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《輥道窯不同窯頂結(jié)構(gòu)下氣體流場與溫度場的數(shù)值模擬》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、中國陶瓷工業(yè)CHINACERAMICINDUSTRY2012年6月第19卷第3期Jun.2012Vol.19,No.3文章編號：1006-2874（2012）03-0010-05輥道窯不同窯頂結(jié)構(gòu)下氣體流場與溫度場的數(shù)值模擬孟漢堃蔣方樂（景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院，江西景德鎮(zhèn)333001）摘要利用CFD軟件Fluent對不同窯頂結(jié)構(gòu)的輥道窯氣體流場和溫度場進行數(shù)值模擬，研究了不同窯頂結(jié)構(gòu)下窯內(nèi)氣體流場和溫度場的分布，分析了不同窯頂結(jié)構(gòu)對流場和溫度場的影響。關(guān)鍵詞輥道窯；不同窯頂結(jié)構(gòu)；數(shù)值模擬中圖分類號：TQ174.6+5文獻標(biāo)識碼：A0前言1.1物理模型本文以某廠拱頂結(jié)構(gòu)的輥道窯為研究對象，并相對應(yīng)的
2、建平頂結(jié)構(gòu)的輥道窯模型，如圖1和圖2?？紤]到數(shù)值模擬的輥道窯是目前陶瓷行業(yè)的主要燒成設(shè)備，其窯內(nèi)溫度場計算量以及現(xiàn)有計算機資源的限制，故只選取輥道窯部分窯均勻，窯內(nèi)傳熱速率與傳熱效率大，保證了快燒的實現(xiàn)，而快體作為模擬對象，其主要尺寸如表1，并對模型進行以下簡燒又保證了產(chǎn)量，降低了能耗，是當(dāng)前陶瓷工業(yè)中優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、[1]化：磚坯距兩側(cè)窯墻的距離按經(jīng)驗取200mm；擋火板與擋火低消耗的先進窯型。輥道窯采用什么樣的窯頂結(jié)構(gòu)形式，已[2,3]墻設(shè)置在兩節(jié)模型中間；燒嘴通道長度和端面直徑分別取有學(xué)者也進行了一系列的研究和分析。它不僅會影響窯爐230mm和80mm。的造價及窯內(nèi)溫度的均勻性，而且還影
3、響熱利用率。為此研究簡化后的計算模型結(jié)構(gòu)相對簡單和規(guī)整，采用六面體單和探討輥道窯的拱頂和平頂結(jié)構(gòu)，對進一步提高窯爐的產(chǎn)量，元進行網(wǎng)格劃分，窯內(nèi)結(jié)構(gòu)采用結(jié)構(gòu)六面體網(wǎng)格，而燒嘴磚通增加企業(yè)的經(jīng)濟效益有著重要的意義。道空間采用非結(jié)構(gòu)六面體網(wǎng)格，且生成網(wǎng)格質(zhì)量很好。網(wǎng)格結(jié)隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，在對輥道窯的研究中，數(shù)值模構(gòu)如圖3。擬是一種具有高速度運算能力的模擬手段，它具有研究成本1.2數(shù)學(xué)模型低，周期短的特點，并能得到完整的數(shù)據(jù)，不再受實驗儀器和1.2.1控制方程研究方法的限制。本文以輥道窯窯頂結(jié)構(gòu)為研究對象，結(jié)合傳本文模型為輥道窯燒成帶其中兩節(jié)以及預(yù)熱帶700℃和熱學(xué)、流體力學(xué)和溫度場理論等知
4、識，借助Fluent流體力學(xué)模400℃左右各取兩節(jié)，窯內(nèi)氣體流動主要為湍流流動，選用標(biāo)擬軟件，建立陶瓷輥道窯的窯體模型，對溫度場及流場進行數(shù)準(zhǔn)K-湍流模型進行湍流計算模型；燒成帶窯內(nèi)傳熱方式主值模擬，為生產(chǎn)實踐及以后的計算機自動控制系統(tǒng)提供有效要為輻射傳熱，選擇P-1輻射模型進行輻射計算。由于400℃的理論基礎(chǔ)。左右時主要傳熱方式為對流換熱，該模型忽略輻射傳熱。數(shù)學(xué)模型中可用一個通用方程來描述連續(xù)、動量和能量1物理模型與數(shù)學(xué)模型方程，即：圖1拱頂結(jié)構(gòu)模型圖圖2平頂結(jié)構(gòu)模型圖Fig.1ModelofrollerkilnwitharchroofFig.2Modelofrollerkilnwit
5、hflatroof收稿日期：2012-04-082012年第3期中中國陶瓷工業(yè)國陶瓷工業(yè)11表1窯體燒成帶主要尺寸Tab.1Maindimensionsofthekiln'sfiringzone單位：mm模型輥上高(最高）輥下高長度寬度平頂45055022003100拱頂450～75055022003100速度進口壓力出口內(nèi)部面內(nèi)部區(qū)域內(nèi)部區(qū)域速度進口墻速度進口圖3模型局部網(wǎng)格圖4邊界名稱Fig.3LocalmeshofthemodelFig.4Namesofboundaries表2各邊界物理參數(shù)Tab.2Thephysicalparametersoneachboundary平頂結(jié)構(gòu)煙氣溫
6、度湍流強度水力直徑煙氣發(fā)射率速度/壓力燒嘴磚通道煙氣進口1595K10%0.08m0.18100m/s窯體主流煙氣進口1510k5%1.51m0.180.2m/s窯體主流煙氣出口1500K5%1.51m0.181Pa拱頂結(jié)構(gòu)煙氣溫度湍流強度水力直徑煙氣發(fā)射率速度/壓力燒嘴磚通道煙氣進口1595K10%0.08m0.22100m/s窯體主流煙氣進口1510k5%1.8m0.220.2m/s窯體主流煙氣出口1500K5%1.8m0.221Pa墜(墜Φ)1.2.2邊界條件+div(ρUΦ)=div(ΓgradΦ)=S墜TΦΦ以平頂結(jié)構(gòu)模型為例進行邊界條件的設(shè)置，邊界的物理k方程：模型如圖4所示。
7、各邊界的物理參數(shù)如表2。煙氣物性參數(shù)取墜(ρUK)=墜[μt墜K]+G-ρ值如表3。墜i墜xσ墜kkxiikxi1.2.3數(shù)值解法ε方程：數(shù)值計算方法采用分離求解法，能量方程，采用二階方程2墜(ρUε)=墜[μt墜ε]+CεG-Cρε式，采用SIMPLE算法進行求解，各控制方程的松弛因子采用墜i墜xσ墜1KK2Kxiiεxi默認(rèn)因子，對方程迭代求解直至最后收斂。P-1輻射方程：4-塄qr=aG-4aσT2數(shù)值模擬結(jié)果與分
