электрокальцинаторах, обеспечивающие высококачественный конечный продукт, ресурсоэнегосбережение и уменьшение техногенного влияния на окружающую среду. Разработаны физическая и математическая модели процесса высокотемпературной обработки движущегося слоя сыпучего углеродного материала в электропечи, основывающиеся на совмещении дискретного представления о статике и динамике сыпучих веществ и математических формулировок механики сплошной среды, в которых учитываются конвективный перенос теплоты движущимся слоем материала и источник теплоты от химических реакций. Разработана методика экспериментального определения угла естественного откоса, учитывающая сложность и несимметричность горки сыпучего материала. Проведены экспериментальные и численные исследования статики и динамики сыпучих сред. Получены уравнения, описывающие результирующий профиль безразмерной скорости плотного движущегося слоя сыпучего материала в каналах круглого и кольцевого сечений. Обобщены данные по показателям качества материалов, обрабатываемых в электрокальцинаторе. Установлено, что при высокотемпературной обработке углеродного сырья регламентированные значения удельного электрического сопротивления (УЭСп), измельчённого до порошкообразного состояния, материала и истинной плотности (Рист) составляют: для антрацита – УЭСп <1000 мкОм·м; для нефтяного кокса – УЭСп <150 мкОм·м и Рист >2200 кг/м3. Для получения заданных показателей качества конечного продукта в электрокальцинаторе необходимо создать зону с температурой обработки: для антрацита T 1300 ºС, для нефтяного кокса T 2200 ºС и временем изотермической выдержки не менее 2 ч. Проведены экспериментальные исследования и получены данные по УЭС и теплопроводности антрацита и нефтяного кокса в зависимости от температуры. Получены и проанализированы экспериментальные данные по теплоэлектрическому состоянию электрокальцинаторов различной конструкции при высокотемпературной обработке углеродных материалов. Разработаны численные модели высокотемпературной обработки сыпучих электропроводных материалов в электрокальцинаторе с учётом движения среды и химического взаимодействия, позволяющие получать численные результаты по физическим полям и технологическим показателям работы печей при различных регламентах и конструктивных параметрах. Апробация и верификация предложенных численных моделей по данным экспериментальных исследований показала, что погрешность численных решений не превышает 14 % для значений полного электрического сопротивления печи и 17 % для значений температуры. Разработана система определяющих технологических показателей роботы электроакльцинатора, что является необходимым при проектировании и модернизации подобного электротермического оборудования. Теоретически исследовано влияние на теплоэлектрическое состояние и технологические показатели процесса термообработки следующих параметров: дизайна дросселирующего устройства – дроссель-шайбы, геометрических характеристик дроссель-шайбы, электрической мощности и производительности. На основе проведенных численных и экспериментальных исследований разработан ресурсоэнергосберегающий регламент пуска и эксплуатации электрокальцинатора для прокаливания антрацита и предложена конструкция электропечи для непрерывного графитирования нефтяного кокса, обеспечивающая требуемое качество продукции и длительную эксплуатацию оборудования. | uk |
| dc.description.abstractuk | Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.08 – процеси та обладнання хімічної технології. – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут», МОН України, Київ, 2015. Дисертацію присвячено створенню наукових засад розробки ефективних процесів та обладнання для високотемпературного оброблення сипучих вуглецевих матеріалів в електропечах, які забезпечують високоякісний кінцевий продукт, а отже – ресурсоенергозбереження і зменшення техногенного впливу на довкілля. Розроблено фізичну та математичну моделі процесу високотемпературного оброблення рухомого шару сипучого вуглецевого матеріалу в електропечі, що базуються на поєднанні дискретного уявлення про статику і динаміку сипучих речовин та математич- них формулювань механіки суцільного середовища з урахуванням конвективного переносу теплоти щільним рухомим шаром матеріалу та джерела теплоти від хімічних реакцій. Проведено експериментальні та числові дослідження статики і динаміки сипучого середовища, теплофізичних властивостей і процесу термооброблення антрациту та нафтового коксу в електрокальцинаторі. На підставі проведених числових та експериментальних досліджень розроблено ресурсоенергозберігаючий технологічний регламент пуску та експлуатації електрокальцинатора для прожарювання антрациту та запропоновано конструкцію електропечі для безперервного графітування нафтового коксу, що забезпечують необхіднуякість продукції й довготривалу експлуатацію обладнання. | uk |
| dc.format.page | 20 л. | uk |
| dc.identifier.uri | https://ela.kpi.ua/handle/123456789/14006 | |
| dc.language.iso | uk | uk |
| dc.publisher | Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут» | uk |
| dc.publisher.place | Київ | uk |
| dc.status.pub | published | uk |
| dc.subject.udc | 621.365.32 (043.3) | uk |
| dc.title | Закономірності процесу високотемпературного оброблення рухомого шару сипучих вуглецевих матеріалів у електричних печах – електрокальцинаторах | uk |
| dc.type | Other | uk |
| thesis.degree.level | candidate | uk |
| thesis.degree.name | кандидат технічних наук | uk |
| thesis.degree.speciality | 05.17.08 – процеси та обладнання хімічної технології | uk |