МОДЕЛИРОВАНИЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУР НА ПОВЕРХНОСТИ ТЕПЛООБМЕННИКА В ПАКЕТЕ ПРИКЛАДНОЙ ПРОГРАММЫ ANSYS

Receipt date: 
18.08.2017
Year: 
2017
Journal number: 
УДК: 
622.23.05+67.05
Article File: 
Pages: 
121
126
Abstract: 

В данной работе приведено моделирование распределения температур на поверхности теплообменника в пакете прикладной программы ANSYS. В части НИОКТР, посвященной разработке устройства по преобразованию тепла в электрическую энергию, созданы модели экспериментального теплообменного аппарата, включающие численные модели для расчета трехмерных распределений скорости газового потока, температурных полей, интенсивности турбулентности потока и статического давления. Проведена первичная оценка параметров теплообменника и установлены прогнозируемые показатели при расходе и температуре газов на входе, соответствующих данным технического задания. Совокупный анализ результатов моделирования позволяет определить зоны для наиболее эффективной установки преобразователей тепла в электроэнергию: элементы ТЭП на боковых поверхностях конуса. В работе разработан и изготовлен опытный образец ТЭП, проведены исследования термоэлектрического преобразования. В работе также проведена первоначальная оценка состояния после запуска прототипов высокоамперных электролизеров опытного участка РА-550, а именно измерение материального баланса выбросов через фонарь корпуса (выход) и приточную вентиляцию (вход). Все задачи этапа решены в полном объеме, поставленные цели достигнуты, результаты запланированных работ получены.

Financing: 

Статья подготовлена с использованием результатов работ, выполненных в ходе проекта 02.G25.31.0181 «Разработка сверхмощной энергоэффективной технологии получения алюминия РА-550» в рамках Программы реализации комплексных проектов по созданию высокотехнологичного производства, утвержденной постановлением Правительства РФ № 218 от 9 апреля 2010 г.

List of references: 
  1. Шахрай С.Г., Кондратьев В.В., Белянин А.В. Энерго- и ресурсосбережение в производстве алюминия. Иркутск : Изд-тво ИрГТУ. 2014. 146с.
  2.  Исследования параметров термоэлектрических генераторов изготовленных по толстопленочной технологии / И.Ю. Шелехов и др. // Металлургия: технологии, инновации, качество. Новокузнецк, 2015. С. 373–377.
  3. Кондратьев В.В., Ржечицкий Э.П. Пути решения проблемы отложений в аппаратах глиноземного производства // Вестник ИрГТУ. 2011. № 5 (52). С. 120–125.
  4. Охлаждение анодных газов алюминиевых электролизеров в теплообменниках нагрева глинозема / С.Г. Шахрай  и др. // Металлург. 2015. № 2. С. 29–32.
  5. Дошлов О.И., Кондратьев В.В., Угапьев А.А. Применение тяжелой смолы пиролиза в качестве компонента связующего для производства анодной массы // Металлург. 2015. № 5. С. 72–77.
  6. Предварительный нагрев обожженного анода / В.В. Кондратьев и др. // Цветные металлы. 2015. № 1 (865). С. 54–56.
  7. Снижение энергозатрат в системах газоудаления и газоочистки алюминиевых электролизеров с обожженными анодами / В.В. Кондратьев и др. // Современное состояние и перспективы улучшения экологии и безопасности жизнедеятельности Байкальского региона "Белые ночи-2016" : сб. ст. Междунар. науч.-техн. конф. Иркутск, 2016. С. 209–218.
  8. Белянин А.В., Карлина А.И. Некоторые прикладные аспекты повышения энергетической эффективности алюминиевых электролизеров // Проспект Свободный-2016. Красноярск, 2016. С. 4–9.
  9. Разработка мероприятий охлаждения газоходных сетей корпусов электролиза / А.В. Белянин и др. // Проспект Свободный-2016. Красноярск, 2016. С. 10–14.
  10. Компаундирование как перспективная технология производства альтернативных связующих материалов для производства анодной массы / О.И. Дошлов и др. // Кокс и химия. 2015. № 1. С. 34–41.
  11. Повышение энергетической эффективности производства алюминия снижением газонапыленности электролита / С.Г. Шахрай // Системы. Методы. Технологии. 2015. № 1 (25). С. 103–107.
  12. Повышение эффективности газоулавливания в рабочей зоне электролизеров с предварительно обожженными анодами с силой тока свыше 300 КА / В.В. Кондратьев и др. // Экология и промышленность России. 2012. № 7. С. 8–11.
  13. Kondrat'ev V.V., Ershov V.A., Shakhrai S.G., Ivanov N.A., Karlina A.I. Formation and utilization of nanostructures based on carbon during primary aluminum production // Metallurgist. 2016. Т. 60. № 7-8. С. 877–882.
  14. Исследование проблемы образования отложений в аппаратах глиноземного производства и пути ее решения / М.Д. Николаев и др. // Транспортная инфраструктура Сибирского региона. 2015. Т. 1. С. 198–208.
  15. Кузьмин М.П., Бегунов А.И. Приближённые расчёты термодинамических характеристик интерметаллических соединений на основе алюминия // Вестник ИрГТУ. 2013. № 1 (72). С. 98–102.
  16. Кузьмин М.П., Кузьмина М.Ю. Повышение эффективности деятельности Иркутского алюминиевого завода за счёт увеличения производства ронделей // Вестник ИрГТУ. 2013. № 2 (73). С. 193–197.
  17. Кузьмин М.П. Определение устойчивости интерметаллидов в техническом алюминии // Вестник ИрГТУ. 2013. № 8 (79). С. 138–143.
  18. Kuz’min M.P., Begunov A.I. Thermodynamic stability of intermetallic compounds in technical aluminum  // Журнал Сибир. федерал. ун-та. Сер.: Техника и технологии. 2014. Т. 7. № 2. С. 132–137.
  19. Инновационное развитие металлургического комплекса Иркутской области / М.П. Кузьмин и др. // Вестник ИрГТУ. 2015. № 5 (100). С. 236–240.
  20. Николаев В.Н., Кондратьев В.В. Технологическое решение интенсификации процессов газоудаления и газоочистки алюминиевого производства // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2012. № 7 (66). С. 142–147.
  21. Утилизация теплоты анодных газов алюминиевого электролизера / С.Г. Шахрай и др. // Цветные металлы. 2016. № 2 (878). С. 52–56.
  22. Анализ влияния повышения силы и плотности анодного тока на показатели работы электролизера Содерберга / С.Г. Шахрай и др. // Цветные металлы -2011. Красноярск, 2011. С. 185–192.
  23. Ржечицкий Э.П., Кондратьев В.В., Тенигин А.Ю. Технологические решения по охране окружающей среды при производстве алюминия. Иркутск : Изд-во ИрГТУ. 2013. 159 с.
  24. Шахрай С.Г., Коростовенко В.В., Ребрик И.И. Совершенствование систем колокольного газоотсоса на мощных электролизерах Содерберга. Красноярск : ИПК СФУ, 2010. 146 с.
  25. Технико-экологические и правовые аспекты производства алюминия / В.В. Кондратьев и др. СПб. : Изд-во МАНЭБ, 2011. 224 с.
  26. Влияние коэффициентов фильтрации на достоверность прогноза изменения напряжения алюминиевого электролизера / В.А. Ершов и др. // Вестник ИрГТУ. 2010. № 5 (45). С. 184–187.
  27. Определение эффективности работы алюминиевых электролизеров при использовании укрупненного глинозема марки Г-00К / Н.В. Евсеев и др. // Цветные металлы. 2006. № 12. С. 51–54.
  28. Ершов В.А. Автоматическая подача глинозема на электролизерах с боковым токопроводом // Системы. Методы. Технологии. 2014. № 4 (24). С. 99–102.
  29. Справочник металлурга. Производство алюминия и сплавов на его основе. Иркутск : Изд-во ИрГТУ. 2015. 764 с.
  30. Наноструктуры и алюминиевая промышленность / В.В. Кондратьев и др.  // Вестник ИрГТУ. 2015. № 8. С. 77–85.
  31. Обоснование возможности нагрева глинозема теплом анодных газов алюминиевого электролизера / В.А. Ершов и др. // Вестник ИрГТУ. 2016. № 3 (110). С. 131–138.
  32. Радионов Е.Ю., Ершов В.А. Особенности магнитной гидродинамики электролизёров ОА-300 5-ой серии Иркутского алюминиевого завода // Вестник ИрГТУ. 2009. № 4 (40). С. 210–213.
  33. Кондратьев В.В., Николаев В.Н., Карлина А.И. Моделирование и лабораторные испытания высокоэффективного теплообменника с низким статистическим сопротивлением // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. 2015. № 2 (46). С. 80–83.
  34. Kondrat'ev V., Govorkov A., Lavrent'eva M., Sysoev I., Karlina A.I. Description of the heat exchanger unit construction, created in IRNITU // International Journal of Applied Engineering Research. 2016. Т. 11. № 19. С. 9979–9983.
  35. Сысоев И.А., Кондратьев В.В., Шахрай С.Г., Карлина А.И. Разработка способа управления энергетическим режимом электролизеров для производства алюминия // Цветные металлы. 2016. № 5 (881). С. 38–43.