新型节能卫生洁具辊道窑内温度均匀性优化研究

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本文以48m新型卫生洁具辊道窑为研究对象,针对窑内卫生洁具在烧成过程中的温度均匀性问题进行了计算机数值模拟研究,并对影响其温度均匀性的结构参数烧嘴倾角、烧嘴间距和操作参数空燃比进行了优化,得到了最佳优化参数。本文主要的研究内容和结论有:(1)分析了卫生洁具辊道窑烧成带的主要结构特点和技术特点,对辊道窑系统进行了热平衡计算分析,结果显示:燃料的燃烧热占到了热量收入的99.6%,卫生洁具辊道窑的热效率为54.2%,相比于隧道窑有了明显提升,表面散热、冷却带抽出热风、烟气带走的显热占到了总热量的66.78%。提升卫生洁具辊道窑热能利用率的主要措施有:在保证完全燃烧的情况下降低空燃比来减小空气过剩系数,改进炉窑结构以减少散热和加大余热利用等。(2)通过对卫生洁具辊道窑烧成带原型进行合理的简化和假设建立其物理模型,采用Realizable k-ε湍流模型、PDF燃烧反应模型、DO辐射模型构建了辊道窑仿真数学模型,分析了物理模型的解析域,并对解析域进行网格划分,实现了卫生洁具辊道窑的稳态数值模拟。(3)通过对基准工况进行数值模拟,分析了其流场和温度场,结果显示:烧嘴砖出口处火焰最大喷出速度为41m/s,相邻的两对喷嘴射出的主流体之间形成了一个微小的流体循环,这种循环气流能增强各股射流流体之间的混合,有利于制品换热;窑内辊下温度均匀性要优于辊上温度均匀性;卫生洁具A的上下表面平均温差为11K,洁具表面最高温度为1465K,最低温度为1435K,最高温度与最低温度差为30K;卫生洁具B的上下表面平均温差为9K,洁具表面最高温度为1466K,最低温度为1439K,最高温度与最低温度差为27K。(4)利用温度离散系数为优化指标,对烧嘴倾角、烧嘴间距及空燃比进行了单因素分析,根据各因素与温度离散系数之间的关系图,得出各因素的最优区间。采用正交试验方法得出了其最优化参数组合为:烧嘴倾角10。、烧嘴间距470mm、空燃比12;各因素对温度均匀性的影响顺序为:烧嘴倾角最大(50%)、烧嘴间距次之(28%),空燃比影响最弱(22%)。优化工况与实际工况相比温度均匀性提高了25%。图22幅,表16个,参考文献63篇。
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