8 812 123 45 67
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
Сообщите основную информацию о вашей задаче, ответьте на несколько вопросов и мгновенно получите оценку трудоемкости актуальной для вас инженерной задачи.
Узнать цену
Связанные новости
25 мая 2023

АО «ЦИФРА» подтвердило статус аккредитованной ИТ-компании

АО «ЦИФРА» успешно прошло ежегодную процедуру подтверждения аккредитации в Минцифры России и подтвердило статус аккредитованной ИТ-компании до июля 2024 г.
Новости
22 февраля 2023

Отзывы стажеров 2022-2023

Продолжаем публиковать отзывы молодых специалистов, которые прошли полный курс стажировки и стали сотрудниками компании.
Новости
Связанные публикации в блоге
11 апреля 2023

Научно-техническое сопровождение инженерных изысканий и проектирования

Специалисты АО «ЦИФРА» проводят работы по научно-техническому сопровождению (НТС) проектирования для различных строительных конструкций и оборудования, в том числе для зданий АЭС, которые являются сооружениями повышенного уровня ответственности (класс сооружений КС-3).
Блог
19 июля 2022

Численное моделирование процессов горения твердого ракетного топлива

В ракетно-космической отрасли наибольшее распространение получили двигатели на жидком и твёрдом ракетном топливе. Среди преимуществ твердотопливных ракетных двигателей можно отметить как длительный срок хранения топлива, так и относительную простоту конструкции и дешевизну самих двигателей, что обуславливает их широкое применение в этой отрасли. Одним из важнейших процессов в камере сгорания ракетного двигателя является процесс горения твёрдого топлива, так как он определяет газоприход в двигателе и, следовательно, его секундный массовый расход и развиваемую тягу.
Блог
Связанные вебинары
23 июля 2020

Применение компьютерного моделирования при ремонте и модернизации судов

В рамках Договора о научно-техническом сотрудничестве между АО «ЦНИИМФ» и АО «ЦИФРА» на данном вебинаре заведующий отделом конструктивной надежности и защиты судов от коррозии АО «ЦНИИМФ» Алексей Петров расскажет об имеющемся опыте и перспективах использования компьютерного моделирования для решения различных задач, связанных с ремонтом или модернизацией судов в эксплуатации.
Вебинары
3 июня 2020

Моделирование и расчёт композитных конструкций при динамическом нагружении

АО "ЦИФРА" объявляет о проведении серии лекций-вебинаров от ведущих приглашенных экспертов в области численного моделирования. В ходе первого вебинара данной серии будут рассмотрены вопросы прочностного анализа «легких» (lightweight) композитных конструкций при динамическом нагружении с использованием явных решателей (сеточного и бессеточного) ПО LS-DYNA.
Вебинары
Сделайте заказ
Изменить файл
Поля, отмеченные звездочкой (*) обязательны для заполнения.
Успешно отправлено! Наш специалист свяжется с Вами в ближайшее время!