Теплоелектричний стан печей графітування Кастнера

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorПедченко, Анатолій Юрійович
dc.contributor.degreedepartmentКафедра хімічного, полімерного та силікатного машинобудуванняuk
dc.contributor.degreedepartmentНауково-дослідний центр «Ресурсозберігаючі технології»uk
dc.contributor.degreefacultyІнженерно-хімічний факультетuk
dc.contributor.degreegrantorНаціональний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»uk
dc.date.accessioned2017-05-11T13:20:20Z
dc.date.available2017-05-11T13:20:20Z
dc.date.issued2017
dc.description.abstractenThe dissertation deals with the important scientific task of creating the scientific basis for development and enhancement of furnace equipment and its operation instructions during the graphitization process of large-size electrode production in Castner`s furnace. It allows to determine the rational technical solutions and increase the production quality using minimal material and labour resources, saving the energy in such a way. The physical model was developed and the usage of the mathematical model for the graphitization process of electrode production in Castner`s furnace was considered taking the following factors into account: thermal effects of chemical gasification reactions in the carbon material, hydrogen and carbon oxide conversion in the thermal insulating material, mechanism of damp and vapour transfer, graphite sublimation, thermo-electrical and mechanical contact interaction between the furnace construction elements. The mathematical model of the directly fired furnace is based on the system of nonlinear differential equations of thermal and electrical conductivity and the balance of the mechanical motion in the incremental form with the usage of the mechanical model for the granular Drucker -Prager medium. The model describes the mechanical and thermo-electrical state of Castner`s graphitization furnace taking into account the contact interaction of the thermo -electrical and mechanical nature of the boundary “granular material-solid body”. The numerical methodology for the problem of the thermo-electrical and mechanical state was developed on the basis of the finite elements. The appropriate software was designed and it underwent testing. The numerical model of the mechanical and thermo-electrical state of the directly fired furnace was developed based on the dependence of the physical properties of carbon materials on the temperature and pressure. The numerical model enables to collect data from the physical fields and thermal expenditures under various guidelines of electrical power, thermal insulating material loads, granular materials moisture etc. It is required for improvement of the current and future furnace equipment and energy efficient guidelines of its operation. Based on the developed electrical artifacts load scheme, scheme of the experimental indicators installation, experimental research methodology, it was possible to conduct a research on the thermo-electrical state of Castner`s furnace during the graphitization process of electrode artifacts with the diameter of 435 mm. It was experimentally proved that the gasification process of carbon material takes place in the form of vapour in the furnace operation areas during the electrode production heating. It leads to the heating velocity decrease of the electrode artifacts under the temperature 600–900 °С by 10–20 %. Based on the gained experimental data, the verification of the numerical model of the thermal and electrical state of the furnace was conducted. It was found out that the relative violation between the values of average temperatures, gained from the computer modelling and physical experiments, is up to 4 % within the temperature range up to 1600 °С. Based on the conducted numerical analyses of the influence of the technological instructions on the graphitization process of the carbon production in Castner`s furnace, the technical solutions were developed in order to minimize the temperature fall in the terminal artifacts. It was determined that the usage of the special compensation conducting elements in the form of empty graphite cylinders filled with thermal high -resistant insulating material is the most efficient solution. The results of the theoretical and experimental researches are implemented into production for development of the rational constructions and technological instructions for Castner`s furnace operation. The results are protected by useful model patents.en
dc.description.abstractruДиссертация посвящена созданию научных основ разработки и усовершенствования технологических регламентов графитирования электродных изделий в печах Кастнера, обеспечивающих рациональные эксплуатационные параметры оборудования и повышение качества готовой продукции, а также ресурсоэнергосбережение и уменьшение техногенного влияния на окружающую среду. Разработана физическая модель и обосновано использование математической модели процесса графитирования электродной продукции в печи Кастнера с учетом тепловых эффектов химических реакций газификации углеродного материала, конверсии водорода и оксидов углерода в теплоизоляционном материале, механизм переноса влаги и водяного пара, сублимация графита, теплоэлектрическое и механическое контактное взаимодействие между элементами конструкции печи. Проведены экспериментальные исследования теплоэлектрического состояния печи графитирования Кастнера, на основании которых подтверждено влияние процесса газификации углеродного материала на распределение температур в рабочем объеме печи и выполнена верификация численных моделей. Проведен численный анализ влияния параметров технологического регламента на процесс графитирования углеродной продукции в печах Кастнера, на основании чего разработаны технические решения по минимизации перепада температуры в торцевых заготовках.ru
dc.description.abstractukДисертацію присвячено створенню наукових засад розробки та вдосконалення технологічних регламентів процесу графітування електродних виробів у печах Кастнера, що забезпечують визначення раціональних експлуатаційних параметрів обладнання та підвищення якості готової продукції, а отже – ресурсоенергозбереження і зменшення техногенного впливу на довкілля. Розроблено фізичну модель та обґрунтовано використання математичної моделі процесу графітування електродної продукції в печі Кастнера з врахуванням теплових ефектів хімічних реакцій газифікації вуглецевого матеріалу, конверсії водню й оксидів вуглецю в теплоізоляційному матеріалі, механізм перенесення вологи та водяної пари, сублімація графіту, теплоелектрична та механічна контактна взаємодія між елементами конструкції печі. Проведено експериментальні дослідження теплоелектричного стану печі графітування Кастнера, завдяки чому підтверджено вплив процесу газифікації вуглецевого матеріалу на розподіл температур в робочому об’ємі печі та виконана верифікація числових моделей. Проведено числовий аналіз впливу параметрів технологічного регламенту на процес графітування вуглецевої продукції в печах Кастнера, на підставі чого розроблено технічні рішення щодо мінімізації перепаду температури в торцевих заготовках.uk
dc.format.page22 с.uk
dc.identifier.citationПедченко, А. Ю. Теплоелектричний стан печей графітування Кастнера : автореф. дис. … канд. техн. наук : 05.17.08 – процеси та обладнання хімічної технології / Педченко Анатолій Юрійович. – Київ, 2017. – 22 с.uk
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/19386
dc.language.isoukuk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорськогоuk
dc.publisher.placeКиївuk
dc.status.pubpublisheduk
dc.subjectпіч Кастнераuk
dc.subjectграфітуванняuk
dc.subjectчислове моделюванняuk
dc.subjectелектродні виробиuk
dc.subjectтеплоелектричний та механічний станuk
dc.subjectресурсоенергозбереженняuk
dc.subjectCastner furnaceen
dc.subjectgraphitizationen
dc.subjectnumerical simulationen
dc.subjectelectrode productsen
dc.subjectmechanical and thermoelectric stateen
dc.subjectoperating practicesen
dc.subjectresource and energy savingen
dc.subjectпечь Кастнераru
dc.subjectграфитированиеru
dc.subjectчисленное моделированиеru
dc.subjectэлектродные изделияru
dc.subjectмеханическое и теплоэлектрическое состояниеru
dc.subjectресурсоэнергосбережениеru
dc.subject.udc66.013:621.365.32](043.3)uk
dc.titleТеплоелектричний стан печей графітування Кастнераuk
dc.typeThesisuk
thesis.degree.levelcandidateuk
thesis.degree.nameкандидат технічних наукuk
thesis.degree.speciality05.17.08 – процеси та обладнання хімічної технологіїuk

Файли

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

Зібрання

Автореферати (ХПСМ)
Автореферати (вільний доступ)