隧道窑制品加热过程的研究(15)

东北大学硕士学位论文第二章隧道窑制品传热数学模型

第二章隧道窑制品传热数学模型

本章的主要内容是建立隧道窑内制品的非稳态传热模型，包括燃烧计算、制品传热模型、物质平衡和热平衡几个部分。

２．１隧道窑窑内的物理过程

本文所建立数学模型主要内容是模拟制品在隧道窑内焙烧的过程，得出制品沿窑的轴向（窑车运动方向）运行时制品内部及表面每一节点温度，同时要求计算出制品和窑车在窑内某一车位的蓄热量，更为复杂的是要计算燃耗及其变化。

根据模型的内容和对结果的要求，可以得到模型中要考虑的主要物理过程：

（１）燃烧过程。

（２）窑内气体的流动过程。冷却空气加上由燃烧产生的烟气和漏缝不连续的漏入汇合成复杂的混合气流，由于浮力的作用更加进一步复杂化。

（３）气体泄漏。冷空气的漏入和烧成带烟气的溢出。

（４）火焰、窑内气体、制品、窑车以及窑墙之间的热传递。窑内气体对制品的热传递主要方式为对流传热，但是窑内的辐射换热也是非常重要的传热方式，不能忽略；制品内部加热或冷却过程是非常明显的非稳态导热过程。

（５）通过窑墙和支撑结构的热损失，窑车底部的散热。

（６）虽然从热工上来说隧道窑是连续工作的，但制品的推进是间歇性的。

本文中不对在烧成带的燃烧过程和窑内气体的传散热过程进行模拟。虽然燃烧过程和窑内气体的传散热过程是隧道窑焙烧制品的基础，但是由于本文的模拟是建立在隧道窑实际生产数据的基础上，烟气的温度、压力可以在从初始数据中直接得到，这样就无需考虑窑内气体模型中气体问相互传热问题，只要对窑内气体的温度分布做出设定就能满足模拟的要求，同样的对于燃烧过程也只需要对燃料燃烧产生的烟气量做出计算就可以了。

对于隧道窑这样复杂的热工设备，在当前理论水平和计算机技术条件下，根本不可能无假设模拟，所以本文中模型建立的关键在于适当选择假设条件。虽然引入了近似元，但是仍然可以在对操作人员很有价值的精确程度基础上对设备操作参数进行预定，与计算机结合对隧道窑进行优化控制。