中国明代葫芦窑结构研究及数值模拟

发布时间：2020-05-05 17:09

【摘要】：陶瓷的发展与窑炉的革新是分不开的,两者相辅相成,相互促进。中国明代景德镇陶瓷的飞跃发展,除了制瓷工艺的不断改进,当时烧制陶瓷所使用的葫芦窑也起着不可替代的作用,中国明代葫芦窑窑炉结构的产生并不是凭空而来的,每一种窑炉结构的形成都凝聚了无数劳动人民的智慧与努力。因此,开展对葫芦窑结构的研究,一方面促进对古代窑炉的研究发展,另一方面也可以帮助了解窑炉结构与陶瓷共同发展的关系。本文以中国明代葫芦窑为研究对象,通过对复建复烧的实体葫芦窑结构尺寸、窑内最高烧制温度、各处气体流速等的测量,确定部分相关参数,采用合理运算和推论,运用FLUENT数值模拟软件对葫芦窑窑体结构对窑内温度场与流场的影响进行数值模拟研究;在上述葫芦窑结构研究基础上,对明代葫芦窑到清代景德镇窑结构演变的三种结构物理模型进行数值模拟研究,从科学研究及历史发展角度验证葫芦窑至景德镇窑结构演变的科学性及合理性。可得出如下主要结论:1.葫芦窑最高烧制温度可达到1330℃;2.对于相当适合小产量生产的1#葫芦窑模型,窑内空间较小,烧成制度易调节,火焰容易充满全窑,窑内烧成温度处于1520K~1600K之间,上下最大温差40K,前后最大温差60K,且前后室之间的束腰口结构,既能保证前室温度的稳定,又能促进后室炉膛内火焰的合理流动,提高窑内温度分布的均匀性;3.葫芦窑腰部束腰口结构有利于1#小窑室窑炉窑内温度的均匀,而会造成2#大窑室窑炉窑内温度的不均匀,2#葫芦窑模型窑内温度主要处在1440K~1580K之间,上下温差达到120K,前后温差达到140K,满足不了窑内制品烧成质量的要求,也就说明葫芦窑的窑体结构不能太大;4.葫芦窑腰部束腰口结构的消失,使窑炉从2#半倒焰式窑炉演变成了3#平焰式景德镇窑,促进了葫芦窑进一步向前发展;3#窑炉模型窑内烧成温度处在1500K~1580K之间,上下最大温差在100K,前后最大温差120K。3#模型窑内平焰式流动有利于在窑内产生一定温度梯度变化的区域,使陶瓷烧制品种种类增多,产量增大,且窑炉的砌筑、维护也更加方便、简捷;5.两种景德镇地区特有的窑炉——葫芦窑到景德镇窑的结构优化演变,不仅是一代代窑工们智慧的结晶,也是景德镇劳动人民对世界陶瓷窑炉的贡献;
【图文】：

葫芦,砌筑

第二章葫芦窑结构及装烧工艺2.1 葫芦窑的结构简介葫芦窑为景德镇特有的瓷窑，因其外形似葫芦而得名，又称“束腰窑”。窑体因腰部束腰口结构分为一大一小前后两个窑室，前室高而后室低，窑门前端有火膛和灰坑，窑尾部建有一方形烟囱。由于火焰在窑内前进方向的特点，故又被称之为半倒焰窑。葫芦窑是在龙窑的结构基础上，吸收了一些馒头窑的结构特点发展而来的。和龙窑结构相比，葫芦窑窑身大大缩短且窑尾烟囱的建立，使葫芦窑窑内温度和气氛制度更容易控制调节。葫芦窑燃烧的燃料是当地的松杂柴（枝），燃烧时火焰由火膛进入窑内，，从前室流入后室呈半倒焰式流动，窑室断面前大后小有利于窑压的稳定，这种窑比较适合南方丘陵地形。明代葫芦窑束腰口结构的出现，将葫芦窑窑体空间分成了前后两个窑室，不仅有利于窑内前室温度的稳定，也有利于促进窑内后室火焰的合理流动。葫芦窑窑顶两侧分别设有掷柴观火孔，在烧成时既有利于上下、前后温度和气氛的调节，又具有排湿、冷却和观察的作用[8]。

葫芦,结构模型,窑室,窑顶

图 2.2 葫芦窑结构模型图Fig.2.2 Structure model of gourd kiln1）窑室：是指在窑内部放置匣钵坯体的穴室，也称为穴室，按位置顺序室和后室等。由窑顶、窑墙、窑底砌筑而成；2）窑顶：窑炉的顶部结构，使窑炉构成一个封闭的空间称为窑室，把窑窑内，来控制引导窑室火焰的流动，大大促进了烧成技术的进步，窑顶一结构；3）窑墙：也叫窑壁，主要用于支撑窑顶构成窑室，又能提高窑体保温性4）窑底：窑炉底部，也称窑床或窑台。主要用于合理摆放待烧的坯体与5）窑门：用于窑工向窑内装置摆放坯体或烧成后取出产品而留的门，而会把窑门堵起来，只留个小孔作为往窑内投燃料的投柴孔；6）火膛：投入木柴燃料进行燃烧的穴室，也称为燃烧室，它是在满好窑置的结构；7）灰坑：位于火膛和炉栅的下部，主要是用于收集火膛内木柴充分燃烧
【学位授予单位】：景德镇陶瓷大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ174.653

【参考文献】