Наукові засади розробки ресурсоенергоефективних процесів та обладнання вуглеграфітового електродного виробництва

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorЛелека, Сергій Володимирович
dc.date.accessioned2021-09-06T07:13:03Z
dc.date.available2021-09-06T07:13:03Z
dc.date.issued2021
dc.descriptionРобота виконана в Національному технічному університеті України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» Міністерства освіти і науки України на кафедрі хімічного, полімерного та силікатного машинобудування і в науково-дослідному центрі «Ресурсозберігаючі технології».uk
dc.description.abstractenThe dissertation is devoted to the creation of scientific bases of theoretical and experimental researches of high-temperature equipment of carbon graphite electrode production for development of innovative constructive-technological technical decisions of reception of competitive electrode carbon-graphite production. A generalized mathematical model of the physical fields of technological redistributions of electrode carbon-graphite production is developed, which is based on a continuous-discrete approach to the description of nonlinear behavior of solids, liquids and gases, and bulk media. On the basis of a generalized model, a complex of individual mathematical models of the main redistributions of the manufacturing of electrographite products was formulated and refined, which include: calcination of carbonaceous materials in electrocalcinators; gasification of carbonaceous materials in the equipment of rotary calcination furnaces; pressing of blanks of electrographite products; firing of electrographite blanks; graphitization of electrographite products; as well as a mathematical model for theoretical studies of the effective thermophysical properties of bulk carbonaceous materials. A complex of laboratory experimental installations has been developed and modified to study: the coefficients of thermal conductivity and electrical conductivity of carboncontaining bulk materials, the coefficient of dynamic viscosity and shear stress of carbongraphite mass, the dynamics of gas evolution and the coefficient of thermal linear expansion of "green" carbon-containing blanks, the electrical resistivity of graphite with copper and thermally expanded graphite. Using the developed installations, studies of a complex of physical properties of the components of the raw material base for the production of electrographite products have been carried out. An algorithm has been developed for determining the effective thermophysical properties of bulk materials by comparing the numerical solutions of the non-stationary thermomechanical problem of a layer of bulk material with the analytical solution of the one-dimensional non-stationary heat conduction equation. Theoretical studies of the effective thermophysical properties of materials are carried out on the basis of discretecontinuous concepts of a bulk medium. Schemes and methods for carrying out field experimental studies on industrial equipment of the main processing stages for the production of electrographite products have been developed. Experimental studies were carried out on existing industrial equipment, including: electrocalciners, pressing tools, roasting furnaces and graphitization. A set of numerical models of the main redistributions of electrode production with used on field experiments on industrial equipment has been developed and verified. Numerical experiments were performed to study the physical condition of the equipment of the main redistributions of electrode production in order to develop and test resource- and energy-efficient structures and regulations for the operation of industrial equipment. Resource-efficient technical solutions for modernization of technology of redistribution of high-temperature processing of fillers of electrode products were developed, which allowed to achieve the following efficiency indicators: for electrocalcinators for anthracite calcination the service life increased from 1 month up to 6 months, and specific electricity consumption decreased by (50–100) kW∙h/t; for electrocalcinators for graphitization of petroleum coke, the service life increased from 2 days up to 1 year, and the specific consumption of electricity decreased by more than 1600 kW∙h/t compared to the classic technology of production of graphite filler in furnaces Riedhammer and Acheson. On the basis of the conducted numerical researches of various modes of redistribution of pressing of electrode preparations the rational temperature regulation of extrusion of blanks of rectangular section which allows to reduce an output of defective products by 4–5% is developed. On the basis of the conducted theoretical and experimental researches of influence of technological parameters of redistribution of burning on a thermo-hydrodynamic condition of kilns was developed scientifically substantiated (taking into account dynamics of gas emission of connective) technological regulations of firing of carbon graphite production in multichamber furnaces – 10%. Based on the theoretical and experimental studies of graphitization redistribution, a new insert design was developed for the formation of electrode candles during the loading of the Castner’s furnace, which allows to reduce specific power consumption by 20% per graphitization campaign. An express method for determining the average mass temperature of electrode blanks in Castner’s graphitization kilns has been developed, which is required for the development of rational graphitization regulations directly in the conditions of industrial production. Developed structural and technological technical solutions for manufacturing of carbon-graphite electrode products, as well as methods of their design are protected by the relevant patents of Ukraine.uk
dc.description.abstractukДисертаційну роботу присвячено створенню наукових засад теоретичноекспериментальних досліджень високотемпературного обладнання вуглеграфітового електродного виробництва для розробки інноваційних конструктивно-технологічних технічних рішень одержання конкурентоспроможної вуглеграфітової електродної продукції. Розроблено узагальнену математичну модель фізичних полів технологічних переділів виробництва вуглеграфітової продукції, яка базується на континуальнодискретному підході до опису нелінійної поведінки як твердих тіл, рідин та газів, так і сипучих середовищ. Уточнено комплекс фізичних властивостей компонентів сировинної бази виробництва вуглеграфітової продукції. Проведено експериментальні дослідження фізичного стану обладнання переділів електрографітового виробництва, що є необхідними для виконання його числового аналізу. Виконано теоретичні дослідження впливу визначальних геометричних та фізичних параметрів на процеси, що відбуваються в обладнанні основних переділів електрографітового виробництва: кальцинування наповнювача, пресування «зелених» заготовок, випалювання й графітування. Розроблено експрес-методику визначення середньомасової температури електродних заготовок в печах графітування Кастнера, що потрібна для розробки раціональних регламентів графітування безпосередньо в умовах промислового виробництва. Розроблено й запатентовано конструктивно-технологічні технічні рішення одержання вуглеграфітової електродної продукції, а також методики їх проектування.uk
dc.format.page50 с.uk
dc.identifier.citationЛелека, С. В. Наукові засади розробки ресурсоенергоефективних процесів та обладнання вуглеграфітового електродного виробництва : автореф. дис. … д-ра техн. наук : 05.17.08 – процеси та обладнання хімічної технології / Лелека Сергій Володимирович. – Київ, 2021. – 50 с.uk
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/43569
dc.language.isoukuk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорськогоuk
dc.publisher.placeКиївuk
dc.subjectвуглеграфітова продукціяuk
dc.subjectкальцинаціяuk
dc.subjectпресуванняuk
dc.subjectвипалюванняuk
dc.subjectграфітуванняuk
dc.subjectпічне обладнанняuk
dc.subjectмоделюванняuk
dc.subjectcarbon graphite productsuk
dc.subjectcalcinationuk
dc.subjectpressinguk
dc.subjectburninguk
dc.subjectgraphitizationuk
dc.subjectfurnace equipmentuk
dc.subjectmodelinguk
dc.subject.udc621.365.32:621.3.036.6-032.35/.36(043.3)uk
dc.titleНаукові засади розробки ресурсоенергоефективних процесів та обладнання вуглеграфітового електродного виробництваuk
dc.typeThesisuk

Файли

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

Зібрання

Автореферати (ХПСМ)
Автореферати (вільний доступ)