8 812 123 45 67
Численное моделирование участка печи прямой графитации при вариации состава теплоизоляционных материалов
15 мая 2023
Численное моделирование участка печи прямой графитации при вариации состава теплоизоляционных материалов

Специалисты АО «ЦИФРА» провели работы по моделированию процесса нагрева участка печи прямой графитации и сравнительному анализу результатов при использовании двух отличающихся по свойствам теплоизоляционных материалов.

Справка

Промышленный способ изготовления графита – многоступенчатый процесс обработки исходного сырья. Графитация – заключительный этап, заключающийся в высокотемпературной обработке заготовок из кокса, при которой они переходят в состояние более высокой кристаллографической упорядоченности. Процесс графитирования в основном проводят в однофазных электрических печах периодического действия прямого (печи Кастнера), или косвенного нагрева (печи Ачесона), обеспечивающих уровень температур в изделиях 2400–3000 °С.

Рисунок 1 – Печь Кастнера: 1,3 – торцевая и боковая стены; 2 – подина; 4 – воздушные каналы; 5 – подвижный токоподвод; 6 – гнездо подвижного токоподвода; 7 – неподвижный токоподвод; 8 – заготовки; 9 – выравнивающая вставка; 10 – демпферная прокладка; 11 – теплоизоляция.

Цель работ

Установление влияния теплофизических свойств теплоизоляционных материалов на распределение полей температур в печи графитации.

Методика проведения расчетов

Модель состоит из следующих основных компонентов:

  • стержневые заготовки из кокса, на которые подается напряжение для их последующего нагрева;
  • теплоизоляционный материал (шихта);
  • внешние стенки печи из кирпича и бетона.

Рисунок 2 – Пример математической модели печи прямой графитации Кастнера

Для ускорения проведения расчетов моделируется только часть печи – регулярный участок печи длиной 1 м.

Расчет проходит в два этапа: этап нагрева и этап охлаждения.

На этапе нагрева совместно решается связанная нестационарная задача теплопроводности и квазистационарная задача электропроводности: на концах заготовки мгновенно прикладываются электрические потенциалы, соответствующие режиму нагрева; на распределение температур в текущий момент времени оказывает влияние его распределения в предыдущие моменты времени.

При достижении 3000 °С коксовые заготовки меняют свои свойства – стержни становятся графитовыми. На этапе охлаждения отключается подача электричества на заготовки, механические свойства заготовок заменяются на соответствующие свойства графита.

Построение математической модели и проведение расчетов проводились с использованием программно-вычислительного комплекса ANSYS.

Результаты работы

По результатам расчетов проведен сравнительный анализ полученных результатов для двух теплоизоляционных материалов печи. Подготовлена отчетная документация с обоснованием выбора теплоизоляционного материала для повышения качества изготовляемой продукции.

Список использованных источников

  • С.В. Лелека, Е.Н. Панов, А.Я. Карвацкий, И.В. Пулинец, Т.В. Чирка, Т.В. Лазарев. Теплоэлектрическое состояние печей графитирования Ачесона. Монография. Киев: НТУУ «КПИ». 2014
  • А.Ю. Педченко, Є.М. Панов, А.Я. Карвацький, С.В. Лелека, Т.В. Лазарєв. Теоретично-експериментальнi дослiдження печей графiтування Кастнера. Монографiя. Київ: КПІ ім. Ігоря Сікорського. 2017

В статье использовано изображение ООО «Эл 6» https://www.el6.ru/ru/o-kompanii/proizvodstvennyie-aktivyi/el-6-novocherkassk/novosti/epm-nez-zapustil-v-ekspluatacziyu-pech-grafitaczii,-analogov-kotoroj-net-v-rossii/

вернуться к списку новостей
Рассчитать стоимость онлайн
Рассчитать стоимость онлайн
Сообщите основную информацию о вашей задаче, ответьте на несколько вопросов и мгновенно получите оценку трудоемкости актуальной для вас инженерной задачи.
Узнать цену
Связанные новости
15 января 2025

Расчёты прочности и сейсмостойкости строительных конструкций и оснований зданий и сооружений атомных станций

Новости
25 декабря 2024

Расчёты прочности и сейсмостойкости оборудования и трубопроводов атомных станций

Новости
Связанные публикации в блоге
2 апреля 2025

Получение сертификата сейсмостойкости на основании расчёта методами численного моделирования

Блог
11 декабря 2024

Сейсмостойкость резервуаров частично заполненных жидкостью

Блог
Связанные вебинары
20 ноября 2024

Научно-техническое сопровождение проектирования особо опасных и технически сложных промышленных объектов

Вебинары
14 ноября 2024

Сопровождение проектирования центров обработки данных в части температурного и климатического CFD-моделирования

Вебинары
Расскажите о вашей задаче
Изменить файл
Поля, отмеченные звездочкой (*) обязательны для заполнения.
Успешно отправлено! Наш специалист свяжется с Вами в ближайшее время!