Дослідження процесів тепло- та масообміну в металургійній печі при збагаченні повітря горіння технологічним киснем
| dc.contributor.author | Єрьомін, Олександр Олегович | uk_UA |
| dc.contributor.author | Гупало, Олена В’ячеславівна | uk_UA |
| dc.contributor.author | Радченко, Юрій Миколайович | uk_UA |
| dc.contributor.author | Римар, Мірослав | uk_UA |
| dc.contributor.author | Кізек, Ян | uk_UA |
| dc.contributor.author | Куликов, Андрій | uk_UA |
| dc.date.accessioned | 2022-06-03T10:22:41Z | |
| dc.date.available | 2022-06-03T10:22:41Z | |
| dc.date.issued | 2021 | |
| dc.description | О. Єрьомін: ORCID 0000-0001-8306-578X; О. Гупало: ORCID 0000-0003-3145-9220; Ю. Радченко: ORCID 0000-0002-5055-6707 | uk_UA |
| dc.description.abstract | UKR: Метою роботи є підвищення енергоефективності нагрівальних пристроїв металургійних підприємств шляхом застосування технології спалювання палива при збагаченні повітря горіння технологічним киснем. Методика дослідження заснована на використанні методів математичного моделювання та фундаментальних законів газодинаміки та тепло- і масообміну. Розроблено математичну модель, яка враховує конвективну та випромінюючу складові процесу теплообміну між димовими газами і металом, дозволяє визначати температурні поля металу і газів та поле швидкості газів уздовж робочого простору печі безперервної дії. Відмінною рисою розробленої моделі є можливість застосування її для печей, в яких спалювання палива відбувається з використанням атмосферного або збагаченого киснем повітря. Результати. З використанням розробленої математичної моделі досліджено теплову роботу печі, в яку на спалювання палива подається повітря з вмістом кисню 21, 27 або 33 %. Розроблено енергоефективні режими нагрівання металу та визначено зміну температурних полів металу в робочій камері печі, витрат палива, атмосферного повітря та технологічного кисню, а також показників енергоефективності печі в залежності від вмісту кисню в повітрі горіння. Розрахунки виконано при нехтуванні конвективною складовою теплообміну та при врахуванні конвективної складової тепловіддачі від димових газів до металу. Наукова новизна роботи полягає у визначенні похибки розрахунків при нехтуванні конвективною складовою теплообміну в робочій камері печі, яка не перевищує 3,8 % для температурного поля металу, 5,1 % для температурного поля димових газів, 5,9 % для температури повітря горіння та 1,2 % для питомих витрат атмосферного повітря й кисню, а також показників енергоефективності печі. Отримані результати доказують правомірність використання математичних моделей, в яких конвективна складова теплообміну не береться до уваги, при розробці енергоефективних режимів нагрівання металу при збагаченні повітря горіння киснем до 33%. Практична значущість роботи полягає в розробленій математичній моделі, яка може використовуватися для розробки енергоефективних режимів нагрівання металу в металургійних печах безперервної дії при спалюванні палива з використанням атмосферного або збагаченого киснем повітря. | uk_UA |
| dc.description.abstract | ENG: The purpose of the study is to increase the energy efficiency of heating furnaces of metallurgical plants by applying the technology of fuel combustion with oxygen-enriched air. The methodology is based on mathematical modelling methods and fundamental laws of gas dynamics and heat and mass transfer. A mathematical model has been developed that considers the convective and radiating components of the heat exchange and allows to determine the temperature fields of metal and gases and the gas velocity field lengthwise the working space of a continuous furnace. A distinctive feature of the model is the possibility of its application for furnaces where fuel combustion takes place using atmospheric or oxygen-enriched air. Findings. The furnace’s thermal operation was studied using the developed mathematical model. The fuel combustion was researched when the oxygen content in the air reached 21, 27 and 33%. The energy-efficient modes of metal heating were developed. The change of metal temperature fields in the furnace chamber, the consumptions of fuel, atmospheric air and process oxygen, and the furnace’s energy efficiency indicators were also determined. All the mentioned parameters were determined in dependence on the oxygen content in the combustion air. The calculations were performed by neglecting or taking into account the convective component of heat transfer. The study’s originality is to determine the relative error of calculations in the case of neglecting the convective component of heat transfer in the furnace’s working chamber. It was found that the relative error did not exceed 3.8% for the metal temperature field, 5.1% for the flue gas temperature field, 5.9% for the temperature of the combustion air and 1.2% for specific consumptions of atmospheric air, and oxygen, and also for furnace’s energy efficiency indicators. The obtained results prove the legitimacy of applying mathematical models in which the convective component of heat transfer is not taken into account. Moreover, it is valid for developing energy-efficient modes of metal heating when enriching the combustion air with oxygen up to 33%. The practical value of the study is in the developed mathematical model that can be used to choose energy-efficient modes of metal heating in continuous metallurgical furnaces when fuel is burning with atmospheric or oxygen-enriched air. | en |
| dc.description.sponsorship | Technical University of Kosice, Slovakia | en |
| dc.identifier | DOI: 10.34185/tpm.3.2021.01 | en |
| dc.identifier.citation | Єрьомін О. О., Гупало О. В., Радченко Ю. М., Римар М., Кізек Я., Куликов А. Дослідження процесів тепло- та масообміну в металургійній печі при збагаченні повітря горіння технологічним киснем. Теорія і практика металургії. 2021. № 3 (128). С. 5–16. DOI: 10.34185/tpm.3.2021.01. | uk_UA |
| dc.identifier.issn | 1028-2335 | |
| dc.identifier.uri | https://nmetau.edu.ua/file/zh_3_2021_.pdf | en |
| dc.identifier.uri | https://crust.ust.edu.ua/handle/123456789/15288 | en |
| dc.language.iso | uk_UA | |
| dc.publisher | НМетАУ, Дніпро | uk_UA |
| dc.subject | піч | uk_UA |
| dc.subject | теплообмін | uk_UA |
| dc.subject | масообмін | uk_UA |
| dc.subject | конвекція | uk_UA |
| dc.subject | теплове випромінювання | uk_UA |
| dc.subject | кисень | uk_UA |
| dc.subject | збагачене киснем повітря | uk_UA |
| dc.subject | furnace | en |
| dc.subject | heat transfer | en |
| dc.subject | mass transfer | en |
| dc.subject | convection | en |
| dc.subject | thermal radiation | en |
| dc.subject | oxygen | en |
| dc.subject | oxygen-enriched air | en |
| dc.subject | КЕТтаОП | uk_UA |
| dc.title | Дослідження процесів тепло- та масообміну в металургійній печі при збагаченні повітря горіння технологічним киснем | uk_UA |
| dc.title.alternative | The Study of Heat and Mass Transfer in the Metallurgical Furnace, which Uses Oxygen-Enriched Air for Fuel Combustion | en |
| dc.type | Article | en |