Практическая работа №4 Изучение методики расчета газодинамического сопротивления агломерационного слоя

Цель расчета состоит в определении уравнения, связывающего вакуум под колосниками с количеством (или скоростью) засасывающего в агломерируемый слой воздуха. При этом расположенный на машине слой должен быть представлен как единое газодинамическое сопротивление.

Порядок расчета:

1. Расположенный на агломерационной машине слой разбивается на небольшие по длине участки; считается, что на каждом у них положение зон остается одинаковым и неизменным во времени.

2. В каждом выделенном участке находится положение отдельных зон (определяется их высота).

3. Для каждого участка рассчитывается газодинамическое сопротивление зон, а затем сопротивление всего участка (как сумма сопротивлений зон его составляющих).

4. Весь находящийся на агломашине слой представляется как система с параллельно расположенными участками газодинамического сопротивления; в результате решения эта система сводится к условному однородному изотермическому слою с усредненными эффективными коэффициентами газодинамического сопротивления.

Для определения газодинамического сопротивления отдельных зон агломерируемого слоя в данный выбранный момент времени (или для данного участка) следует пользоваться уравнением:

, (4.1)

где: dΔp - потеря напора газа в неизотермическом слое толщиной dh;

ρ₀ – плотность газа при нормальных условиях;

ω₀ – скорость газа при нормальных условиях;

T₀ – нормальная температура (273 K);

ν_Т – кинематическая вязкость газа при температуре слоя;

k₁ и k₂ – коэффициенты газодинамического сопротивления.

Для найденной опытом (или расчетом) функциональной зависимости температуры от высоты соответственно в зонах агломерата, плавления, интенсивного нагрева и сушки наиболее удобно пользоваться следующими уравнениями:

Т_а=Т₁+а₁h₁², (4.2)

Т_пл=Т₂+а₂h₂+b₂h₂², (4.3)

Т_ин=Т₃+а₃h_3, (4.4)

T_c=T₄+a₄h₄², (4.5)

где Т₁…..,Т₄ – температуры на границах соответствующих зон;

h₁….,h₄ – высоты этих зон;

а_i,b_i – эмпирические коэффициенты.

Коэффициенты k₁ и k₂ отдельных зон определяются экспериментально.

После подстановки всех данных, интегрирования и преобразований уравнение газодинамического сопротивления зон (4.1) получает вид

(4.6)

с соответствующими значениями коэффициентов р_i и s_i для каждой зоны. Общее сопротивление всего слоя в выбранный момент времени равно сумме сопротивлений отдельных зон данного участка:

(4.7)

Подобным образом находятся уравнения для всех участков агломерационного слоя.

Особенностью аглопроцесса на ленточной машине является то, что вакуум по длине ее является практически одинаковым (за исключением крайних камер, где вакуум несколько ниже общего, но этим обстоятельством в расчетах для упрощения можно пренебречь). Эта особенность позволяет при двух произвольно выбранных значениях вакуума с помощью уравнения (4.7) найти скорости всасываемого воздуха на каждом участке:

, (4.8)

а затем средние скорости по всему слою ω_ср.1 и ω_ср.2.

Усредненные коэффициенты газодинамического сопротивления, р_сл и s_сл находятся решением системы:

(4.9)

Таким образом, уравнение газодинамического сопротивления всего расположенного на агломерационной машине слоя, выраженное через среднюю скорость засасываемого воздуха, равно:

(4.10)

Для некоторых практических целей методики расчета могут быть существенно упрощены. С этой целью производят спекание одного и того же материала в лабораторной чаше или на агломерационной машине при двух значениях вакуума с непрерывным замером количества поступающего в слой воздуха. В этом случае уравнение (4.10) получается сразу без расчета по отдельным зонам.

Контрольные вопросы

1. В чем заключается цель расчета газодинамического сопротивления агломерационного слоя?

2. Каков порядок выполнения расчета?

3. С помощью какого уравнения определяют газодинамическое сопротивление отдельных зон для данного участка?

4. Какой вид получает уравнение газодинамического сопротивления отдельных зон и участка в целом после всех преобразований?

5. Каким образом и для чего определяются средние скорости газа (воздуха) на каждом участке и по всему слою?

6. Каким образом определяются усредненные коэффициенты газодинамического сопротивления всего слоя?

7. Как можно упростить методику расчета коэффициентов газодинамического сопротивления слоя, т.е. не рассчитывать p_i и s_i отдельных зон?