Моделирование тепловых процессов в зоне прямого пламенного нагрева агрегата непрерывного горячего цинкования
Аннотация
Зона прямого пламенного нагрева печей непрерывного действия — один из главных потребителей энергоресурсов металлургических предприятий. В настоящее время процесс нагрева стали в печах непрерывного действия регулируется зонным способом. Основным управляющим параметром является заданная температура металла на выходе из зоны. В данных условиях при изменении производительности агрегата из-за ухудшения эффективности нагрева повышаются тепловые потери и удельных расход топлива на нагрев стали.
Интенсификация теплообмена в зоне прямого пламенного нагрева должна проходить на основании комплексной тепловой модели, учитывающей все теплообменные процессы в печи, протекающие между металлом, газами и кладкой. Данная тепловая модель позволяет рассчитывать температуры обрабатываемого металла, атмосферы и кладки печи по всей длине печи в зависимости от типа сортамента, расходов газа и воздуха.
Описан процесс разработки комплексной тепловой модели зон рекуперации и прямого пламенного нагрева агрегата непрерывного горячего цинкования, которая была верифицирована на основании 23-х существующих режимов работы агрегата.
В итоговой работе на основании разработанной и верифицированной тепловой модели зоны прямого пламенного нагрева агрегата непрерывного горячего цинкования будут оптимизированы существующие тепловые режимы с точки зрения эффективности использования топлива.
Литература
2. Annikov M.V., Kirin A.Yu., Gubarev V.Y. Investigation of the Influence of the Flow Turbulence System on the Heat Transfer in the Recuperator Tube // Proc. III Intern. Conf. Control Systems, Mathematical Modeling, Automation and Energy Efficiency. Lipetsk, 2021.
3. Каюмова В.Э., Мухина Е.Ю. Анализ математических моделей многозонных протяжных печей // Символ науки. 2016. № 12-2. С. 69—71.
4. Губарев В.Я., Бавыкин М.А., Кирин А.Ю. Определение коэффициентов конвективной теплоотдачи в зоне прямого пламенного нагрева агрегата непрерывного горячего цинкования // Вестник МЭИ. 2024. № 6. С. 76—82.
5. Бавыкин М.А., Кирин А.Ю. Определение коэффициентов теплоотдачи при взаимодействии потока газа с полосой в зоне прямого пламенного нагрева агрегата непрерывного горячего цинкования // РНКТ-8: Материалы VIII Российской национ. конф. по теплообмену. Москва: НИУ «МЭИ», 2022. Т. 2. С. 329—330.
6. Бавыкин М.А., Губарев В.Я. Исследование конвективного теплообмена в секции прямого пламенного нагрева агрегата непрерывного горячего оцинкования // Радиоэлектроника, электротехника и энергетика: Тезисы докл. XXIX Междунар. науч.-техн. конф. студентов и аспирантов. М.: ООО Центр полиграфических услуг «Радуга», 2023. С. 958.
7. Равич М.Б. Топливо и эффективность его использования. М.: Наука, 1971.
8. Варгафтик Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. М.: Наука, 1972.
9. Рябчиков М.Ю., Самарина И.Г. Изучение режимов нагрева стальной полосы в протяжной печи башенного типа для светлого отжига // Новые материалы и технологии производства. 2013. № 1(73). С. 43—49.
10. Рябчиков М.Ю., Барков Д.С.-Х., Рябчикова Е.С. Управление нагревом металла в методических печах с учётом распределения внешних тепловых потерь по длине печи // Металлообработка. 2016. № 6(96). С. 38—47.
---
Для цитирования: Губарев В.Я., Кирин А.Ю. Моделирование тепловых процессов в зоне прямого пламенного нагрева агрегата непрерывного горячего цинкования // Вестник МЭИ. 2025. № 1. С. 110—118. DOI: 10.24160/1993-6982-2025-1-110-118
---
Конфликт интересов: авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов
#
1. Annikov M.V., Kirin A.Yu., Gubarev V.Ya. Analiz Teplovogo Balansa Kamery Bezokislitel'nogo Nagreva Agregata Nepreryvnogo Goryachego Tsinkovaniya. Shkola Molodykh Uchenykh: Sbornik Materialov Oblastnogo Profil'nogo Seminara. Lipetsk, 2020:20—23. (in Russian).
2. Annikov M.V., Kirin A.Yu., Gubarev V.Y. Investigation of the Influence of the Flow Turbulence System on the Heat Transfer in the Recuperator Tube. Proc. III Intern. Conf. Control Systems, Mathematical Modeling, Automation and Energy Efficiency. Lipetsk, 2021.
3. Kayumova V.E., Mukhina E.Yu. Analiz Matematicheskikh Modeley Mnogozonnykh Protyazhnykh Pechey. Simvol Nauki. 2016;12-2:69—71. (in Russian).
4. Gubarev V.Ya., Bavykin M.A., Kirin A.Yu. Opredelenie Koeffitsientov Konvektivnoy Teplootdachi v Zone Pryamogo Plamennogo Nagreva Agregata Nepreryvnogo Goryachego Tsinkovaniya. Vestnik MEI. 2024;6:76—82. (in Russian).
5. Bavykin M.A., Kirin A.Yu. Opredelenie Koeffitsientov Teplootdachi pri Vzaimodeystvii Potoka Gaza s Polosoy v Zone Pryamogo Plamennogo Nagreva Agregata Nepreryvnogo Goryachego Tsinkovaniya. RNKT-8: Materialy VIII Rossiyskoy Natsion. Konf. po Teploobmenu. Moskva: NIU «MEI», 2022;2:329—330. (in Russian).
6. Bavykin M.A., Gubarev V.Ya. Issledovanie Konvektivnogo Teploobmena v Sektsii Pryamogo Plamennogo Nagreva Agregata Nepreryvnogo Goryachego Otsinkovaniya. Radioelektronika, Elektrotekhnika i Energetika: Tezisy Dokl. XXIX Mezhdunar. Nauch.-tekhn. Konf. Studentov i Aspirantov. M.: OOO Tsentr Poligraficheskikh Uslug «Raduga», 2023:958. (in Russian).
7. Ravich M.B. Toplivo i Effektivnost' Ego Ispol'zovaniya. M.: Nauka, 1971. (in Russian).
8. Vargaftik N.B. Spravochnik po Teplofizicheskim Svoystvam Gazov i Zhidkostey. M.: Nauka, 1972. (in Russian).
9. Ryabchikov M.Yu., Samarina I.G. Izuchenie Rezhimov Nagreva Stal'noy Polosy v Protyazhnoy Pechi Bashennogo Tipa dlya Svetlogo Otzhiga. Novye Materialy i Tekhnologii Proizvodstva. 2013;1(73):43—49. (in Russian).
10. Ryabchikov M.Yu., Barkov D.S.-Kh., Ryabchikova E.S. Upravlenie Nagrevom Metalla v Metodicheskikh Pechakh s Uchetom Raspredeleniya Vneshnikh Teplovykh Poter' po Dline Pechi. Metalloobrabotka. 2016;6(96):38—47. (in Russian)
---
For citation: Gubarev V.Ya., Kirin A.Yu. Simulation of Thermal Processes in the Direct Flame Heating Zone of a Continuous Hot-dip Galvanizing Unit. Bulletin of MPEI. 2025;1:110—118. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2025-1-110-118
---
Conflict of interests: the authors declare no conflict of interest
