隧道窑预热带温度分布数值模拟的研究

摘要

隧道窑预热带内上下温差过大是实现快速烧成、节能降耗的最大障碍。为提高隧道窑设计效率，改善窑炉运行质量，提高陶瓷产品的质量和产量。利用计算机对隧道窑预热带温度场和速度场等进行三维数值模拟，研究预热带内调温烧嘴喷设置与其它工艺参数改变时对窑内温度分布、速度等的影响规律。从而对预热带的结构设置与工艺参数等进行优化。 在与实验条件相似的情况下，模拟实验结果表明： 隧道窑调温烧嘴喷入窑内焰气量、焰气速度、焰气温度和烧嘴布置对物料区上下温差有显著影响。在调温烧嘴其它操作参数不变时，预热带物料区上下温差随喷入窑内焰气占来流烟气量比例（1.5～10％）、焰气速度（60～110m/s）、焰气与来流烟气温差（0～500K）的增大而减小。预热带内调温烧嘴的布置宜采用相错布置方式。 来流烟气速度在0.5～1.0m/s时，窑内温度均匀性较好，来流速度过大和过小都会影响气流的传热效率。来流烟气温度范围在673～1473K之间变化，随着来流烟气的温度升高，窑内上下温差逐渐增大，当来流烟气温度高于1073K时，窑内上下温差增大明显。 码料密度的合适值应当为当孔隙率为0.208～0.408，在此范围内，码料密度较大并且窑内上下温差较小。适当稀码可以降低窑内上下温差，少装的制品通过快速烧成来弥补，提高产品的质量和产量。 窑车蓄热量的变化对窑内上下温差的影响非常明显。随着窑车蓄热量的减小（由100％下降到25％），窑内温差从37K下降到12K。窑内温差随窑车蓄热量的减小而减小。 窑上部喷入冷风可减小窑内上下温差。当冷风温度低于来流烟气温度时，其温差在0～250K范围内，窑内上下温差随上部喷入冷风温度的降低而减小。它对窑内温度的均匀分布有很大帮助。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章概述

1.1 前言

1.2燃烧过程综述

1.3国内外研究现状

1.3.1燃烧过程数值模拟的研究进展

1.3.2计算机在窑炉方面的应用

1.3.3数值模拟及其应用

1.3.4 CFD模拟软件的简介

1.3.5 CFD软件应用于窑炉的模拟

1.4本文的工作

第2章隧道窑预热带模型的建立

2.1结构模型

2.2几何模型的画法

2.3数学模型

2.4湍流气相扩散燃烧模型

2.4.1非预混燃烧模型

第3章数值计算方法

3.1控制方程的建立

3.2模型的网格划分

3.3边界条件和迭代控制

3.4数值模拟软件的输入

第4章模型修正

第5章模拟实验

5.1调温烧嘴参数对窑内上下温差的影响

5.1.1改变调温烧嘴喷入窑内焰气量

5.1.2改变调温烧嘴喷入窑内焰速度

5.1.3改变调温烧嘴喷入窑内焰气温度

5.1.4改变调温烧嘴的布置方式

5.2来流对窑内上下温差的影响

5.2.1改变来流速度

5.2.2改变来流温度

5.3码料密度对窑内上下温差的影响

5.4窑车蓄热量对窑内上下温差的影响

5.5上部风对窑内上下温差的影响

第6章结论

6.1结论

6.2不足之处及今后的研究方向

6.3创新点

参考文献

致 谢

攻读硕士学位期间取得的科研成果