Моделювання відпрацьованого виробничим обладнанням газоповітряного потоку

The paper provides the results of researching the influence of the gas and air flow at the exit from the pipeline of the technological channel on the performance of a gas and air power unit. It has been determined that in order to obtain the maximum electrical energy by the gas and air power unit, it is necessary to take into account the influence of the gas and air flow. In this case, the location of the generator’s propeller in the field of the gas and air flow has a significant effect. The energy parameters of the gas and air flow are influenced by the parameters of the fan, the generator, the process channel and the generator’s propeller. A technique was developed to analyse changes in the speed of the gas and air flow at the exit from the pipeline. The physical equations included in the method characterize the processes occurring in the gas and air channel. In this case, the law of conservation of mass and the pressure balance in the form of a system of differential equations for a section before and after the propeller of the generator are used. The dependencies of the air flow rate variation on the output power of different types of fans are calculated. It has been shown that in order to increase the air flow speed at the exit from the pipeline, it is necessary to increase the output power of the fans.A mathematical model was constructed to analyse gas and air flows before and after the propeller of the generator when changing its distance from the process channel exit, its parameters, and the parameters of the generator’s propeller. The model includes equations on the conservation of mass, momentum, and energy of a non-stationary spatial flow. The equations are represented in the Cartesian coordinate system that rotates with an angular velocity around the axis passing through its origin. The model also includes equations on the kinetic energy of turbulence and the dissipation of this energy. The study provides the results of the computer simulation of the process of distribution of the gas and air flow blown by a fan of the working unit. The research was done using the SolidWorks Flow Simulation software environment. The article presents the simulation results that helped obtain the recommended limits of the best location of the generator propeller in the field of the gas and air flow to produce the maximum amount of electrical power by the gas and air unit.The adequacy of the obtained results of the computer simulation of the process of air flow production by a fan has been verified by conducting experimental tests on the laboratory facility. It has been determined that the practical value of the results obtained is the possibility of using the proposed analytical dependencies to develop algorithms for controlling the performance of the gas and air power unit.На основе дифференциальных уравнений, представляющих газовоздушный тракт производственного оборудования и характеризирующих его процессы, с использованием закона сохранения массы и баланса давлений, разработана методика для определения распределения газовоздушных потоков на выходе технологического тракта. Разработана математическая модель для установления механизма влияния на скорость газовоздушного потока и определения местоположения винта генератора в газовоздушном потоке для выработки газовоздушной энергетической установкой максимальной электроэнергииНа основі диференціальних рівнянь, що представляють газоповітряний тракт виробничого обладнання і характеризують його процеси, з використанням закону збереження маси і балансу тисків розроблена методика для визначення розподілу газоповітряних потоків на виході технологічного тракту. Розроблена математична модель для встановлення механізму впливу на швидкість газоповітряного потоку і визначення місця розташування гвинта генератора у газоповітряному потоку для вироблення газоповітряною енергетичною установкою максимальної електроенергі

Моделювання відпрацьованого виробничим обладнанням газоповітряного потоку

The paper provides the results of researching the influence of the gas and air flow at the exit from the pipeline of the technological channel on the performance of a gas and air power unit. It has been determined that in order to obtain the maximum electrical energy by the gas and air power unit, it is necessary to take into account the influence of the gas and air flow. In this case, the location of the generator’s propeller in the field of the gas and air flow has a significant effect. The energy parameters of the gas and air flow are influenced by the parameters of the fan, the generator, the process channel and the generator’s propeller. A technique was developed to analyse changes in the speed of the gas and air flow at the exit from the pipeline. The physical equations included in the method characterize the processes occurring in the gas and air channel. In this case, the law of conservation of mass and the pressure balance in the form of a system of differential equations for a section before and after the propeller of the generator are used. The dependencies of the air flow rate variation on the output power of different types of fans are calculated. It has been shown that in order to increase the air flow speed at the exit from the pipeline, it is necessary to increase the output power of the fans.A mathematical model was constructed to analyse gas and air flows before and after the propeller of the generator when changing its distance from the process channel exit, its parameters, and the parameters of the generator’s propeller. The model includes equations on the conservation of mass, momentum, and energy of a non-stationary spatial flow. The equations are represented in the Cartesian coordinate system that rotates with an angular velocity around the axis passing through its origin. The model also includes equations on the kinetic energy of turbulence and the dissipation of this energy. The study provides the results of the computer simulation of the process of distribution of the gas and air flow blown by a fan of the working unit. The research was done using the SolidWorks Flow Simulation software environment. The article presents the simulation results that helped obtain the recommended limits of the best location of the generator propeller in the field of the gas and air flow to produce the maximum amount of electrical power by the gas and air unit.The adequacy of the obtained results of the computer simulation of the process of air flow production by a fan has been verified by conducting experimental tests on the laboratory facility. It has been determined that the practical value of the results obtained is the possibility of using the proposed analytical dependencies to develop algorithms for controlling the performance of the gas and air power unit.На основе дифференциальных уравнений, представляющих газовоздушный тракт производственного оборудования и характеризирующих его процессы, с использованием закона сохранения массы и баланса давлений, разработана методика для определения распределения газовоздушных потоков на выходе технологического тракта. Разработана математическая модель для установления механизма влияния на скорость газовоздушного потока и определения местоположения винта генератора в газовоздушном потоке для выработки газовоздушной энергетической установкой максимальной электроэнергииНа основі диференціальних рівнянь, що представляють газоповітряний тракт виробничого обладнання і характеризують його процеси, з використанням закону збереження маси і балансу тисків розроблена методика для визначення розподілу газоповітряних потоків на виході технологічного тракту. Розроблена математична модель для встановлення механізму впливу на швидкість газоповітряного потоку і визначення місця розташування гвинта генератора у газоповітряному потоку для вироблення газоповітряною енергетичною установкою максимальної електроенергі

Визначення впливу параметрів газоповітряних потоків на термічний процес виготовлення залізорудних обкотишів

We present the results of the study on changes in temperature of gas-air flows at the outlets from calcination zones and recuperation zones of a conveyor-calcination plant. We determined the influence of these temperatures on other technological zones.We showed that that the average volume temperatures of gas-air flows from calcination and recuperation zones are the exponential dependences on temperatures of gas-air flows above a layer of pellets in these zones. It was established that an increase in the speed of movement of calcination carts from 0.011 m/s to 0.06 m/s leads to a decrease in the average volume temperature of a heated gas-air flow by 1.7 times. An increase in the height of a pellet layer on calcination carts by 30 percent with constant gas permeability of this layer leads to an exponential decrease in the average volume temperature of a gas-air flow by 2.5 times at the outlet from the calcination and recuperation zones. The average volume temperatures of gas-air flows decrease at the outlet of a pellets layer up to three times at a change in the pressure by 20 % in the calcination zone and at the constant movement speed of calcination carts of 0.049 m/s, the height of a pellets layer of 450 mm and the porosity of a pellets layer of 0.45 m³/m.We used a mathematical model to analyze a temperature mode of a gas-air flow at the outlet of the pellet calcination zone. The basis of the mathematical model was the relation between the inlets and outlets of technological zones of the plant by equations of gas dynamics and heat exchange and mass transfer.The study made it possible to develop and present an automated control system for a smoke exhauster for average volume temperatures of gas-air flows at the outlet from the technological zones of calcination and recuperation of the plant. It is possible to use it under industrial conditions.It improves thermal and gas-dynamic operation of technological zones of a conveyor calcination plantПриведены результаты исследования изменения температуры газовоздушных потоков на выходах из зон обжига и рекуперации конвейерной обжиговой машины. Определено влияние этих температур на другие технологические зоны.Показано, что среднеобъемные температуры газовоздушных потоков из зон обжига и рекуперации являются экспоненциальными зависимостями от температур газовоздушных потоков над слоем окатышей в этих зонах. Установлено, что увеличение скорости перемещения обжиговых тележек от 0,011 м/с до 0,06 м/с приводит к уменьшению в 1,7 раза среднеобъемной температуры нагретого газовоздушного потока. Увеличение высоты слоя окатышей на обжиговых тележках на 30 процентов при постоянной газопроницаемости этого слоя приводит к уменьшению по экспоненциальному закону среднеобъемной температуры газовоздушного потока в 2,5 раза на выходе из зон обжига и рекуперации. При изменении давления в зоне обжига на 20 %, постоянной скорости перемещения обжиговых тележек 0,049 м/с, высоте слоя окатышей 450 мм и пористости слоя окатышей равной 0,45 м³/ м среднеобъемные температуры газовоздушных потоков на выходе из слоя окатышей уменьшаются до трехкратной величины.Для анализа температурного режима газовоздушного потока на выходе зоны обжига окатышей использовано математическую модель. В основе математической модели учтено, что входы и выходы технологических зон машины связаны уравнениями газодинамики, теплообмена и массообменном.Исследование позволило разработать и представить автоматизированную систему управления дымососом по среднеобъемным температурам газовоздушных потоков на выходе из технологических зон обжига и рекуперации машины, которая может быть использована в промышленных условиях.В результате обеспечивается улучшение тепловой и газодинамической работы технологических зон конвейерной обжиговой машиныНаведено результати дослідження зміни температури газоповітряних потоків на виході із зони випалювання і рекуперації конвеєрної випалювальної машини. Визначено вплив цих температур на інші технологічні зони.Показано, що середньооб’ємні значення температур газоповітряних потоків із зон випалювання і рекуперації є експоненціальними залежностями від температур газоповітряних потоків над шаром обкотишів у цих зонах. Встановлено, що збільшення швидкості переміщення випалювальних візків від 0,011 м/с до 0,06 м/с приводить до зменшення у 1,7 рази середньооб’ємного значення температури нагрітого газоповітряного потоку. Збільшення висоти шару обкотишів на випалювальних візках на 30 відсотків при постійній газопроникності цього шару приводить до зменшення по експоненціальному закону середньооб’ємну температуру газоповітряного потоку в 2,5 рази на виході із зон випалювання і рекуперації. При зміні тиску в зоні випалювання на 20 %, постійній швидкості переміщення випалювальних візків 0,049 м/с, висоті шару обкотишів 450 мм і пористості шару обкотишів рівною 0,45 м³/м³ середньооб’ємні температури газоповітряних потоків на виході з шару обкотишів зменшуються до трьохкратної величини.Для аналізу температурного режиму газоповітряного потоку на виході зони випалювання обкотишів використано математичну модель. В основі математичної моделі враховано, що входи і виходи технологічних зон машини пов’язані рівняннями газодинаміки, теплообміну і масообміну.Дослідження дозволило розробити і представити автоматизовану систему управління димотягами за середньооб’ємними температурами газоповітряних потоків на виході із технологічних зон випалювання і рекуперації, яка може бути використана в промислових умовах.У результаті забезпечується покращення термічного процесу та газодинамічної роботи технологічних зон конвеєрної випалювальної машин

Визначення впливу параметрів газоповітряних потоків на термічний процес виготовлення залізорудних обкотишів

We present the results of the study on changes in temperature of gas-air flows at the outlets from calcination zones and recuperation zones of a conveyor-calcination plant. We determined the influence of these temperatures on other technological zones.We showed that that the average volume temperatures of gas-air flows from calcination and recuperation zones are the exponential dependences on temperatures of gas-air flows above a layer of pellets in these zones. It was established that an increase in the speed of movement of calcination carts from 0.011 m/s to 0.06 m/s leads to a decrease in the average volume temperature of a heated gas-air flow by 1.7 times. An increase in the height of a pellet layer on calcination carts by 30 percent with constant gas permeability of this layer leads to an exponential decrease in the average volume temperature of a gas-air flow by 2.5 times at the outlet from the calcination and recuperation zones. The average volume temperatures of gas-air flows decrease at the outlet of a pellets layer up to three times at a change in the pressure by 20 % in the calcination zone and at the constant movement speed of calcination carts of 0.049 m/s, the height of a pellets layer of 450 mm and the porosity of a pellets layer of 0.45 m³/m.We used a mathematical model to analyze a temperature mode of a gas-air flow at the outlet of the pellet calcination zone. The basis of the mathematical model was the relation between the inlets and outlets of technological zones of the plant by equations of gas dynamics and heat exchange and mass transfer.The study made it possible to develop and present an automated control system for a smoke exhauster for average volume temperatures of gas-air flows at the outlet from the technological zones of calcination and recuperation of the plant. It is possible to use it under industrial conditions.It improves thermal and gas-dynamic operation of technological zones of a conveyor calcination plantПриведены результаты исследования изменения температуры газовоздушных потоков на выходах из зон обжига и рекуперации конвейерной обжиговой машины. Определено влияние этих температур на другие технологические зоны.Показано, что среднеобъемные температуры газовоздушных потоков из зон обжига и рекуперации являются экспоненциальными зависимостями от температур газовоздушных потоков над слоем окатышей в этих зонах. Установлено, что увеличение скорости перемещения обжиговых тележек от 0,011 м/с до 0,06 м/с приводит к уменьшению в 1,7 раза среднеобъемной температуры нагретого газовоздушного потока. Увеличение высоты слоя окатышей на обжиговых тележках на 30 процентов при постоянной газопроницаемости этого слоя приводит к уменьшению по экспоненциальному закону среднеобъемной температуры газовоздушного потока в 2,5 раза на выходе из зон обжига и рекуперации. При изменении давления в зоне обжига на 20 %, постоянной скорости перемещения обжиговых тележек 0,049 м/с, высоте слоя окатышей 450 мм и пористости слоя окатышей равной 0,45 м³/ м среднеобъемные температуры газовоздушных потоков на выходе из слоя окатышей уменьшаются до трехкратной величины.Для анализа температурного режима газовоздушного потока на выходе зоны обжига окатышей использовано математическую модель. В основе математической модели учтено, что входы и выходы технологических зон машины связаны уравнениями газодинамики, теплообмена и массообменном.Исследование позволило разработать и представить автоматизированную систему управления дымососом по среднеобъемным температурам газовоздушных потоков на выходе из технологических зон обжига и рекуперации машины, которая может быть использована в промышленных условиях.В результате обеспечивается улучшение тепловой и газодинамической работы технологических зон конвейерной обжиговой машиныНаведено результати дослідження зміни температури газоповітряних потоків на виході із зони випалювання і рекуперації конвеєрної випалювальної машини. Визначено вплив цих температур на інші технологічні зони.Показано, що середньооб’ємні значення температур газоповітряних потоків із зон випалювання і рекуперації є експоненціальними залежностями від температур газоповітряних потоків над шаром обкотишів у цих зонах. Встановлено, що збільшення швидкості переміщення випалювальних візків від 0,011 м/с до 0,06 м/с приводить до зменшення у 1,7 рази середньооб’ємного значення температури нагрітого газоповітряного потоку. Збільшення висоти шару обкотишів на випалювальних візках на 30 відсотків при постійній газопроникності цього шару приводить до зменшення по експоненціальному закону середньооб’ємну температуру газоповітряного потоку в 2,5 рази на виході із зон випалювання і рекуперації. При зміні тиску в зоні випалювання на 20 %, постійній швидкості переміщення випалювальних візків 0,049 м/с, висоті шару обкотишів 450 мм і пористості шару обкотишів рівною 0,45 м³/м³ середньооб’ємні температури газоповітряних потоків на виході з шару обкотишів зменшуються до трьохкратної величини.Для аналізу температурного режиму газоповітряного потоку на виході зони випалювання обкотишів використано математичну модель. В основі математичної моделі враховано, що входи і виходи технологічних зон машини пов’язані рівняннями газодинаміки, теплообміну і масообміну.Дослідження дозволило розробити і представити автоматизовану систему управління димотягами за середньооб’ємними температурами газоповітряних потоків на виході із технологічних зон випалювання і рекуперації, яка може бути використана в промислових умовах.У результаті забезпечується покращення термічного процесу та газодинамічної роботи технологічних зон конвеєрної випалювальної машин

Determining the Influence of Parameters for Gas-air Flows on the Thermal Process of Producing Iron Ore Pellets

We present the results of the study on changes in temperature of gas-air flows at the outlets from calcination zones and recuperation zones of a conveyor-calcination plant. We determined the influence of these temperatures on other technological zones.We showed that that the average volume temperatures of gas-air flows from calcination and recuperation zones are the exponential dependences on temperatures of gas-air flows above a layer of pellets in these zones. It was established that an increase in the speed of movement of calcination carts from 0.011 m/s to 0.06 m/s leads to a decrease in the average volume temperature of a heated gas-air flow by 1.7 times. An increase in the height of a pellet layer on calcination carts by 30 percent with constant gas permeability of this layer leads to an exponential decrease in the average volume temperature of a gas-air flow by 2.5 times at the outlet from the calcination and recuperation zones. The average volume temperatures of gas-air flows decrease at the outlet of a pellets layer up to three times at a change in the pressure by 20 % in the calcination zone and at the constant movement speed of calcination carts of 0.049 m/s, the height of a pellets layer of 450 mm and the porosity of a pellets layer of 0.45 m³/m.We used a mathematical model to analyze a temperature mode of a gas-air flow at the outlet of the pellet calcination zone. The basis of the mathematical model was the relation between the inlets and outlets of technological zones of the plant by equations of gas dynamics and heat exchange and mass transfer.The study made it possible to develop and present an automated control system for a smoke exhauster for average volume temperatures of gas-air flows at the outlet from the technological zones of calcination and recuperation of the plant. It is possible to use it under industrial conditions.It improves thermal and gas-dynamic operation of technological zones of a conveyor calcination plan