水泥篦冷机高温渗流换热规律及温度预测模型研究
[Abstract]:Cement grate cooler is the key equipment for cooling high temperature cement clinker and recovering heat in cement production line. Its heat transfer efficiency directly affects clinker quality and cement production energy consumption. Therefore, it is of great theoretical significance and social value to study the gas-solid heat transfer mechanism and temperature prediction model of high temperature clinker layer in grate cooler, which is of great theoretical significance and social value for steady operation of grate cooler, improvement of heat recovery efficiency, reduction of energy consumption in clinker production and reduction of tail gas emission. In view of the limitation of the research on gas-solid heat transfer of grate cooler at present, a non-steady heat transfer model of grate cooler considering the effect of heat radiation between high temperature clinker particles is established, and the corresponding fluid-heat coupling algorithm is proposed. The percolation heat transfer law of high temperature cement clinker under non-uniform distribution of clinker granular layer is given. On this basis, a double parallel double hidden layer fast learning machine (Double Parallel and Double Hidden Layers Fast Learning Machine,DDFLM) is proposed, and a hybrid temperature prediction model of grate cooler is established, which combines the heat transfer mechanism of high temperature seepage flow and DDFLM. The specific research work is as follows: firstly, the theory of percolation heat transfer in porous media is introduced into the heat transfer study of cement clinker layer, and the distribution of particle diameter and porosity in the layer is given through experiments. In the study of radiative heat transfer of clinker particles, the high-temperature cement clinker particles are equivalent to optical thick medium, and the heat transfer coefficient between particles under the combined action of heat conduction and heat radiation is deduced. Based on the nonlinear Darcy's law and the local non-thermal equilibrium theory, a one-dimensional and two-dimensional heat transfer model of unsteady high temperature percolation of grate cooler considering the radiation heat transfer effect between stacked particles is established. Secondly, based on the finite difference method, the solution region and mathematical model are discretized respectively for the one-dimensional model and the two-dimensional model, and the fluid-heat coupling algorithm for each dimension is established. The fluid-heat coupling solution of the unsteady high temperature percolation heat transfer model of grate cooler is completed. The gas-solid temperature distribution of heterogeneous high-temperature cement clinker is given, and the correctness of the established model and the proposed algorithm is verified. The effects of particle characteristics and main working parameters of grate cooler on the cooling process of high temperature clinker were studied by numerical simulation, and the seepage heat transfer law of heterogeneous high temperature cement clinker layer of grate cooler was obtained. Thirdly, in order to overcome the error caused by the unsteady heat transfer model of high temperature seepage to the temperature prediction of grate cooler, a double-parallel double-hidden layer fast learning machine is proposed based on the over-limited learning machine. The validity of the proposed DDFLM neural network is tested by a typical regression problem, and the error identification of the unsteady high temperature seepage heat transfer model is studied based on DDFLM. DDFLM is used as the estimator of the error of the unsteady high temperature seepage heat transfer model. The mixing temperature prediction model of grate cooler combined with high temperature percolation mechanism and DDFLM was established. Finally, based on the actual production data of grate cooler and the cooling test platform of high temperature clinker, the prediction experiment of temperature at the test point inside the grate cooler and the prediction experiment of clinker temperature by forced air cooling of high temperature cement clinker accumulator are carried out, respectively. The feasibility of combining the heat transfer mechanism of high temperature percolation with the mixed temperature prediction model of DDFLM for the temperature prediction of test points in grate cooler and the direct prediction of material layer temperature is verified in this paper.
【学位授予单位】:燕山大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TQ172.622.4
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,本文编号:2418189
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