Введение
1. Особенности исследования, оптимизации и интенсификации высокотемпературных процессов технологии многокомпонентных силикатных материалов 15
1.1. Методы расчета и оптимизации многокомпонентных сырьевых смесей 15
1.1.1. Характеристики цементных сырьевых смесей и клинкера 15
1.1.2. Оптимальный состав сырьевой смеси и клинкера 20
1.1.3. Планирование эксперимента при исследовании многокомпонентных смесей и разработка новых характеристик 28
1.1.4. Особенности расчета состава цементных сырьевых смесей и клинкера 33
1.1.5. Особенности оптимизации состава цементных сырьевых смесей и клинкера 49
1.1.6. Актуальные задачи в технологии сырьевых смесей 53
1.2. Теплотехнические расчеты теплотехнологических процессов и аппаратов 55
1.2.1. Особенности расчета материального баланса теплотехнологических процессов и аппаратов 55
1.2.2. Методы расчетов тепловых балансов теплотехнологических процессов и аппаратов 55
1.2.3. Интенсификация и энергосбережение в теплотехнологических процессах 66
1.3. Моделирование теплообмена в теплотехнологических аппаратах 76
1.3.1. Теплопроводность строительных материалов и методы ее измерения 76
1.3.2. Методы расчета процессов теплообмена во вращающейся печи 87
1.3.3. Методы расчета процессов теплообмена в колосниковом холодильнике 92
1.4. Термодинамический анализ теплотехнологических процессов и аппаратов 102
1.4.1. Обзор методов расчета теплового эффекта клинкерообразования 102
1.4.2. Задачи и методы эксергетического анализа 111
1.5. Проблемы и актуальные задачи в оптимизации и интенсификации высоко температурных процессов технологии многокомпонентных силикатных материалов 120
2. Методология расчета и оптимизации многокомпонентных смесей и систем 125
2.1. Формализация расчета многокомпонентных цементных сырьевых смесей 125
2.1.1. Обозначение состава материалов 125
2.1.2. Преобразование характеристик 126
2.1.3. Формализованное уравнение расчета при отсутствии присадки золы топлива 127
2.1.4. Формализованное уравнение расчета при наличии присадок к клинкеру.. 129
2.1.5. Формализованное уравнение корректирования сырьевых смесей 131
2.2. Математическое описание локальной области многокомпонентной системы 134
2.2.1. Особенности планирования эксперимента при исследовании многокомпонентных смесей и систем силикатной технологии 134
2.2.2. Определение координат сечения локальной области диаграммы состояния многокомпонентных систем цементной технологии 140
2.2.3. Построение решетчатых планов на факторном пространстве многокомпонентных систем при наличии ограничений 154
2.3. Оптимизация многокомпонентных смесей и систем в симплексной системе координат при наличии ограничений и снижении степени свободы системы 161
2.3.1. Постановка задачи оптимизации 161
2.3.2. Преобразования характеристик смесей и систем 165
2.3.3. Учет компонентов с известным расходом 169
2.3.4. Численный метод оптимизации 167
2.3.5. Исследование параметров метода 169
2.3.6. Преобразование ограничений в задачах оптимизации 141
2.4. Программные средства расчета сырьевых смесей в производстве строи
тельных материалов 177
2.4.1. Методическое и программное обеспечение расчета магнезиальных высокожелезистых сырьевых смесей 177
2.4.2. Информационные средства расчета стекольной сырьевой шихты 182
2.4.3. Программа расчета и оптимизации цементных сырьевых смесей 190
2.5. Оптимизация состава сырьевых смесей с целью снижения энергозатрат на
обжиг клинкера 194
2.5.1. Энергоемкость сырьевых смесей 195
2.5.2. Методика выбора сырьевых компонентов 196
2.5.3. Определение расхода техногенного продукта 200
2.5.4. Снижение энергоемкости сырьевой смеси 203
2.6. Выводы по главе 207
3. Теплотехнические методы анализа теплотехнологических процессов и аппаратов 209
3.1. Теплотехнологические расчеты в технологии цементного клинкера 209
3.1.1. Материальный баланс и расходы материальных потоков в цементной печи 209
3.1.2. Теплоемкость сырьевых смесей и клинкера 236
3.1.3. Расчет потерь теплоты через корпус вращающихся печей 240
3.2. Анализ теплотехнической работы цементных вращающихся печей 259
3.2.1. Методика расчета материального и теплового баланса 259
3.2.2. Теплотехнические расчеты в условиях недостатка контрольной информации 270
3.2.3. Влияние технологических параметров на затраты теплоты в печи 285
3.3. Выводы по главе 305
4. Моделирование и интенсификация теплообмена в цементной вращающейся печи 308
4.1. Исследование теплопроводности материалов цементной технологии 308
4.1.1. Экспериментальное определение теплопроводности клинкерных гранул методом решения обратной задачи 308
4.1.2. Экспериментальное определение теплопроводности материала в процессе обжига 328
4.1.3. Измерение теплопроводности цементного клинкера в установке плоского слоя 333
4.1.4. Оценка теплопроводности материала в процессе обжига 337
4.1.5. Модель процесса теплопроводности в многокомпонентных материалах 340
4.1.6. Метод расчета коэффициента теплопроводности цементных сырьевых смесей и клинкера 361
4.1.7. Модульные характеристики теплофизических свойств 366
4.2. Методология интенсификации процесса обжига во вращающейся печи 372
4.2.1. Влияние теплового режима на производительность вращающейся печи 372
4.2.2. Позонный расчет теплообмена в цементной вращающейся печи 376
4.2.3. Экономический критерий оптимизации работы печи 380
4.2.4. Интенсификация процесса обжига во вращающейся печи 383
4.2.5. Интенсификация процесса обжига при вводе техногенного продукта... 395
4.3. Моделирование и интенсификация теплообмена в клинкерном колоснико вом холодильнике 399
4.3.1. Схема и и тепловой баланс колосникового холодильника 399
4.3.2. Экспериментальное моделирование аэродинамических и теплооб-менных процессов в клинкерных колосниковых холодильниках 403
4.3.3. Численное решение модели процесса теплообмена в колосниковом холодильнике 410
4.3.4. Интенсификация теплообмена в колосниковом клинкерном холодильнике , 427
4.4. Выводы по главе 436
5. Термодинамические методы анализа процесса обжига цементного клинкера 441
5.1. Расчет тепловых балансов промышленных агрегатов на основе характеристик их входных и выходных потоков 441
5.1.1. Представление теплового баланса на основе характеристик входных и выходных потоков 441
5.1.2. Расчет затрат теплоты на декарбонизацию, обжиг извести и при последовательном преобразовании материала в печи 458
5.1.3. Термодинамическая база данных 468
5.2. Критерии термодинамической эффективности процесса преобразования исходного сырья в клинкер 478
5.2.1. Термодинамические характеристики процесса получения клинкера 478
5.2.2. Зависимость свойств клинкера от термодинамических характеристик.. 481
5.2.3. Обобщенный баланс термодинамических свойств 485
5.2.4. Критерии термодинамической эффективности процесса получения клинкера 489
5.3. Тепловой эффект клинкерообразования 492
5.3.1. Расчет ТЭК на основе баланса термодинамических свойств 492
5.3.2. Расчет ТЭК для различных видов сырья и клинкера 495
5.4. Эксергетический анализ процесса обжига цементного клинкера 499
5.4.1. Расчет эксергии для соединений технологии силикатов 499
5.4.2. Эксергетический анализ процесса обжига цементного клинкера 512
5.5. Выводы по главе 517
6. Основные выводы по работе 520
Библиографический список
