Розробка енергоефективних конструкцій печей прямого нагрівання Кастнера для графітування електродних виробів

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.advisorПанов, Є. М.uk
dc.contributor.advisorPanov, Evgen M.en
dc.contributor.advisorПанов, Є. М.ru
dc.contributor.departmentНауково-дослідний центр «Ресурсозберігаючі технології»uk
dc.contributor.facultyІнженерно-хімічний факультетuk
dc.contributor.researchgrantorНаціональний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»uk
dc.date.accessioned2017-11-28T10:23:35Z
dc.date.available2017-11-28T10:23:35Z
dc.date.issued2016
dc.description.abstractenEnergy-saving constructions and regulations of the Castner furnaces operation were developed for graphitization of large-sized electrode workbenches, which have no other analogue in Ukraine and reach energy expenses decrease by 20–25 %. Thermal and electrical furnace state was experimentally investigated during graphitization of electrode workbenches with different expansion blocks. It was found out that gasification process of carbon material by water vapor occurs in operation area during graphitization process in the Castner furnace. It leads to decrease of heating velocity of electrode workbenches by 10–20 %. Physical and general mathematical models of graphitization process of electrode workbenches in the Castner directly heated furnaces were designed, taking into account transferring mechanisms of damp and water vapor, thermal effects of chemical gasification reactions of carbon containing furnace materials, hydrogen and carbonic oxide conversion in heat-insulating material, hydrostatic pressure in granular heat-insulating layer. Numerical model of thermal-electrical and mechanical state of the Castner graphitization furnace was developed, taking into account non-linear dependence of thermal and electrical properties of carbon materials on temperature and pressure. This dependence was verified by data of physical experiment. The influence on thermal and electrical state of graphitization furnace was defined for different parameters of technological regulations and equipment: electrical energy introduction mode; bleeder stacks location scheme; the form of electric-contact blocks; physical properties of heat-insulating furnace feed. Technical solution for temperature drop in end workbenches was found. It was determined that the usage of expansion blocks is the most efficient method. The blocks must be in the form of hollow graphite cylinders filled with high-resistance heat insulating granular material. The recommendations for implementation of energy-saving technological regulations of graphitization process and technical solutions for improvement of furnace construction were developed.uk
dc.description.abstractruРазработаны энергоэффективные конструкции и регламенты эксплуатации печей Кастнера для графитирования крупногабаритных электродных заготовок, не имеющих аналогов в Україні и обеспечивающих уменьшение удельных расходов электроэнергии на 20–25 %. Экспериментально исследован теплоэлектрическое состояние печи прямоточного нагрева при графитировании электродных заготовок с различными компенсационными вставками. Установлено, что во время кампании графитирования в печи Кастнера имеет место процесс газификации углеродистого материала водяным паром в рабочем пространстве печи, который приводит к уменьшению темпа нагрева электродных заготовок на 10–20 %. Разработана физическая и сформулирована обобщенная математическая модели процесса графитирования электродных заготовок в печи прямого нагрева по методу Кастнера, в которых учитываются: механизм переноса влаги и водяного пара; тепловые эффекты химических реакций газификации углеродсодержащих материалов печи; конверсия водорода и оксидов углерода в теплоизоляционном материале; гидростатическое давление в слое сыпучей теплоизоляции. Разработана численная модель теплоэлектрического и механического состояния печи графитирования Кастнера с учетом нелинейной зависимости теплоэлектрических свойств углеродистых материалов от температуры и давления и проведена ее верификация по данным физического эксперимента. Определено влияние на теплоэлектрическое состояние печей графитирования различных параметров технологического регламента и оборудования: режимы введения электроэнергии; схемы размещения электродных свечек; формы электроконтактных вставок; физических свойств теплоизоляционной шихты. Разработаны технические решения для минимизации перепада температуры в торцевых заготовках. Определено, что наиболее эффективным решением является использование компенсационных вставок, выполненных в форме пустотелых графитовых цилиндров, заполненных высокоомным теплоизоляционным сыпучим материалом. Разработаны рекомендации для внедрения энергоэффективных технологических регламентов процесса графитирования и технические решения по усовершенствованию конструкции печи.uk
dc.description.abstractukРозроблено енергоефективні конструкції та регламенти експлуатації печей Кастнера для графітування великогабаритних електродних заготовок, що не мають аналогів в Україні та забезпечують зменшення питомої витрати електроенергії на 20–25 %. Експериментально досліджено теплоелектричний стан печі прямоточного нагрівання підчас графітування електродних заготовок з різними компенсаційними вставками. Встановлено, що під час кампанії графітування в печі Кастнера має місце процес газифікації вуглецевого матеріалу водяною парою в робочому просторі печі, який призводить до зменшення темпу нагрівання електродних заготовок на 10–20 %. Розроблено фізичну та сформульовано узагальнену математичну моделі процесу графітування електродних заготовок в печі прямого нагрівання за методом Кастнера, в яких враховуються: механізм перенесення вологи та водяної пари; теплові ефекти хімічних реакцій газифікації вуглецевмісних матеріалів печі; конверсія водню й оксидів вуглецю в теплоізоляційному матеріалі; гідростатичний тиск в шарі сипучої теплоізоляції. Створено числову модель теплоелектричного та механічного стану печі графітування Кастнера з урахуванням нелінійної залежності теплоелектричних властивостей вуглецевих матеріалів від температури й тиску та виконано її верифікацію за даними фізичного експерименту. Визначено вплив на теплоелектричний стан печей графітування різних параметрів технологічного регламенту й устаткування: режими введення електроенергії; схеми розміщення електродних свічок; форми електроконтактних вставок; фізичних властивостей теплоізоляційної шихти тощо. Розроблено технічні рішення щодо мінімізації перепаду температури в торцевих заготовках. Визначено, що найбільш ефективним рішенням є використання компенсаційних вставок, виконаних у формі пустотілих графітових циліндрів, які заповнено всередині високоомним теплоізоляційним сипучим матеріалом. Розроблено рекомендації щодо впровадження енергоефективних технологічних регламентів процесу графітування та технічні рішення зі вдосконалення конструкції печі.uk
dc.format.page6 с.uk
dc.identifier2829
dc.identifier.govdoc0115U002410
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/21259
dc.language.isoukuk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорськогоuk
dc.publisher.placeКиївuk
dc.subjectграфітуванняuk
dc.subjectпіч прямого нагріванняuk
dc.subjectпечі прямого нагрівання Кастнераuk
dc.subjectтеплоелектричний та механічний станuk
dc.subjectгазифікаціяuk
dc.subjectхімічні реакціїuk
dc.subjectматематичні моделіuk
dc.titleРозробка енергоефективних конструкцій печей прямого нагрівання Кастнера для графітування електродних виробівuk
dc.title.alternativeThe development of energy-efficient designs direct heating the Castner furnace for graphitization electrode productsuk
dc.title.alternativeРазработка энергоэффективных конструкций печей прямого нагрева Кастнера для графитирования электродных изделийuk
dc.typeTechnical Reportuk

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
2016_2829.pdf
Розмір:
720.49 KB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Опис:
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
7.74 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Анотовані описи завершених науково-дослідних робіт КПІ ім. Ігоря Сікорського