1 / 60

DOKTORSKA DISERTACIJA

Fakultet za metalurgiju i materijale. UNIVERZITET U ZENICI FAKULTET ZA METALURGIJU I MATERIJALE. DOKTORSKA DISERTACIJA. Mr. Jusuf Duraković. “DEFINISANJE OPTIMALNIH TEHNOLOŠKO-TERMIČKIH PARAMETARA PROCESA PROIZVODNJE OPEKA U PROTOČNIM PEĆIMA”. Zenica, februar 2006. godine.

ralph-alvarez
Download Presentation

DOKTORSKA DISERTACIJA

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Fakultet za metalurgiju i materijale UNIVERZITET U ZENICI FAKULTET ZA METALURGIJU I MATERIJALE DOKTORSKA DISERTACIJA Mr. Jusuf Duraković “DEFINISANJE OPTIMALNIH TEHNOLOŠKO-TERMIČKIH PARAMETARA PROCESA PROIZVODNJE OPEKA U PROTOČNIM PEĆIMA” Zenica, februar 2006. godine

  2. Fakultet za metalurgiju i materijale OPIS PROBLEMA I RAZLOZI ISTRAŽIVANJA • Trend rasta proizvodnje opekarskih proizvoda. • Konkurencija na tržištu. • Optimalna potrošnja energije po jedinici proizvoda. • Različita temperaturna polja u peći. • Proizvodi ekološki zdravi za gradnju objekata sa dobrim termoizolacionim svojstvima. • Na bazi dostupnih saznanja iz literature može se zaključiti da je pomenuta problematika aktuelna u svijetua kod nas nedovoljno istražena. • Postoji interes koddomaćih proizvođača opekarskih proizvoda za ovom tematikom istraživanja.

  3. Fakultet za metalurgiju i materijale CILJ ISTRAŽIVANJA • Istraživanje uticaja minerološkog sastava glina, sadržaja vlage, granulacije i temperature termičkog tretmana na kvalitet gotovih proizvoda. • Istraživanje uticaja bitnih parametara na potrošnju energije u tunelskim pećima. 3. Određivanje temperaturnih polja po zonama tunelske peći. 4. Istraživanje mogućnosti za bolje uslove prijenosa toplote u radnom prostoru peći. 5.Konstruisanje matematičkog modela optimizacije.

  4. Fakultet za metalurgiju i materijale HIPOTEZE • Glavna hipoteza: • Moguće je izvršiti optimizaciju potrošnje energije u tunelskoj peći. • Pomoćne hipoteze: • 1.Za optimizaciju potrošnje energije moguće je postaviti matematički model koji opisuje ponašanje temperaturnog polja u peći i temperaturnog polja u proizvodu. • 2.Sazadovoljavajućom tačnošću je moguće rezultate matematičkog modela potvrditi eksperimentalnim putem.

  5. Fakultet za metalurgiju i materijale PROGRAM ISTRAŽIVANJA • Pregled dosadašnjih istraživanja • Uzimanje uzoraka i ispitivanje gline sa ležišta Golo Brdo kod Visokog. • Izrada matematičkog modela optimizacije potrošnje energije: • Jednačina toplotnog bilansa • Temperaturno polje u peći • Temperaturno polje u proizvodu • Provjera matematičkog modela u praktičnim uslovima. • Testiranje matematičkog modela.

  6. Fakultet za metalurgiju i materijale DOSADAŠNJA ISTRAŽIVANJA a) Dodavanje različitih aditiva i kontrola sagorijevanja aditiva (perlit, pješčana prašina itd.) b) Sušenje opekarskih proizvoda c) Izbor vatrostalnog i izolacionog materijala za ozid vagona peći, gubici toplote kroz akumulaciju i provođenje u ozidu vagona peći d) Iskorištenje toplote hlađenjem proizvoda za potrebe sušare e) Uticaj predgrijanog zraka na specifičnu potrošnju energije f) Uticaj temperature izlaznih proizvoda na potrošnju energije g) Optimizacija potrošnje energije

  7. TEHNOLOŠKA ŠEMA PROIZVODNJE OPEKARSKIH PROIZVODA

  8. Fakultet za metalurgiju i materijale PRESJEK PEĆI

  9. Fakultet za metalurgiju i materijale KRIVA ZAGRIJAVANJA

  10. Fakultet za metalurgiju i materijale ISPITIVANJA GLINA Ispitivanja su obavljena na Metalurškom Institutu «Kemal Kapetanović» Zenica, Institutu za bakar u Boru i Fakultetu za metalurgiju i materijale u Zenici. • ISPITIVANJA NA ZAGRJEVNOM MIKROSKOPU • HEMIJSKI SASTAV • GRANULOMETRIJSKI SASTAV • MINERALOŠKI SASTAV (TG, DTG, DTA, XRD)

  11. Fakultet za metalurgiju i materijale HEMIJSKI SASTAV

  12. Fakultet za metalurgiju i materijale GRANULOMETRIJSKI SASTAV

  13. Fakultet za metalurgiju i materijale 800 0C 510 0C 105 0C MINERALOŠKI SASTAV GLINE • 105 0C - gubitak higroskopne vlage – jak endotermni efekat • 510 0C - dehidroksilacija glinenih minerala, gubitak OH grupe– jak endotermni efekat • 8000C - disocijacija kalcijum karbonata - vrlo slab endotermni efekat Derivatogram za glinu

  14. Fakultet za metalurgiju i materijale 410 0C 300 0C 520 0C 120 0C 780 0C MINERALOŠKI SASTAV SIVO PLAVOG GLINCA • 120 0C - gubitak higroskopne vlage – jak endotermni efekat • 300 0C - moguća transformacija aragonit-kalcit • 410 0C - moguća transformacija aragonit-kalcit • 320 0C – jak endotermni efekat • 520 0C - dehidroksilacija glinenih minerala, gubitak OH grupe – jak endotermni efekat • 780 0C - disocijacija kalcijum karbonata–jak endotermni efekat Derivatogram za sivo plavi glinac

  15. Fakultet za metalurgiju i materijale 520 0C 745 0C 100 0C MINERALOŠKI SASTAV KOMPOZITA • 100 0C - gubitak higroskopne vlage– jak endotermni efekat • 520 0C - dehidroksilacija glinenih minerala, gubitak OH grupe, moguća transformacija  kvarc– jak endotermni efekat • 745 0C - disocijacija kalcijum karbonata - vrlo slabendotermni efekat Derivatogram za kompozitni uzorak

  16. 2 q RENDGENSKO DIFRAKCIONA ANALIZA Rendgenogram za kompozitni uzorak

  17. Fakultet za metalurgiju i materijale ISPITIVANJE NA ZAGRJEVNOM MIKROSKOPU

  18. Fakultet za metalurgiju i materijale KARAKTERISTIČNE TAČKE

  19. Fakultet za metalurgiju i materijale FORMIRANJE MATEMATIČKOG MODELA I IZRADA PROGRAMA • Jednačina toplotnog bilansa • Temperaturno polje u peći • Temperaturno polje u proizvodu

  20. Fakultet za metalurgiju i materijale JEDNAČINA TOPLOTNOG BILANSA Qdov.= Qk + Qg

  21. Fakultet za metalurgiju i materijale TEMPERATURNO POLJE U PEĆI Rubni uslovi U(0)=u0, U(L)=uL. Urađenaje diskretizacija koja predstavlja jednostavan prikaz svih funkcija F(t,T,x,y,z) koje ovise o vremenu, temperaturi i mjestu u peći pomoću skupa diskretnih vrijednosti.

  22. MJERNA MJESTA I TEMPERATURE

  23. Fakultet za metalurgiju i materijale TEMPERATURNO POLJE U PEĆI

  24. Fakultet za metalurgiju i materijale TEMPERATURNO POLJE U PROIZVODU Traži se funkcija T(x, t) koja zadovoljava diferencijalnu jednadžbu uzzadovoljavanje rubnih uslova T(0, t)=T0, T(L, t)=TL, pri čemu je L dužina peći.

  25. Fakultet za metalurgiju i materijale TEMPERATURNO POLJE U PROIZVODU

  26. Fakultet za metalurgiju i materijale POTVRDA POMOĆNE HIPOTEZE 1. Za optimizaciju potrošnje energije potrebno je postaviti matematički model koji opisuje ponašanje temperaturnog polja u peći i temperaturnog polja u proizvodu.

  27. Fakultet za metalurgiju i materijale Podaci u r-tom redu matrice podataka za optimizaciju svrstaju se u četiri vektora: V1[r] = (x1[r],x2[r],x3[r],x4[r],x5[r]), gdje su: x1[r]=pod[r,41],x2[r]=pod[r,42],...x5[r]=pod[r,45], V2[r] = (De1[r],te1[r], Dej[r],Tej[r], D20[r],Te20[r]), gdje su: Dj[r]=De[r,j],Tej[r]=Te[r,j], ili V3[r] = (Tmax[r],Tmin[r],Tkk[r],Tdmpl[r]), gdje su: Tmax[r]=pod[r,46],Tmin[r]=pod[r,47], Tkk[r]=pod[r,48],Tdmpl[r]=pod[r,49], V4[r] = (Sel[r]), gdje je: Sel[r]=pod[r,50]. q[r]=Vpl(V1[r],V2[r],V3[r],V4[r])/Mpro(V2[r],V3[r],V4[r]), gdje su: Vpl i mpro vrijednosti za Volumen plina a mpro ukupna masa proizvoda iz toplotnog bilansa za podatke iz reda r. R=1,...300. qopt[ropt]= MIN {q[r]} r=1..300i r in SOC gdje je: SCO skup r-ova za koje je sel[r] ='ide' Ropt je r za koji je q[r] minimalno qopt[ropt] je minimalna vrijednost za q koja se dobije iz proračuna toplotnog bilansa za r=ropt. OSNOVA OPTIMIZACIJE

  28. Start Exit Obrada datoteke imena Datoteka imena Iniciranje datoteke Iniciranje svih ostalih datoteka Adaptacija ostalih datoteka Procedura obrade podataka, Proračuni Iniciranje datoteka parametara Adaptacija datoteka parametara Iniciranje datoteka zaglavlja Adaptacija datoteka zaglavlja Iniciranje datoteka podataka Toplotni bilans Temperaturna polja u peći i proizvodu Minimizacija potrošnje goriva Osobine proizvoda Korelacija Prikaz tabela i grafovi Proračun Polje u peći Matematska struktura modela Prikaz i upis Reg.Te. i qq Tabele Rezultati Polje u proizvodu Proračun optimizacije Kvalitet Te_dmpl I qq Grafovi Test saglasnosti proračunskih i mjerenih temperatura Rezultati Te_zr,qq Te_pro,qq ŠEMA BLOKOVSKE STRUKTURE PROGRAMA

  29. Fakultet za metalurgiju i materijale PRAKTIČNA MJERENJA NA PROTOČNOJ PEĆI

  30. Fakultet za metalurgiju i materijale KORIŠTENA MJERNA OPREMA

  31. Fakultet za metalurgiju i materijale I Kanal II Kanal III Kanal IV Kanal RASPORED TERMOELEMENATA

  32. Fakultet za metalurgiju i materijale SNIMLJENI DIJAGRAM ZA TEMPERATURNO POLJE U PEĆI

  33. Fakultet za metalurgiju i materijale POREĐENJE TEORIJSKOG I STVARNOG TEMPERATURNOG POLJA U PEĆI

  34. Fakultet za metalurgiju i materijale SNIMLJENI DIJAGRAM ZA POLJE U PROIZVODU

  35. Fakultet za metalurgiju i materijale POREĐENJE TEORIJSKOG I STVARNOG TEMPERATURNOG POLJA U PROIZVODU

  36. Fakultet za metalurgiju i materijale POREĐENJE TEORIJSKOG I STVARNOG TEMPERATURNOG POLJA U PEĆI I PROIZVODU

  37. R. br. Oznaka zone za termoelement Temperatura na regulatoru [0 C] Izmjerena temperatura na termokompenzatoru [0 C]  [0 C] Izmjereni signal u [mV] Fakultet za metalurgiju i materijale 1. Tp1 400 386 +14 14,82 2. Tp2 410 405 +5 15,65 3. Tp3 420 408 +12 15,72 4. PV 502 485 +17 18,90 5. SV 549 530 +19 20,66 REZULTATI PROVJERE TERMOELEMENATA ZA ZONU PREDGRIJAVANJA

  38. R. br. Oznaka ložioničke grupe Temperatura na regulatoru [0 C] Izmjerena temperatura na termokompenzatoru [0 C]  [0 C] Izmjereni signal u [mV] Fakultet za metalurgiju i materijale 1. LG 2 - 528 20,40 2. LG 3 650 622 +28 24,58 3. LG 4 750 715 +35 28,56 4. LG 5 796 770 +26 30,68 5. LG 6 846 834 +12 33,30 6. LG 7 859 842 +17 33,58 7. LG 8 863 845 +18 33,76 8. LG 9 863 842 +21 33,55 9. LG 10 837 812 +25 32,76 REZULTATI PROVJERE TERMOELEMENATA ZA ZONU ZAGRIJAVANJA

  39. R. br. Oznaka zone za termoelement Temperatura na regulatoru [0 C] Izmjerena temperatura na termokompenzatoru [0 C]  [0 C] Izmjereni signal u [mV] Fakultet za metalurgiju i materijale 1. Th1 760 780 -20 31,32 2. Th2 - 952 - 38,29 3. Th3 700 705 -5 28,72 4. Th4 660 658 +2 26,74 5. BH - 730 - 29,45 REZULTATI PROVJERE TERMOELEMENATA ZA ZONU HLAĐENJA

  40. Fakultet za metalurgiju i materijale REZULTATI MATEMATIČKOG MODELA • TOPLOTNI BILANS -Uticaj vremena trajanja termičkog tretmana na potrošnju plina -Uticaj temperature dimnih plinova na specifičnu potrošnju energije -Uticaj temperature proizvoda na izlazu iz peći na potrošnju plina -Uticaj temperature termičkog tretmana na specifičnu potrošnju energije -Uticaj temperature predgrijanog zraka na potrošnju plina -Uticaj mase proizvoda na potrošnju plina • TEMPERATURNO POLJE U PEĆI • TEMPERATURNO POLJE U PROIZVODU • TEORETSKA OPTIMIZACIJA • STVARNA OPTIMIZACIJA

  41. Fakultet za metalurgiju i materijale TOPLOTNI BILANS

  42. Fakultet za metalurgiju i materijale DIJAGRAMSKA ZAVISNOST IZ MODELA

  43. Fakultet za metalurgiju i materijale UKUPNA I SATNA POTROŠNJA PLINA U ZAVISNOSTI OD VREMENA

  44. Fakultet za metalurgiju i materijale SPECIFIČNA POTROŠNJA ENERGIJE U ZAVISNOSTI OD TEMPERATURE DIMNOG PLINA

  45. Fakultet za metalurgiju i materijale UKUPNA I SATNA POTROŠNJA PLINA U ZAVISNOSTI OD TEMPERATURE IZLAZNIH PROIZVODA

  46. Fakultet za metalurgiju i materijale SPECIFIČNA POTROŠNJA ENERGIJE U ZAVISNOSTI OD TEMPERATURE TERMIČKOG TRETMANA

  47. Fakultet za metalurgiju i materijale UKUPNA I SATNA POTROŠNJA PLINA U ZAVISNOSTI OD TEMPERATURE PREDGRIJANOG ZRAKA

  48. Fakultet za metalurgiju i materijale UKUPNA I SATNA POTROŠNJA PLINA U ZAVISNOSTI OD MASE PROIZVODA

  49. DIJAGRAM POREĐENJA IZMJERENIH I TEORIJSKIH REZULTATA TEMPERATURNOG POLJA U PEĆI

  50. DIJAGRAM POREĐENJA IZMJERENIH I TEORIJSKIH REZULTATA TEMPERATURNOG POLJA U PROIZVODU

More Related