تخمین ضخامت کوتینگ کوره های دوار سیمان

تخمین ضخامت کوتینگ کوره های دوار سیمان

اسلاید 1: تخمين ضخامت كوتينگ كوره هاي دوار سيمانمنصور شيروانيسپهر صديقيبخش دوم

اسلاید 2: هدفارائه مدل و الگوريتمي كه بوسيله آن بتوان ضخامت لايه كوتينگ موجود در هر موضعي از جداره داخلي كوره دوار سيمان و ضخامت نسوز را در ناحيه پخت با اندازه گيري دماي پوسته بيروني محاسبه نمود.

اسلاید 3: لايه هاي موجود در ناحيه پخت1- لايه كوتينگ2- لايه نسوز3- لايه پوسته فلزي

اسلاید 4: Search Reviewمروري بر مطالعات انجام شده

اسلاید 5: 1- مدل كوره شفاف (Transparent Kiln)در اين مدل با فرض پايا فرض نمودن انتقال حرارت از بدنه خارجي كوره دوار و اندازه گيري دماي بدنه كوره، ضخامت تقريبي كوتينگ محاسبه مي گردد.نقاط ضعف اين مدل عبارتند از:1- اين مدل الگوريتمي براي محاسبه دماي گاز و جامد ارائه نداده است.2- دماي ديواره داخلي به صورت ميانگين (تابع وزني) از گاز و جامد است.3- آجر نسوز و كوتينگ بصورت يك لايه فرض شده است.4- ضخامت آجر به صورت تقريبي محاسبه مي گردد.

اسلاید 6: 2- برآورد ضخامت آستر نسوز و كوتينگ بروش گرافيك(Sokolinskaja,Gnedia, Schubin)در اين روش با استفاده از اطلاعات تجربي و مطالعه بر روي كوره هاي دوار، دياگرام هايي بدست آمده است كه دقت خوبي دارا مي باشند.

اسلاید 7: نقاط ضعف اين روش عبارتند از:1- اين روش هيچگونه محاسباتي از شرايط كوره انجام نداده در نتيجه استفاده از آن محدوديت دارد.2- فقط براي نوع مشخصي از نسوز قابل استفاده است.3- اين نمودارها براي ضخامت مشخصي از نسوز و جداره بدست آمده اند.

اسلاید 8: 3- روش S.Chromy& M.Weberدر اين مدل با فرض خطي فرض نمودن گرادين حرارتي از سطح كوتينگ تا بدنه كوره، ضخامت نسوز محاسبه مي گردد.نقاط ضعف اين مدل عبارتند از:1- اين مدل الگوريتمي براي محاسبه دماي گاز، جامد و ديواره ارائه نداده است.2- آجر نسوز و كوتينگ بصورت يك لايه فرض شده است.3- روشي براي محاسبه ضخامت نسوز ارائه نشده است.

اسلاید 9: مدل سازی پديده انتقال حرارت از بدنه کوره دوار

اسلاید 10: مدل انتقال حرارت از جداره

اسلاید 11: روش هاي موجود براي محاسبه ضخامت كوتينگ1- محاسبه كوتينگ با فرض حالت پايا2- محاسبه كوتينگ با در نظر گرفتن تغييرات دما در پوسته نسبت به زمان (حالت ديناميك)با توجه به ديناميك كند تشكيل كوتينگ در داخل كوره دوار و همچنين غير قابل پيش بيني بودن ديناميك تشكيل كوتينگ، از روش اول استفاده مي گردد.

اسلاید 12: نكتهطبق مراجع ‍‍، در صورتيكه همواره مقدار ضخامت كوتينگ در ناحيه پخت بين 30 تا 50 ميليمتر حفظ شود، علاوه بر آسيب نديدن نسوز، دماي پوسته تقريبا يكنواخت بوده و وابسته به ضخامت و ضريب انتقال حرارت كوتينگ مي باشد.

اسلاید 13: روش 1: محاسبه كوتينگ با فرض حالت پايادر اين حالت فرضيات زير انجام مي شود:1- درهر المان بعلت گردش کوره در جهت زاويه ای، توزيع دما به صورت يکنواخت فرض مي گردد.

اسلاید 14: روش 1: محاسبه كوتينگ با فرض حالت پايا2- از انتقال حرارت هدايتی در جهت محور Z صرفنظر مي گردد.3- توليد حرارت در ديواره وجود ندارد.4- انتقال حرارت در ديواره با توجه به ديناميک کند تشکيل کوتينگ، بصورت پايا فرض مي گردد.

اسلاید 15: در نتيجه معادله بيلان انرژي به صورت زير ساده مي شود: با داشتن تابع دما و استفاده از قانون فوريه مي توان جريان حرارتي را به صورت زير محاسبه نمود:

اسلاید 16: براي هر لايه شرايط مرزي زير برقرار است:Coating Layer: at r=rw T=Tw & at r=rc T=TcBrick Layer: at r=rc T=Tc & at r=rb T=TbMetal Layer: at r=rb T=Tb & at r=rshl T=Tshl

اسلاید 17: با اعمال شرايط مرزي، معادله انرژي براي هر لايه عبارتست از:Coating Layer: Brick Layer: Metal Layer:

اسلاید 18: با توجه به پايا فرض نمودن انتقال حرارت، جريان حرارتي عبور نموده از لايه هاي فوق با جريان حرارتي انتقال يافته از بدنه كوره دوار به هواي محيط معادل است. اين جريان حرارتي به صورت زير محاسبه مي گردد:Ta : ضريب انتقال حرارت بدنه به محيط hshel-a

اسلاید 19: محاسبه ضريب انتقال حرارت بدنه به محيط مكانيسم انتقال حرارت بدنه كوره دوار به محيط به 2 صورت است:1- مكانيسم تشعشعي2- مكانيسم جابجاييپس ضريب انتقال حرارت كلي، مجموع ضريب انتقال حرارت تشعشعي و جابجايي است.

اسلاید 20: 1- ضريب انتقال حرارت تشعشعي 2- ضريب انتقال حرارت جابجايي

اسلاید 21: الگوريتم محاسبه ضخامت كوتينگ(TW) 1- دماي ديواره داخلي كوره از شبيه سازي محاسبه مي شود2- دماي پوسته خارجي كوره اندازه گيري مي شود (Tshl) 3- انتقال حرارت از بدنه كوره محاسبه مي گردد:4- از بيلان انرژي لايه ها، ضخامت كوتينگ به صورت زير محاسبه مي گردد:

اسلاید 22: نتيجه مهمبا توجه به درجه آزادي سيستم، برآورد ضخامت دقيق كوتينگ از روي دماي بدنه بدون داشتن مقدار دقيق از دماي سطح داخلي كوره ممكن نيست.

اسلاید 23: Final Procedure

اسلاید 24:

اسلاید 25: Case Study 1

اسلاید 26:

اسلاید 27:

اسلاید 28:

اسلاید 29:

اسلاید 30: Results

اسلاید 31:

اسلاید 32:

اسلاید 33:

اسلاید 34: Case Study 2

اسلاید 35: 30

اسلاید 36:

اسلاید 37:

اسلاید 38: Results

اسلاید 39:

اسلاید 40:

اسلاید 41:

اسلاید 42: Data Validation

اسلاید 43: مقايسه ضخامت كوتينگ بدست آمده از مدل با نتا يج تجربي

اسلاید 44:

اسلاید 45: Case Study 3(Severe Condition)

اسلاید 46:

اسلاید 47: Results

اسلاید 48:

اسلاید 49:

اسلاید 50:

اسلاید 51: Data Validation

اسلاید 52: مقايسه ضخامت كوتينگ بدست آمده از مدل با نتا يج عملياتي

اسلاید 53: مقايسه ضخامت نسوز بدست آمده از مدل با نتا يج عملياتي

اسلاید 54:

اسلاید 55: Summary

اسلاید 56: در مدل ارائه شده به منظور محاسبه ضخامت كوتينگ، مدلي ارائه گرديد كه داراي ويژگيهاي زير مي باشد:1- دماي گاز، جداره داخلي و جامد در هر مقطع محاسبه مي شود.2- بر اساس دماي بدنه خارجي، ضخامت كوتينگ و نسوز محاسبه مي گردد.3- در اين مدل كليه پارامترهاي عملياتي (دبي سوخت، هواي اضافي، نرخ واجزا خوراك ورودي و ....) منظور شده اند.4- اين مدل قابليت انطباق با هر نوع نسوز و جنس جداره با ضخامت هاي مختلف را داراست.