Libmonster ID: UA-1621

 Автор: Гречко А. В.

Доктор технических наук А.В. ГРЕЧКО, ведущий научный сотрудник ГНЦ РФ "Гинцветмет"

За свою историю каких только печей люди не придумали: для бытовых целей -русские печи, "голландки", металлические времянки; для бань - каменки, финские; отопительно-варочные и т.д. Еще больше их в технической сфере: нагревательные, термической обработки, плавильные, обжиговые, литейные, стекловарные и др. А их конструкций - бесчисленное множество: камерные, барабанные, кольцевые, многоподовые, кипящего слоя, циклонные, шахтные, электрические, плазменные, конвертеры. Список можно продолжить.

Печная теплотехника тесно связана с гидроаэродинамическими процессами. Это доказали великие русские ученые академик А.Н. Крылов (1863-1945) - создатель теории кораблестроения, автор трудов по механике и математике; член-корреспондент Петербургской АН Н.Е. Жуковский (1847-1921) - основоположник аэродинамики, внесший огромный вклад в гидродинамику и гидравлику; К.Э. Циолковский (1857-1935) - выдающийся исследователь в области аэро- и ракетодинамики, указавший рациональные пути развития космонавтики.

А первый прообраз современных доменных печей для черной металлургии появился в России в 1630 г. В цветной металлургии это произошло несколько позже. Отражательная печь уже с дымовой трубой была изобретена в Англии (Уэльс) в 1698 г. Она предназначалась для плавки свинцовых руд на каменном угле. За минувшие 300 лет подобные агрегаты прошли эволюцию по площади пода от 5 до 300 м 2 и более.

Правда, строительство и эксплуатация печей долго были искусством немногих посвященных, отдельных людей- самоучек, владеющих секретами мастерства. Никакой теории, объясняющей принципы конструирования и процессов, проистекающих в них, не существовало. Известен даже такой курьезный факт: поскольку во времена Петра I (1672-1725) отсутствовала регламентация в строительстве отопительных систем, царь ввел нормы возведения печей, запретив строить "черные избы с курными печами в столице и городах".

Ситуация стала изменяться только в начале XIX в., когда накопленные знания физики и химии различных процессов стимулировали развитие теоретических и экспериментальных работ в области аэродинамики газов и теплотехники. Одно из основных достижений в этом направлении - создание теории печей крупнейшим отечественным металлургом и химиком, членом-корреспондентом АН СССР В.Е. Грум-Гржимайло (1864-1928). Помимо интуиции ученого, этот человек обладал и организаторскими способностями. В результате по его инициативе в 1924 г. было создано Государственное бюро металлургических и теплотехнических конструкций при Высшем совете народного хозяйства СССР, которое несколько раз меняло свое название, а с 1934 г. именуется "Стальпроект".

Основное научное достижение В.Е. Грум-Гржимайло - гидравлическая теория движения газов в печах, опубликованная в 1910 г., а в 1925 г. вышел в свет его обобщающий труд - "Пламенные печи". Интересно, что в основу своих работ он положил диссертацию выдающегося соотечественника М.В. Ломоносова (1711-1765) "О вольном движении воздуха, в рудниках примеченном", в которой впервые было дано объяснение очень важному явлению - "действию огня в самодувах". Вели-

стр. 40


кий естествоиспытатель видел причину движения газов в самодувных печах в вытеснении теплого (легкого) дыма столбом окружающего тяжелого (холодного) воздуха.

Однако тогда, даже несмотря на непререкаемый авторитет первого русского академика Петербургской АН, его теория не получила дальнейшего развития. В XVIII в. все явления и процессы стремились объяснить с точки зрения механики, в том числе и работу печей. В то время ввели странное (с позиции сегодняшнего дня) понятие "тяга", с помощью которой продукты сгорания якобы удалялись через дымовую трубу. Считали, чем последняя выше, тем лучше "тянет" и эффективнее работает печь. Но если вникнуть в суть процесса, то увидим: газы в силу своей природы не могут ничего тянуть, они передают давление, выдавливаются - здесь нет никакого механического действия.

Ввиду ложного представления о "тяге дымовой трубы" решение вопроса о принципе работы печей и развитие соответствующей теории затормозились на полтораста лет. Только возвратившись к ломоносовскому постулату о причине движения газов и, что немаловажно, преодолев консерватизм признанных в то время ученых, В.Е. Грум-Гржимайло удалось справиться с проблемами. В результате вся теплотехника из "искусства" (достояние немногих народных умельцев) превратилась в науку (теоретически обоснованный подход к методам расчета и построения печей).

Казалось бы, все основные задачи в рассматриваемом направлении решены. Однако практика показала: принятая гидравлическая теория имеет изъяны. Это выявилось в 30-е годы XX в. в нашей стране. Тогда, в период стахановского движения, на отдельных агрегатах стремились достичь результатов, которые нельзя было обеспечить при заложенных в проектах технических решениях, основанных на принципах "самодувной" работы (т.е. при естественном движении газов). Интенсификация ее режимов путем конструктивных изменений и за счет принудительного движения газов внутри печей подталкивала ученых к дальнейшему поиску.

В итоге появилась масса публикаций, среди них можно выделить несколько основных идей - тепловую, общую, энергетическую и комплексную. Но все они страдали одним общим недостатком - рассматривали либо группу конкретных печей, либо отдельные процессы (стороны) их работы. Так, одни специалисты за отправное положение принимали принудительное движение газов в печах, а в отношении внешней теплопередачи главное внимание уделяли только конвекции. Другие исходили из теплоэнергетики агрегатов как решающего фактора их функционирования. И наконец, третьи, рассматривавшие науку как придаток к той или иной технологии, вообще исключали возможность появления общей теории печных процессов. Среди прочих изысканий наиболее предпочтительной, с обобщением всех накопленных до того времени знаний (техническая физика, гидроаэродинамика, теория теплопередачи и др.), причем применительно к печам самого различного назначения, следует считать труды нашего соотечественника, доктора технических наук М.А. Глинкова( 1906-1975).

Он дал детальную классификацию (необходимую предпосылку для общей теории) как самих тепловых устройств, так и режимов их работы. Главным и определяющим для всех печей, считал ученый, является тепловой режим их функционирования, включающий значительное повышение температуры, тепло- и массообмен, механику взаимодействующих сред, обеспечивающих возникновение и распределение тепла в зоне технологического процесса. А из множества режимов практическое значение имеют всего четыре: радиационный, конвективный, массообменный и электрический. Причем каждый агрегат в зависимости от его конструкции и назначения может работать как в одном режиме, так и в нескольких.

Такой подход позволяет решать многие задачи практически для большинства печей различного технологического назначения. Правда, пока нельзя сказать, что уже сложилась совершенная, полноценная теория. Некоторые вопросы до сих пор невозможно объяснить с ее помощью; имеющиеся эмпирические формулы не всегда дают однозначный ответ. Это в определенной мере относится к широко распространенным печам автогенной плавки металлов из сульфидного сырья и к получающим все более широкое применение барботажным агрегатам для цветной и черной металлургии * , некоторым направлениям в пирометаллургии ** .

В настоящее время продолжается интенсивное накопление экспериментальных и статистических данных о работе различных агрегатов. Успехи сопричастных наук (названных выше), опыты на печах и стендах, результаты физического и математического моделирования создают предпосылки для дальнейшего развития теории. Методология научных разработок строится по принципу: статистика -> аналогия -> формализация -> математический аппарат -> моделирование. Хочется надеяться, что настало время для нового качественного скачка.


* См.: А.В. Гречко. Медеплавильный завод будущего. - Наука в России, 1998, N 3 (прим. ред.).

** См.: А.В. Гречко. Пирометаллургия: контактный теплообмен. - Наука в России, 2000, N 6 (прим. ред.).


© elibrary.com.ua

Permanent link to this publication:

https://elibrary.com.ua/m/articles/view/ТЕОРИЯ-ПЕЧНЫХ-ПРОЦЕССОВ-ТРИСТА-ЛЕТ-ПОИСКА

Similar publications: LRussia LWorld Y G


Publisher:

Бельбек ТахумовContacts and other materials (articles, photo, files etc)

Author's official page at Libmonster: https://elibrary.com.ua/Scientist

Find other author's materials at: Libmonster (all the World)GoogleYandex

Permanent link for scientific papers (for citations):

ТЕОРИЯ ПЕЧНЫХ ПРОЦЕССОВ: ТРИСТА ЛЕТ ПОИСКА // Kiev: Library of Ukraine (ELIBRARY.COM.UA). Updated: 17.06.2014. URL: https://elibrary.com.ua/m/articles/view/ТЕОРИЯ-ПЕЧНЫХ-ПРОЦЕССОВ-ТРИСТА-ЛЕТ-ПОИСКА (date of access: 01.12.2021).


Comments:



Reviews of professional authors
Order by: 
Per page: 
 
  • There are no comments yet
Related topics
Publisher
Rating
0 votes
Related Articles
А вообще весь этот кейс с комиками во власти заставил понять, что киношный сценарий разительно отличается от реальной большой политики, где побеждает трезвый, незамутненный запрещенными веществами ум, холодный расчет и опыт – как обязательные составляющие личности, дерзающей определять путь миллионов человек.
Catalog: Разное 
24 hours ago · From Naina Kravetz
Когда менять резину на зимнюю в 2021 году?
2 days ago · From Україна Онлайн
Запрещает ли PayPal азартные игры?
Catalog: Экономика 
3 days ago · From Україна Онлайн
IN THE INTERESTS OF ENERGY STABILITY
7 days ago · From Україна Онлайн
Аварии на топливе Westinghouse случались и ранее, начиная с 1979 года, когда произошла крупнейшая в истории США авария на АЭС Три-Майл-Айленд, в результате которой зафиксировано расплавление 50% активной зоны реактора. Далее Westinghouse делала попытки торговать с Чехией, однако опасные эксперименты по замене оригинального топлива окончились досрочной его выгрузкой из 1-го энергоблока АЭС Темелин в январе 2007 года, по причине его сильной деформации. Вышедшие из строя вэстингхаусовские тепловыводящие сборки на 3-м энергоблоке Южно-Украинской АЭС были в экстренном порядке заменены на стандартные ТВЭЛовские.
Catalog: Экология 
8 days ago · From Naina Kravetz
HISTORY OF ROADS AND GROUND TRANSPORT ACCORDING TO ARCHEOLOGICAL DATA
Catalog: История 
10 days ago · From Україна Онлайн
BASIC UNIT FOR THE AMERICAN ACCELERATOR
11 days ago · From Україна Онлайн
TRANSITION TO CONTROLLED EVOLUTION OF THE BIOSPHERE
Catalog: Биология 
11 days ago · From Україна Онлайн
DEVONIAN PALEOSOILS OF THE ANDOMA MOUNTAIN
11 days ago · From Україна Онлайн
Безопасно ли брать кредит в Интернете?
Catalog: Экономика 
12 days ago · From Україна Онлайн

Actual publications:

Latest ARTICLES:

ELIBRARY.COM.UA is an Ukrainian library, repository of author's heritage and archive

Register & start to create your original collection of articles, books, research, biographies, photographs, files. It's convenient and free. Click here to register as an author. Share with the world your works!
ТЕОРИЯ ПЕЧНЫХ ПРОЦЕССОВ: ТРИСТА ЛЕТ ПОИСКА
 

Contacts
Watch out for new publications: News only: Chat for Authors:

About · News · For Advertisers · Donate to Libmonster

Ukraine Library ® All rights reserved.
2009-2021, ELIBRARY.COM.UA is a part of Libmonster, international library network (open map)
Keeping the heritage of Ukraine


LIBMONSTER NETWORK ONE WORLD - ONE LIBRARY

US-Great Britain Sweden Serbia
Russia Belarus Ukraine Kazakhstan Moldova Tajikistan Estonia Russia-2 Belarus-2

Create and store your author's collection at Libmonster: articles, books, studies. Libmonster will spread your heritage all over the world (through a network of branches, partner libraries, search engines, social networks). You will be able to share a link to your profile with colleagues, students, readers and other interested parties, in order to acquaint them with your copyright heritage. After registration at your disposal - more than 100 tools for creating your own author's collection. It is free: it was, it is and always will be.

Download app for smartphones