回轉(zhuǎn)窯內(nèi)傳熱模型的建立及數(shù)值分析.pdf

1、回轉(zhuǎn)窯廣泛應(yīng)用于眾多行業(yè)中，是具有燃料燃燒，物質(zhì)輸送與煅燒，廢物降解等多種功能的大型換熱設(shè)備。回轉(zhuǎn)窯可對固體物料進行物理和化學處理，具有容積大、混合反應(yīng)率高、應(yīng)用廣等優(yōu)點，但熱效率較低。為提高回轉(zhuǎn)窯熱效率和能源利用率，對其進行窯內(nèi)傳熱模型的分析和窯外溫度分布的實驗探究具有重要的意義。在回轉(zhuǎn)窯中，水泥的煅燒過程是一個集煙氣流動、物料運動、物料反應(yīng)、傳熱和燃燒為一體的復(fù)雜過程。本文通過建立一維和三維數(shù)值分析模型與實驗探究相結(jié)合的方法，對回轉(zhuǎn)

2、窯的溫度分布特性進行了探究。其主要工作如下:
　　1.設(shè)計實驗方案，對回轉(zhuǎn)窯外壁面溫度分布特點和內(nèi)壁窯皮掛壁情況進行了實驗探究;在熱平衡物料成分測試結(jié)果的基礎(chǔ)上，量化計算得到了物料在不同反應(yīng)過程中反應(yīng)吸熱量和放熱量。
　　2.綜合考慮了煙氣流動和物料運動特點，選用了合理適用的傳熱系數(shù)計算方程;考慮到物料相變所產(chǎn)生的窯皮對傳熱過程的影響以及物料不同反應(yīng)過程所吸收和釋放的熱量，對窯內(nèi)傳熱過程進行了理論分析;通過合理的假設(shè)，建立了

3、水泥回轉(zhuǎn)窯軸向一維傳熱模型，對窯內(nèi)煙氣、物料、內(nèi)壁的軸向溫度分布進行了預(yù)測，得到了回轉(zhuǎn)窯溫度分布特性數(shù)值分析結(jié)果和窯內(nèi)窯皮厚度的軸向分布結(jié)果。
　　3.通過將上述窯皮厚度的計算結(jié)果和窯皮導(dǎo)熱率折算成壁面熱阻，將物料反應(yīng)熱折算為額外的熱流密度，設(shè)置相應(yīng)的壁面邊界條件，采用1∶1比例構(gòu)建了回轉(zhuǎn)窯三維CFD模型。通過對模型進行合理的簡化假設(shè)，設(shè)置合理的湍流模型、熱輻射模型和燃燒模型，得到了回轉(zhuǎn)窯三維模型的軸向溫度分布結(jié)果，并與一維模型的