CFD技术及其在水泥工业中的应用研究

摘要

水泥是国民经济的基础原材料，水泥工业是典型的传统产业。未来传统工业的市场竞争，同样是新技术的竞争，应用高新技术加速改造传统产业，加速对装备的创新、研发到推广应用的进程具有重大的意义。
　　 计算流体力学(Computational Fluid Dymanic，CFD)是随着高速电子计算机的出现而发展起来的一个新的技术。该技术使得通过数值计算的方法求解流体运动问题成为可能，在解决实际工程流动、传热的问题实践中得到了不断的成熟和完善，并得到了越来越多的工程实践的验证。
　　 本文针对热风炉和分解炉两种典型水泥生产装备为研究对象，利用CFD技术对其内部热态流场进行数值模拟。针对一国际海外原料磨顶燃式热风炉，采用压力-旋涡雾化模型对喷嘴加速燃油进入旋转雾化室的雾化的过程进行数值求解。
　　 其次依据赞比亚2000t/d生产线建设的工程需要，对分解炉内的燃烧情况及颗粒滞留时间进行了数值模拟研究。根据分解炉的实际操作参数，对煤粉在炉内燃烧时所涉及的典型燃烧基本过程建立了数学模型，基于非预混混合分数/PDF(概率密度函数)模型，求解了煤粉在分解炉内燃烧过程中的温度场、速度场，以及对煤粉挥发速率、燃尽速率的模拟和分析。并推荐煤粉喷射速度为160m/s左右，此时挥发后的煤粉碳颗粒不仅具有较高的燃尽速率，而且可以充分发挥燃烧室各喷入口位置配置的优势。由于该生产线以焚烧石油焦或低挥发份煤为主要燃料，因此研究此类燃料在分解炉内的燃烧情况对于指导工程的顺利实施具有重要意义。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1课题的研究背景

1.2课题的研究目的及意义

1.3国内外研究现状

1.4课题的研究内容

第二章CFD技术的基本理论简介

2.1基本控制方程

2.2湍流模型

2.2.1标准κ-ε湍流模型

2.2.2重整化-群κ-ε湍流模型

2.2.3可实现(Realizable)湍流模型

2.2.4 RSM雷诺应力湍流模型

2.3颗粒轨道及燃烧模型

2.4燃烧模型的基本理论

2.5 FLUENT软件简介

第三章顶燃式热风炉燃烧过程的数值模拟

3.1几何模型

3.2数学模型

3.2.1压力-旋涡雾化模型

3.2.2离散相和连续相的耦合过程

3.3边界条件

3.4结果与讨论

3.4.1数值求解

3.4.2结果讨论

3.5本章小节

第四章CFD技术在2000t／d分解炉设计中的应用

4.1三维几何模型

4.2边界条件

4.3模拟结果及分析

4.4本章小节

第五章结论与展望

5.1研究成果

5.2展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文