超宽体辊道窑烧成带平顶与半圆拱顶结构分析.pdf

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1、生产与应用超宽体辊道窑烧成带平顶与半圆拱顶结构分析程婧，冯青，黄启锋，潘小勇(景德镇陶瓷学院材料科学与工程学院，景德镇555001)摘要：通过CFD软件fluen~对超宽提辊道窑烧成带的平顶及半圆拱顶结构的气体温度场和流场进行模拟和分析。关键词：超宽体辊道窑；平顶；半圆拱顶；数值模拟中图分类号：TQ174．6+53．4文献标志码：A文章编号：1001-9642(2013)06—0040—04AnalysisontheStructureofSuperWideBodyRollerKilnwithaflattopandSemicircularV

2、aultsCHENGJing，FENGOingHUANGOifengPANXiaoyong，，fSchoolofMaterialsScienceandEngineeringJingdezhenCeramicInstitute，Jingdezhen333001JAbstract：Inthispaper，theCFDsoftwarefluentthesuperwidementionrollerkilnfiringwithaflattopandroundarchesstructureofthegastemperaturefieldandflow

3、fieldsimulationandanalysis．Keywords：extra-widebodyrollerkiln；flat-topped}roundarcheslnumericalsimulatio0引言表1窑体烧成带主要尺寸(单位：mm)f辊上高辊下高宽度f长度我国的陶瓷工业历史悠久，葫芦窑、馒头窑、龙窑平顶14604603000l2200等陶瓷窑炉都闻名于世，而辊道窑则广泛应用于建筑Et拱顶l7804603000I2200用陶瓷中。近年来我国对节能减排工作有了更高的目标和要求，“节能、降耗、减排、环保”成为了陶瓷行业研究的新热

4、点。超宽体辊道窑作为一种新型窑炉正好满足现今陶瓷市场的需求。它相对于传统辊道窑而言，具有单位能耗低、生产效率高和土地利用效率高等特点，尤黠其节能环保优势比较明显，有效地解决了当前我国建筑陶瓷产业产量大、单位能耗较高等一系列的难题。然而选择怎样的窑顶结构对提高窑炉产量也有着极其重要的影响，合理的窑顶结构不仅能提高传热效率而且还能减小热损失[11。本文采用数值模拟的方法，建立超宽体辊道窑的实体模型，利用gambit分别对烧成带的半圆拱顶和平顶进行网格划分并对其影响进行分析。1物理模型和模型网格羹1．1模型简化和建立本次模拟主要是对超宽体辊道窑

5、烧成带半圆拱顶[2】和平顶进行模拟研究。其主要尺寸如表l所示，半圆拱图2平顶结构模型图顶结构模型如图2，平顶结构模型如图3。为了方便计算且保证模拟结果可靠，我们对宽体辊道窑烧成带进行简化和假设[31：(1)由于烧成带中气体流动特征基本相似，我们只选取超宽提辊道窑烧成带中的两小节进行计算分析。收稿日期：2015—01～14(2)挡火墙和挡火板设在烧成带两节交接处；砖坯E-mail：2857~2657@qq．corn距窑墙两侧距离按经验值取250mm；烧嘴砖通道长度取2013年第6期中国陶瓷220mm；烧嘴端面直径取70mm。Ot+Ox,=杀

6、0xL●~k)，o0xjJ+呻●e(3)窑内烟气流动为准定常湍流，视热传递为稳态传热。烟气密度变化忽略不计。++孚(4)把烧嘴砖简化成圆柱形。在模型的网格生成中考虑到烧嘴砖及烧成带内的流式中：湍动能产生项：动特点，所以采用六面体为网格单元，并且用结构化和非结构化网格结合的方式将计算区域分为窑体和烧嘴部Gk：(+)EY分，窑体采用结构化网络划分，而烧嘴则采用cooper方式划分[。湍动粘度：：p譬1．2控制方程和边界条件其余系数：=1．44，C，：1．92，C．．=0．09，1．2．1控制方程1．0，1．3。本次模拟针对湍流发展很充分的湍流

7、流动建立，采1．2．2边界条件用标准模型进行模拟并应用壁面函数法。为了方便对控本次模拟采用三维稳态分离式求解器、二阶迎风格制方程进行分析求解，需建立各基本控制方程的通用形式及SIMPLE算法来求解。控制方程的松弛因子采用默式，其表达式如下：认因子。设置半圆拱顶和平顶结构边界值如表2，砖坯物理参数如表3。+v(p)=div(Fgrad~)+Sl2计算结果及分析式中：是通用变量，可以代表、、、等求经过3000多次的迭代，对半圆拱顶和平顶进行求解，解变量，r是广义扩散系数；S是广义源项。可得出超宽体辊道窑烧成带半圆拱顶结构和平顶结构在标准一5模

8、型中的和￡的运输方程分别为：同一温度和同一截面的温度分布图和速度分布图，如图3表2各边界烟气物性参数烟气温度／(K)烟气发射率速度／压力湍流强度水力直径半圆拱顶结构窑体主流烟气进口15350．