環(huán)冷機冷卻過程數(shù)值仿真與優(yōu)化.pdf

1、環(huán)冷機是鋼鐵燒結(jié)生產(chǎn)的重要設(shè)備,但一直以來對環(huán)冷機的熱工過程缺乏系統(tǒng)研究和分析,以致對該系統(tǒng)的操作和改進主要依靠經(jīng)驗,缺乏相應(yīng)的理論指導(dǎo)。因此,依據(jù)實際生產(chǎn)設(shè)備,建立并求解環(huán)冷機冷卻過程的物理數(shù)學(xué)仿真模型,深入探索環(huán)冷機內(nèi)的熱工過程,獲得環(huán)冷機的最優(yōu)運行參數(shù)成為亟待解決的新課題。
　　 本研究以國內(nèi)某鋼鐵廠環(huán)冷機為研究對象,以計算流體力學(xué)軟件FLUENT6.3為平臺,針對環(huán)冷機換熱的特點,建立了環(huán)冷機換熱過程求解的數(shù)學(xué)模型。采用

2、結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格對計算區(qū)域進行離散,選用標準的k-ε雙方程模型模擬環(huán)冷機內(nèi)氣體的流動,采用用戶自定義函數(shù)的UDS構(gòu)建多孔介質(zhì)局部非熱力學(xué)平衡的能量雙方程模型,模擬燒結(jié)礦與空氣間的換熱;以提高環(huán)冷機的余熱回收利用量為目標,通過正交試驗的方法對影響環(huán)冷機換熱過程的五個參數(shù)進行了優(yōu)化,得到了最優(yōu)運行參數(shù)組合。
　　 本論文的主要結(jié)論有:
　　 1)得到了環(huán)冷機內(nèi)燒結(jié)礦和空氣的溫度分布:隨著高度的增加,空氣和燒結(jié)礦的溫度均逐漸升高,同

3、一高度截面上的溫差不大;
　　 2)對模型計算結(jié)果與現(xiàn)場測試結(jié)果進行了比較,分析了誤差及誤差產(chǎn)生的原因,環(huán)冷機出口空氣溫度的數(shù)值仿真結(jié)果與現(xiàn)場測試結(jié)果的最大誤差小于10％,從而驗證了模型的正確性;
　　 3)通過對影響環(huán)冷機冷卻過程的5個主要參數(shù)進行研究,研究表明在5～7.65m·s-1圍內(nèi),增大進口風速,增加了余熱的利用量,但降低了余熱利用區(qū)出口空氣的溫度;在1.4～1.8m范圍內(nèi),增加料層高度、在0.025～0.04

4、m范圍內(nèi),減小燒結(jié)礦的粒徑及在0.35～0.5范圍內(nèi),減小孔隙率,均能提高余熱的利用量及余熱利用區(qū)出口空氣的溫度;在404～434K范圍內(nèi),提高余熱利用區(qū)進口風溫,能提高余熱利用區(qū)出口空氣的溫度,但減少了余熱的利用量;
　　 4)利用正交實驗法,對料層高度、燒結(jié)礦粒徑、進口風速、余熱利用區(qū)進口風溫、孔隙率進行了優(yōu)化分析,這5個參數(shù)對實驗結(jié)果的影響程度依主次分別為燒結(jié)礦粒徑,進口風速,料層高度,孔隙率,余熱利用區(qū)進口風溫;環(huán)冷機運