Разработка методов компьютерного контроля газодинамических параметров потока газа в горне печи
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
ых печах объемом 675-5000 м3, показывают, что в полной механической энергии потока воздушного дутья на срезе фурмы доменной печи кинетическая энергия составляет 1,59-5,59 %, а энергия давления - 94,41-98,41 %. В полной механической энергии потока комбинированного дутья на срезе фурмы кинетическая энергия составляет 2,06-6,96 %, а энергия давления - 93,04-97,94 %, т.е. в величине полной механической энергии потока комбинированного дутья энергия давления имеет ведущее значение в сравнении с кинетической энергией, а в величине энергии давления главную роль играет расход дутья на одну фурму. Полученные более тесные связи именно расходов дутья и смеси газов на одну фурму в сравнении с другими параметрами (в том числе и скоростью) позволяют сделать вывод, что расход воздушного или комбинированного дутья на одну фурму является определяющим фактором изменения длины зоны горения.
Таблица 1.1.
Уравнения корреляции и корреляционные отношения
Уравнение корреляцииКорреляционное отношение = 0,4337+0,2394Рд+0,0054Р2д? = 0,75 = 0,3412-0,0006Тд+1,310-6Т2д? = 0,67= 4,4758-0,0069Тсм+3,110-6Т2см? = 0,54= 2,6537-0,021uфд+6,610-5u2фд? = 0,19= -1,187+0,0287uод-810-5u2од? = 0,75= -4,4679+2,4544qфд-0,2552q2фд? = 0,74= 0,3264+0,1855qод+0,0316q2од? = 0,79= 0,7068+0,0038uф см-10-5u2ф см? = 0,06= -1,4644+0,0308uо см-810-5u2о см? = 0,76= 0,2465+0,2449qо см+0,0124q2о см? = 0,80= -4,5277+2,0246qф см-0,1727q2ф см? = 0,65= -0,2647+0,0033(muфд)-210-6(muфд)2? = 0,77= 0,2898+0,0025(muод)-10-6(muод)2? = 0,80= -0,3901+0,0029(muф см)-10-6(muф см)2? = 0,77= 0,2729-0,0017(muо см)-610-7(muо см)2? = 0,81= 0,4136+0,01Ек кд-210-5Е2к кд? = 0,62= 0,4074+0,0003Ед кд+7,510-8Е2д кд? = 0,80= 0,3359+0,0004Епм кд+3,910-8Е2пм кд? = 0,81= 1,5549-0,0531Е?д кд+0,0005(Е?д кд)2? = 0,64= 0,752+0,0017Е?пм кд+1,610-5(Е?пм кд)2? = 0,47
При оценке роли энергии давления и кинетической энергии в величине полной механической энергии у исследователей фурменной зоны возникает вопрос, требующий объяснения и связанный с тем, что давление дутья - скалярная величина, а скорость - величина векторная. Предполагают, что скорость, а через нее и кинетическая энергия, действуя в направлении изменения длины зоны горения, должны лучше характеризовать изменение длины зоны горения. Предлагается выделить в величине энергии давления ту ее часть, что действует в направлении изменения длины зоны горения, и сравнить ее с кинетической энергией.
Действительно, масса, давление, расход, энергия, в том числе и кинетическая, не имеют направления в пространстве и называются скалярными величинами. Величины, характеризуемые не только численными значениями, но и направлением (для величин, входящих в полную энергию, это только скорость), называются векторными величинами. В зоне горения энергия давления, равно как и кинетическая энергия, расходуются на изменение всего объема зоны, т.е. ее длины, высоты и ширины. Предположим, что зона горения - это шар с диаметром, равным , а кинетическая энергия, выйдя из фурмы с площадью сечения Sф, расходуется только на изменение длины зоны горения и оттесняет слой кокса от фурмы на площади Sф. Тогда часть энергии давления Е?д кд, которая участвует в работе потока в этом направлении, будет меньше полного запаса энергии давления Ед кд на срезе фурмы на величину отношения Sф/Sш. Выполнив корреляционный анализ для значений части энергии давления Е?д кд с длиной зоны горения, получили корреляционное отношение, равное 0,64, которое выше, чем для запаса кинетической энергии потока комбинированного дутья на срезе фурмы (0,62). Надёжность связи части полной энергии (Е?пм кд=Е?д кд+Ед кд) оказалась значительно хуже, чем запаса полной энергии потока комбинированного дутья на срезе фурмы (корреляционное отношение 0,47 против 0,81), несмотря на то, что в составе полной механической энергии потока комбинированного дутья на срезе фурмы кинетическая энергия составляла 41-96 %. Таким образом, вектор скорости не оказывает существенного влияния на изменение размеров зоны горения. Более существенное значение имеет расход дутья на одну фурму, а через него энергия давления и, естественно, полная механическая энергия потока комбинированного или воздушного дутья, учитывающая изменение энергии давления и кинетической энергии потока, а также полная механическая энергия горнового газа, учитывающая выход горнового газа.
Разработаны методики расчета полной энергии для потока комбинированного дутья и полной энергии потока горнового газа. Первый показатель характеризует изменение размеров зон горения, а второй - глубину проникновения газового потока к центру горна.
Частным случаем применения закона сохранения энергии к газовым потокам является уравнение энергии. Запас энергии 1 кг движущегося газа равен сумме энергии давления (компрессии), энергии движения (кинетической), энергии положения и внутренней энергии (точнее - изменения внутренней энергии в связи с изменением температуры, т.к. полностью определить ее сложно).
Полная энергия газового потока в любом сечении равна:
, (1.1)
где Р - абсолютное давление газового потока, Па; ? - плотность газового потока, кг/м3; ? - средняя скорость газового потока, м/с; g - ускорение свободного падения; z - высота нахождения потока по отношению к некоторой плоскости сравнения, м; cv- удельная массовая теплоемкость газового потока при постоянном объеме, Дж/(кгК); Т - температура газового потока, К.
Механической формой уравнения энергии является уравнение Бернулли, составляющее основу прикладной механики газов. Будучи записанным на примере движения несжимаемого газа, когда плотность r не зависит от давления