Optimization of the topology of the loading device to improve the efficiency of vertical shaft drying kilns

A. S. Nurkhozhaev; V. N. Makarov; S. Ya. Davydov; N. V. Makarov; S. A. Fedorov

doi:10.17073/1683-4518-2024-11-13-19

Optimization of the topology of the loading device to improve the efficiency of vertical shaft drying kilns

A. S. Nurkhozhaev, V. N. Makarov, S. Ya. Davydov, N. V. Makarov, S. A. Fedorov

https://doi.org/10.17073/1683-4518-2024-11-13-19

Full Text:

Abstract

Одной из главных задач совершенствования сушки огнеупорных и строительных материалов является уменьшение расхода газа как основного энергоносителя. Это может быть достигнуто за счет повышения эффективности загрузочных устройств. Предложен подход к решению этой задачи. Проведено совместное компьютерное моделирование течения двухфазных сред в эйлерово-лагранжевом виде Discrete Phase Model для исследования аэротермодинамического процесса эжекции атмосферного воздуха в загрузочном устройстве. Это позволило разработать методику оптимизации топологии загрузочного устройства. На основе предложенной методики модернизировано загрузочное устройство в вертикальной шахтной сушильной печи № 9 АО «Костанайские минералы». Это позволило снизить объем эжектируемого атмосферного воздуха от 8200 м³/ч (15 % общего расхода теплоносителя) до нуля, а также расходы теплоносителя на 180 м³/ч (28 %) и электроэнергии дымососа на 20 кВт (15 %).

Keywords

вертикальные шахтные сушильные печи (ВШСП), энергетическая экологическая эффективность, оптимизация топологии, эйлерово-лагранжево пространство, двухфазная среда, загрузочное устройство,

About the Authors

A. S. Nurkhozhaev

АО «Костанайские минералы»
Kazakhstan

V. N. Makarov

ФГБОУ ВО «Уральский государственный горный университет»
Russian Federation

S. Ya. Davydov

ФГБОУ ВО «Уральский государственный горный университет»
Russian Federation

N. V. Makarov

ФГБОУ ВО «Уральский государственный горный университет»
Russian Federation

S. A. Fedorov

ФГБОУ ВО «Уральский государственный горный университет»; ФГБУН Институт металлургии УрО РАН
Russian Federation

References

1. Юрьев, Б. П. Сушка хризотиловой руды в вертикальных аппаратах шахтного типа / Б. П. Юрьев, В. А. Гольцев, В. А. Мальцев, В. А. Савин // Строительные материалы. ― 2016. ― № 8. ― С. 80‒83.

2. Torshizi, S. A. Numerical optimization and manufacturing of the impeller of a centrifugal compressor / S. A. Torshizi, A. H. Benisi, M. Durali // Scienting Iranica. ― 2017. ― № 24. ― Р. 707‒714.

3. Makarov, V. N. Research and simulation of environmental efficiency of drying refractory and construction materials in vertical shaft furnaces / V. N. Makarov, R. G. Akhmetov, S. Ya. Davydov [et al.] // Refract . Ind. Ceram. ― 2023. ― Vol. 6 4, № 4. ― P. 454‒461. https://doi.org/10.1007/s11148-024-00870-0. Макаров, В. Н. Исследования и моделирование экологической эффективности вертикальных шахтных печей сушки огнеупорных и строительных мате риалов / В. Н. Макаров, Р. Г. Ахметов, С. Я. Давыдов [и др.] // Новые огнеупоры. ― 2023. ― № 7. ― С. 52‒59.

4. Бойков, А. В. Применение численного моделирования в горно-металлургической области / А. В. Бой ков, Р. В. Савельев, В. А. Пайор // Сборник избранных статей по материалам научных конференций ГНИИ «Нацразвитие», СПб., 2019. ― С. 31‒34.

5. Fair, R. Simulating the sensitivity of underground ventilation networks to fluctuating ambient conditions / R. Fair, J. H. Laar, K. Nell [et al.] // South African Journal of Industrial Engineering. ― 2021. ― Vol. 32, № 3. ― Р. 42‒51.

6. Kornilov, G. Improving the quality of voltage in the conditions of the oxygen-converter shop of metallurgical production / G. Kornilov, O. Gazizova, A. Bunin [et al.] // Proceedings of 2019 International Conference on Electrotechnical Complexes and Systems, Ufa: Institute of Electrical and Electronics Engineers, 2019. ― Р. 477‒481.

7. Velikanov, V. S. Automation of design for dynamic loading at the designing stage of mining machinery / V. S. Velikanov, N. V. Dyorina, N. M. Suslov [et al.] // Journal of Physics: Conference Series. ― 2019. ― Vol. 1399, № 3. ― P. 1‒5.

8. Бруяка, В. А. Инженерный анализ в Ansys Workbench : уч. пособие / В. А. Бруяка, В. Г. Фокин, Е. А. Солдусова [и др.] ― Самара : СамГТУ, 2010. ― 271 с.

9. Денисов, М. А. Автоматизированное проектирование в Ansys и Компас 3D / М. А. Денисов. ― Екатеринбург : УрФУ, 2015.― 264 с.

10. Каплун, А. Б. ANSYS в руках инженера: практическое руководство / Е. М. Морозов, М. А. Шамраев. ― М. : URSS, 2017. ― 272 c.

11. Макаров, В. Н. Повышение экологической эффективности вертикальных шахтных печей сушки рудных материалов / В. Н. Макаров, Р. Г. Ахметов, Н. В. Макаров [и др.] // Транспортное, горное и строительное машиностроение, наука и производство. ― 2023. ― № 19. ― С. 122‒128.

12. Wang, P. Multi-objective design of a transonic turbocharger compressor with reduced noise and increased efficiency : PhD. thesis / P. Wang. ― London: UCL University, 2017. ― 213 р.

13. Lyaptsev, S. A. Classification of granular material in an impact with a separation surface / S. A. Lyaptsev, V. Ya. Potav, S. Y. Davydov [et al.] // Refract. Ind. Ceram. ― 2015. ― Vol. 55, № 6. ― P. 570‒572. https://doi.org/10.1007/s11148-015-9767-7. Ляпцев, С. А. Классификация сыпучих материалов при ударе о разделительную поверхность / С. А. Ляпцев, В. Я. Потапов, С. Я. Давыдов [и др.] // Новые огнеупоры. ― 2014. ― № 12. ― С. 40‒42.

14. Wu, D. Reverse circulation drilling method based on a supersonic nozzle for dust control / D. Wu, K. Yin, Q. Yin [et al.] // Appl. Sci. ― 2017. ― Vol. 7, № 1. ― Р. 5‒20.

15. Логачев, И. Н. Энергосбережение в аспирации / И. Н. Логачев, К. Н. Логачев, О. А. Аверкова. ― М. : Регулярная и хаотическая динамика, 2013. ― 504 с.

Supplementary files

For citation: Nurkhozhaev A.S., Makarov V.N., Davydov S.Y., Makarov N.V., Fedorov S.A. Optimization of the topology of the loading device to improve the efficiency of vertical shaft drying kilns. NOVYE OGNEUPORY (NEW REFRACTORIES). 2024;(11):13-19. https://doi.org/10.17073/1683-4518-2024-11-13-19

Refbacks

There are currently no refbacks.

ISSN 1683-4518 (Print)

Username
Password