Eksperymentalna weryfikacja niefourierowskiego modelu transportu ciepła w koksowanym wsadzie węglowym

Stelmach, S.; Kardaś, D.; Polesek-Karczewska, S.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Eksperymentalna weryfikacja niefourierowskiego modelu transportu ciepła w koksowanym wsadzie węglowym

Autorzy

Stelmach S. , Kardaś D. , Polesek-Karczewska S.

Identyfikatory

Warianty tytułu

Experimental verification of the non-fourier model of heat transfer within coke oven charge

Języki publikacji

Abstrakty

Celem publikacji jest przedstawienie niefourierowskiego modelu transportu ciepła w koksowanym wsadzie węglowym i jego eksperymentalna weryfikacja na podstawie wyników pomiarów wykonanych w komorze koksowniczej baterii nr 4 Koksowni Przyjaźń . Opracowany model procesu koksowania jest modelem jednowymiarowym, quasi-niestacjonarnym. Jego konstrukcja pozwala na modelowanie transportu ciepła wewnątrz komory koksowniczej, wraz z pirolizą węgla oraz transportem produktów gazowych, w oparciu o jeden warunek brzegowy - temperaturę na ścianie komory. W rezultacie obliczeń uzyskuje się szereg wartości parametrów koksowania, m.in. temperatury, strumienia ciepła, a także gęstości pozornej wsadu. Na bazie opracowanego modelu uzyskano jakościową i ilościową zgodność pomiaru temperatury w koksowanym wsadzie węglowym z danymi obliczeniowymi.

The aim of the paper is to present non-fourier model of heat transfer within coke oven charge and its experimental verification on the basis of measurements' results made in the oven of coke oven battery No. 4 localized at Coke Plant "Przyjaźń" Ltd.. The elaborated coking process model is one-dimensional and quasi-nonstationary. It allows the modeling of heat transfer within coke oven charge, including the pyrolysis of coal and transportation of evolved gas, based on one boundary condition - the temperature of chamber wall. As a result of calculation, a series of current values of coking, including temperature, heat flux, and the apparent density of the charge, can be obtained. Using the developed model, qualitative and quantitative compliance of measured and calculated data has been found.

Słowa kluczowe

koksowanie węgla modelowanie przewodzenie ciepła rozkład temperatury nierównowaga termodynamiczna

coal coking modeling heat conduction temperature distribution thermodynamic imbalance

Wydawca

Wydawnictwo Górnicze Sp. z o.o.

Czasopismo

Karbo

Rocznik

2011

Tom

Nr 3

Strony

156--165

Opis fizyczny

Bibliogr. 26 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Stelmach S.

autor

Kardaś D.

autor

Polesek-Karczewska S.

Instytut Chemicznej Przeróbki Węgla, Zabrze, office@ichpw.zabrze.pl

Bibliografia

1. Millard D.J., A study of temperature conditions in a coke oven. Journal of the Institute of Fuel, 1955, t. 28, s. 345.
2. Rohde W., Simonis W., Peters W., Berechnung und Messung des instationären Temperaturfeldes bei der Steinkohlenpyrolyse im Koksofen. Brennstoff-Chemie, 1969, t. 50, nr 1, s. 1.
3. Kasperczyk J., Simonis W., Die Hochtemperaturverkokung von Steinkohle im Horizontalkammerofen bei Schüttbetrieb als TemperaturZeit-Reaktion. Glückauf-Forschungshefte, 1971, t. 32, z. l, s. 23.
4. Butorin V.I., Matveeva G.N., Issledovanie temperaturnych polej v pecznoj kamere koksovych batarej s ispolzovaniem EWM. Koks i Chimija, 1975, nr 10, s. 20.
5. Witos J., Byrtus F., Wyznaczanie niestacjonarnego pola temperatur w komorze koksowniczej dla wsadu ubijanego przy zastosowaniu metody bezpośredniego pomiaru i obliczeń numerycznych. Koks-Smoła-Gaz, 1979, nr 8, s. 212.
6. Postrzednik S., Analiza termodynamiczna procesu odgazowania paliw stałych. Zeszyty Naukowe, Nr 691, Politechnika Śląska, Gliwice, 1981.
7. Postrzednik S., Kształtowanie się pola gradientów temperatury we wsadzie odgazowywanego paliwa stałego. Koks-Smoła-Gaz, 1991, nr 6, s. 131.
8. Merrick D., Mathematical models of the thermal decomposition of coal: 1. The evolution of volatile matter. Fuel, 1983, t. 62, nr 5, s. 534.
9. Merrick D., Mathematical models of the thermal decomposition of coal: 2. Specific heats and heats of reaction. Fuel, 1983, t. 62, nr 5, s. 540.
10. Merrick D., Mathematical models of the thermal decomposition of coal: 3. Density, porosity and contraction behaviour. Fuel, 1983, t. 62, nr 5, s. 547.
11. Atkinson B., Merrick D., Mathematical models of the thermal decomposition of coal: 4. Heat transfer and temperature profiles in a coke-oven charge. Fuel, 1983, t. 62, nr 5, s. 553.
12. Voller V.R., Cross M., Merrick D., Mathematical models of the thermal decomposition of coal : 5. Distribution of gas flow in a coke oven charge. Fuel, 1983, t. 62, nr 5, s. 562.
13. Laurier G.C., Readyhough P.J., Sullivan G., Heat transfer in a coke oven. Fuel, 1986, t. 65, s. 1190.
14. Osiński E.J., Barr P.V., Brimacombe J.K., Mathematical model for tall coke oven battery. Part 1. Development of thermal model for heat transfer within oven charge. Ironmaking a. Steelmaking, 1993, t. 20, nr 5, s. 350.
15. Osiński E.J., Barr P.V., Brimacombe J.K., Mathematical model for tall coke oven battery. Part 2. Calculation of gas flow and related phenomena for oven charge. Ironmaking a. Steelmaking, 1993, t. 20, nr 6, s. 453.
16. Barr P.V., Osiński E.J., Brimacombe J.K., Khan M.A., Readyhough P.J., Mathematical model for tall coke oven battery. Part 3. Integrated model and its application. Ironmaking a. Steelmaking, 1994, t. 21, nr 1, s. 44.
17. Guo Z., Tang H., Numerical simulation for a process analysis of a coke oven. China particuology, 2005, t. 3, nr 6, s. 373.
18. Kardaś D., Polesek-Karczewska S., Mertas B., Modelowanie rozkładu temperatury w piecu koksowniczym. Karbo, 2009, t. 54, nr 3, s. 151.
19. Siegel R., Howell J., Thermal radiation heat transfer. Taylor & Francis, London, 1992.
20. Shu-yuan Z., Bo-ming Z., Xiao-dong H., Temperature and pressure dependent effective thermal conductivity of fibrous insulation. International Journal of Thermal Sciences, 2009, t. 48, s. 440.
21. Rubiolo P., Gatt J.-M., Modeling of the radiative contribution to heat transfer in porous media composed of spheres or cylinders. International Journal of Thermal Sciences, 2002, t. 41, s. 401.
22. Kantorovich I., Bar-Ziv E., Heat transfer within highly porous chars: a review. Fuel, 1999, t. 78, s. 279.
23. Chao Ch.Y.H., Wang J.H., Kong W., Effects of fuel properties on the combustion behaviour of different types of porous beds soaked with combustible liquid. International Journal of Heat a.Mass Transfer, 2004, t. 47, s. 5201.
24. Kaminski W., Hyperbolic heat conduction equation for materials with a nonhomogeneous inner structure. Journal of Heat Transfer, 1990, t. 112, s. 555.
25. Jou D., Casas-Vazquez J., Lebon G., Extended irreversible thermodynamics. Springer, 1998.
26. Ściążko M., Modele klasyfikacji węgla w ujęciu termodynamicznym i kinetycznym. Rozprawy i monografie, 210, Wydawnictwa AGH, Kraków 2010.

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-article-BPP2-0012-0059