Моделирование вагранок и печных процессов на основе теории подобия. Черный А.А. - 11 стр.

массам реагирующих веществ. Поэтому общее количество углерода, сго-
рающего в единицу времени, определяется количеством кислорода (дутья),
вводимого в горн в единицу времени.
       Следовательно, в количество кокса, в 125 раз меньше по весу и объе-
му, чем в производственных вагранках, необходимо подавать в 125 раз
меньше по весу и объему, количество дутья. В том случае константа подобия
для расхода воздуха будет равна ср.в. = с3мм = 1/125, что было доказано рань-
ше анализом размерностей.
       Для плавок в производственных вагранках и их моделях должен при-
меняться один тот же кокс с одинаковой низшей теплотворной способно-
стью. В этом случае подача на 1 кг кока одинакового количества воздуха в
единицу времени позволяет получать в моделях и производственных вагран-
ках одинаковый удельный объем и состав продуктов сгорания при одинако-
вой средней теплоемкости их, а, следовательно, и одинаковые температуры в
сходственных точках модели и производственной вагранки. Уменьшение
скорости движения газов в моделях в 5 раз по сравнению с производствен-
ными вагранками изменить состав ваграночных газов не может, так как ос-
новное значение для состава полученного газа имеет температура, а не ско-
рость дутья.
        Установлено, что высота окислительной зоны прямо пропорциональ-
на размеру частиц кокса. Относительным увеличением размеров пор кокса
при моделировании окислительной зоны можно пренебречь, поскольку при
диффузионном режиме горения кокса происходит вытеснение взаимодейст-
вия из объема кусков на их внешнюю поверхность. В то же время, благодаря
относительному увеличению размеров пор кокса, моделируется восстанови-
тельная зона холостой колоши, так как повышается скорость внутренней
диффузии. При одинаковых реагентах и температурах протекают одинаковые
металлургические процессы, что гарантирует также и металлургическое по-
добие моделей производственным вагранкам. Уменьшение статистического
давления в моделях вагранок в 5 раз с точки зрения термодинамики практи-
чески на ход ваграночного влияния не окажет.
       Таким образом, процессы горения, состав газов и температуры в
сходственных точках моделей и производственных вагранок будут примерно
одинаковыми.
       Проанализируем критерии Больтцмана (Во), Прандтля (Pr), Рейнольд-
са (Re), Нуссельта (Nu) , Эйлера (Eu), которые определяют при геометртче-
ски подобных границах подобие процессов теплопередачи в системах, харак-
теризующихся теплообменом.
       Понимаем, что движение потока газа в условиях ваграночного про-
цесса происходит по всему свободному сечению столба шихты, т.е. через
весь его свободный объем. При этом для расчета вводим гидравлический
диаметр ( dr):


                                     11