輥道窯燒成帶內(nèi)溫度均勻性仿真研究(答辯PPT)

1、衛(wèi)生潔具輥道窯燒成帶溫度均勻性仿真研究報(bào) 告 人：*指導(dǎo)老師：*專(zhuān)業(yè)班級(jí)：*2目 錄1.陶瓷輥道窯國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀2.研究目的及內(nèi)容3.數(shù)學(xué)模型的建立4.燒成帶基準(zhǔn)工況數(shù)值模擬5.主要工藝控制參數(shù)優(yōu)化研究6.結(jié)論與建議1. 陶瓷輥道窯國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀發(fā)展現(xiàn)狀：我國(guó)陶瓷工業(yè)歷史悠久，但先進(jìn)的輥道窯技術(shù)發(fā)展起步較晚。在西方國(guó)家普遍采用陶瓷輥道窯燒成技術(shù)時(shí)國(guó)內(nèi)才開(kāi)始著手試驗(yàn)研究輥道窯?，F(xiàn)在我國(guó)雖然已成功建立陶瓷輥道窯生產(chǎn)線(xiàn)，但與西方輥道窯技術(shù)相比差距仍然較大。研究現(xiàn)狀：國(guó)外部分學(xué)者從輥道窯的氟化物的排放、窯爐控制系統(tǒng)的選用以及窯內(nèi)傳熱多個(gè)方面對(duì)輥道窯進(jìn)行了有關(guān)研究。國(guó)內(nèi)關(guān)于輥道窯的研究較多，研究方向主要集中在輥

2、道窯基礎(chǔ)傳熱、溫度均勻性等方面。對(duì)于燃料入口速度和空燃比對(duì)輥道窯燒成帶內(nèi)溫度場(chǎng)的影響方面，目前國(guó)內(nèi)外的研究資料較少。4 2. 研究目的及內(nèi)容研究目的：針對(duì)陶瓷制品在燒成過(guò)程中存在溫度分布不均勻的問(wèn)題進(jìn)行數(shù)值模擬研究，并對(duì)燃料入口速度、空燃比等主要工藝控制參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。 研究?jī)?nèi)容：對(duì)實(shí)際生產(chǎn)工況進(jìn)行數(shù)值模擬，研究燒成帶燃料入口速度、空燃比這兩個(gè)工藝控制參數(shù)對(duì)輥道窯燒成帶內(nèi)溫度場(chǎng)均勻性的影響。 3. 3. 數(shù)學(xué)模型的建立數(shù)學(xué)模型的建立陶瓷制品在輥道窯燒成帶中的燒制過(guò)程十分復(fù)雜，采用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)手段研究較為困難。采用FLUENT數(shù)值模擬軟件對(duì)輥道窯燒成內(nèi)的溫度場(chǎng)和流場(chǎng)變化情況進(jìn)行研究是目前該研究領(lǐng)域的常

3、用手段。圖4-1 燒成帶結(jié)構(gòu)尺寸圖 3. 3. 數(shù)學(xué)模型的建立數(shù)學(xué)模型的建立本研究對(duì)陶瓷輥道窯進(jìn)行了一定的簡(jiǎn)化與假設(shè)，建立了輥道窯燒成帶的物理模型以及數(shù)學(xué)模型，分析了該模型的解析域，并對(duì)解析域進(jìn)行了適當(dāng)?shù)木W(wǎng)格劃分，其中網(wǎng)格數(shù)228096，網(wǎng)格最差扭曲度為0.6，網(wǎng)格質(zhì)量良好。圖4-2 網(wǎng)格劃分實(shí)圖7 3. 3. 數(shù)學(xué)模型的建立數(shù)學(xué)模型的建立輥道窯燒成帶實(shí)際工況的數(shù)值模擬使用的數(shù)學(xué)模型包含湍流模型、通用有限速率燃燒模型、P-1輻射傳熱模型，控制方程的離散化為一階迎風(fēng)格式，算法為SIMPLE算法。84. 燒成帶基準(zhǔn)工況數(shù)值模擬（1）本研究首先通過(guò)實(shí)際生產(chǎn)時(shí)的控制參數(shù)確定邊界條件，如表4-1所示。表

4、4-1 爐膛進(jìn)、出口邊界條件4. 燒成帶基準(zhǔn)工況數(shù)值模擬圖4-1 燒嘴中心X-Y截面速度矢量圖（a）和溫度等值線(xiàn)圖（b）（a）（b）（2）模型經(jīng)驗(yàn)證可靠后，對(duì)爐膛工況進(jìn)行仿真計(jì)算。選取幾個(gè)利于觀(guān)測(cè)的截面如圖4-1至4-3.4. 燒成帶基準(zhǔn)工況數(shù)值模擬（2）模型經(jīng)驗(yàn)證可靠后，對(duì)爐膛工況進(jìn)行仿真計(jì)算。選取幾個(gè)利于觀(guān)測(cè)的截面如圖4-1至4-3.圖4-2 燒嘴中心X=0.25mm截面速度矢量圖（a，c）和溫度等值線(xiàn)圖（b，d）（a）（d）（b）（c）4.燒成帶基準(zhǔn)工況數(shù)值模擬圖4-3 Y=0截面速度矢量圖（a）和溫度等值線(xiàn)圖（b）（a）（b）（2）模型經(jīng)驗(yàn)證可靠后，對(duì)爐膛工況進(jìn)行仿真計(jì)算。選取幾個(gè)利于

5、觀(guān)測(cè)的截面如圖4-1至4-3.4. 燒成帶基準(zhǔn)工況數(shù)值模擬（2）對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析，得出以下結(jié)論：1.)1.)燒嘴天然氣射流燒嘴天然氣射流火火焰最大速度為焰最大速度為10m/s10m/s, ,火焰火焰長(zhǎng)度在長(zhǎng)度在300mm-300mm-500mm500mm之間；噴嘴的之間；噴嘴的射射流流火焰受主流煙氣的火焰受主流煙氣的影響產(chǎn)生不同程度的影響產(chǎn)生不同程度的偏移偏移形成形成微小的微小的流體流體循環(huán)循環(huán)，該循環(huán)，該循環(huán)對(duì)加強(qiáng)對(duì)加強(qiáng)制品換熱有益制品換熱有益；煙氣；煙氣在窯內(nèi)的流動(dòng)時(shí)間較在窯內(nèi)的流動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)，窯內(nèi)溫度場(chǎng)均勻長(zhǎng)，窯內(nèi)溫度場(chǎng)均勻性效果好。性效果好。2 2. .) )火焰附近溫度火焰附近溫度分

6、布處于分布處于1500K-1500K-1800K1800K之間之間，輥道，輥道窯爐膛內(nèi)除煙氣出窯爐膛內(nèi)除煙氣出口附近的溫度分布口附近的溫度分布受回流影響呈現(xiàn)梯受回流影響呈現(xiàn)梯度分布外，度分布外，其余區(qū)其余區(qū)域的氣流溫度一般域的氣流溫度一般在在1200K-1400K1200K-1400K之之間間。4. 燒成帶基準(zhǔn)工況數(shù)值模擬（3）再對(duì)衛(wèi)生潔具進(jìn)行仿真計(jì)算，得出兩個(gè)衛(wèi)生潔具的表面平均溫度如表4-1.表4-1 衛(wèi)生潔具表面平均溫度4. 燒成帶基準(zhǔn)工況數(shù)值模擬（3）用過(guò)熱溫度、過(guò)冷溫度和溫度離散系數(shù)對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析得出以下結(jié)論：1.1.）在）在基準(zhǔn)工況下，該輥道窯對(duì)陶瓷制品的燒基準(zhǔn)工況下，該輥道窯對(duì)

7、陶瓷制品的燒制效果比較好。制效果比較好。2.)2.)由于受到回流的影響，陶瓷制品貳的溫度由于受到回流的影響，陶瓷制品貳的溫度均勻性要略好于陶瓷制品壹。均勻性要略好于陶瓷制品壹。，；，。5. 5. 主要工藝控制參數(shù)優(yōu)化研究主要工藝控制參數(shù)優(yōu)化研究本研究主要對(duì)燃料入口速度和空燃比進(jìn)行優(yōu)化。以衛(wèi)生潔具1為例，通過(guò)計(jì)算得到燃料入口速度和離散系數(shù)變化規(guī)律如表5-1所示。表表5-1 5-1 燃料入口速度和離散系數(shù)變化規(guī)律表燃料入口速度和離散系數(shù)變化規(guī)律表5. 5. 主要工藝控制參數(shù)優(yōu)化研究主要工藝控制參數(shù)優(yōu)化研究得到空燃比和離散系數(shù)變化規(guī)律如表5-2所示。表表5-2 5-2 空燃比和離散系數(shù)速度變化規(guī)律表

8、空燃比和離散系數(shù)速度變化規(guī)律表 5. 5. 主要工藝控制參數(shù)優(yōu)化研究主要工藝控制參數(shù)優(yōu)化研究由表5-1和表5-2可以得出結(jié)論：1.）天然氣以然氣以4.5m/s4.5m/s的速度噴入爐窯內(nèi)，可使燒成帶的速度噴入爐窯內(nèi)，可使燒成帶內(nèi)溫度分布均勻性處于實(shí)驗(yàn)?zāi)M條件下最佳狀態(tài)。內(nèi)溫度分布均勻性處于實(shí)驗(yàn)?zāi)M條件下最佳狀態(tài)。2.）天然氣、空氣入口速度比值（即空燃比）設(shè)定為天然氣、空氣入口速度比值（即空燃比）設(shè)定為3.213.21時(shí)，燒成帶內(nèi)溫度場(chǎng)均勻性達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)M條件時(shí)，燒成帶內(nèi)溫度場(chǎng)均勻性達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)M條件下的最佳狀態(tài)。下的最佳狀態(tài)。6. 6. 結(jié)論與建議結(jié)論與建議（1）基準(zhǔn)工況下，該輥道窯對(duì)陶瓷制品的燒

9、制效果比基準(zhǔn)工況下，該輥道窯對(duì)陶瓷制品的燒制效果比較好較好，窯內(nèi)窯內(nèi)溫度場(chǎng)均勻性效果溫度場(chǎng)均勻性效果較較好好。結(jié)論（2）由于受到回流的影響，由于受到回流的影響，陶瓷制品陶瓷制品2 2的溫度均勻性要的溫度均勻性要略好于陶瓷制品略好于陶瓷制品1 1。（3）針對(duì)燃料入口速度和空燃比兩個(gè)控制工藝參數(shù)針對(duì)燃料入口速度和空燃比兩個(gè)控制工藝參數(shù)進(jìn)行進(jìn)行優(yōu)化，發(fā)現(xiàn)天然氣優(yōu)化，發(fā)現(xiàn)天然氣以以4.5m/s4.5m/s的速度的速度噴入爐窯內(nèi)，可使燒噴入爐窯內(nèi)，可使燒成帶內(nèi)溫度分布均勻性處于實(shí)驗(yàn)?zāi)M條件下最佳狀態(tài)。成帶內(nèi)溫度分布均勻性處于實(shí)驗(yàn)?zāi)M條件下最佳狀態(tài)。天然氣、空氣入口速度比值（即空燃比）設(shè)定為天然氣、空氣入口速度比值（即空燃比）設(shè)定為3.213.21時(shí)，時(shí)，燒成帶內(nèi)溫度場(chǎng)均勻性達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)M條件下的最佳狀態(tài)。燒成帶內(nèi)溫度場(chǎng)均勻性達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)M條件下的最佳狀態(tài)。6. 6. 結(jié)論與建議結(jié)論