回转窑内传热及燃烧过程的数值模拟

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1、第61卷第6期化工学报V01．6lNo．62010年6月C1ESCJoumalJune2010回转窑内传热及燃烧过程的数值模拟王春华1，陈文仲2，贾冯睿‘，田远航3，刘裕3(1辽宁石油化工大学石油天然气工程学院，辽宁抚顺113001；2东北大学材料与冶金学院，辽宁沈阳110004#3沈阳远大铝业集团，辽宁沈阳110161)摘要：运用流体模拟软件Fluent和Matlab分别对碳素煅烧回转窑内气体空间和物料料层内的传热过程进行了研究，预测了窑内烟气、窑内壁和料层的温度分布。结果表明，窑内的高温区域主要集中在挥发分大量燃烧的

2、区段上；二、三次冷空气的引入均会使窑内烟气温度明显下降，但对料层温度影响不显著。将窑外壁的计算结果与其实际测试结果进行了比较，两者吻合较好，说明该模拟方法的适用性，从而为碳素回转窑的优化设计和经济运行提供了指导和依据。回转窑www.51shuinishebei.com.cn关键词：碳素回转窑；气体空间；料层；数学模型中图分类号：TF062文献标识码：A文章编号：0438—1157(2010)06—1379一06NumericalsimulationofheattransferandcOmbustionincarbonro

3、tarykilnwANGchunh岫1，CHENwe北h蚰g2。JLAFengmi1。TIANYu粕hanf，LIUY矿(1(为zzPgPo，Pef，-o￡P“，咒口刀d(妃5E≯gi7z卯一行g，Li口。笼i竹gS^iIIlt‘口【一ki乞肥，百ify，F“s^“挖113001，Lino，zi挖g，C^i雄口；2(为ZZPgPD，MafP，．i口厶口咒dM已f口ZZ“rgy，No疗．Il∞sfP，WUhi御rsity，S^P咒)『口刀g110004，L缸D咒i咒g，饶i恕n；3S^P咒粥行g‰砌AZ跏i珂“研，疗d“5

4、f删历gi雄PPri玎gD．上，fZ，瓢鲫粥行g1lOl61，L缸。甩i挖g，吼ftm)Abst憎ct：NumericalsimulationsareconductedonthegasandsolidspacesofthecarbonrotarykilnusingFluentandMatIab．Thetemperaturedistributionsforthegas，innerwallandsolidinthekilnarepredicted．Theresultsshowthatthehightemperaturereg

5、ioninthekilnisinthezonewherethevolatilesburnmassively．Theinjectionofsecondaryortertiaryaircausesobviousdropofgastemperature，butthereisnoobviouschangeofsolidtemperature．ThepredictedresultsofouterkilnwaUtemperatureagreewellwithmeasurements．Thismodelcanbeusedtoguide

6、theoptimumdesignandeconomicoperationofcarbonrotarykilns．Keywords：carbonrotarykiln；gasspace；solidbed；mathematicalmodel—L而且相互关联，对其全面过程进行综合研究是相当引丘困难的。许多学者只单～针对回转窑内物料料层或回转窑内的传热过程十分复杂，不仅传导、对气体空间进行数值模拟研究¨。1引。张志霄等⋯和马流及辐射3种热交换方式同时存在，而且还发生物爱纯等p1均对回转窑物料空间建立了传热模型，其料的输送、物料挥发

7、分析出、挥发分燃烧等多种物不同点在于所处理物料不同，各项传热系数的确定理化学反应。这些物理化学反应过程的参量众多，方法也不尽相同。Boateng等[103建立的数学模型中2009—12一07收到初稿，2010—02—10收到修改稿。Re傀iv卸da恤：2009—12—07．联系人及第一作者：王春华(1981一)，女，博士，讲师。‰p佃m螋auth叫：WANGChunhua，chunhua07@基金项目：国家科技支撵计划项目(2006BABl2804)。yahoo．com．cnFo蛐dati佃item：Ⅻpportedby

8、theNatiomlKeyP厕ect0fSdentifica耐khIlicalsllppo而ngofCKna(2006BABl2804)．Program·】38D·化工学报第61卷认为料层在滚落状态下，物料活动层内发生的传热一个位置的送风口向窑内送风。这样，送风位置相有传导与对流。Dhanjal等Ⅲ1的传热仅为辐射传