基于多孔介质模型的篦冷机内部换热分析及优化

发布时间：2017-08-06 17:06

  本文关键词：基于多孔介质模型的篦冷机内部换热分析及优化

  更多相关文章： 篦冷机 换热 多孔介质模型 数值模拟 正交实验

【摘要】：近现代以来,能源问题一直是全球关注的焦点,特别是在我国大力提倡“节能减排、低碳发展”之后,国内也开始对各行各业施行了新的政策。针对那些传统的高能耗高污染行业,推行了更严格的能源回收和污染排放的标准。作为高能耗高污染的水泥行业,有必要进行相应的节能改造,以达到节约能源净化环境的目的。篦冷机作为水泥生产线上重要的能量回收设备,是其中的重中之重。然而在过去的很长一段时间内,人们对篦冷机的了解仅仅局限于实际生产经验,缺乏对篦冷机内部能量回收的系统研究。因此有必要根据篦冷机的真实尺寸建立篦冷机模型,运用计算机软件对篦冷机内部换热过程进行仿真模拟,以探究篦冷机内部真实的换热规律,从而为篦冷机的技术改造提供参考。本文选取了目前典型的3000 t/d水泥生产线,结合篦冷机的生产工艺特点,建立篦冷机二维仿真模型,选取了相应的物理模型,建立了相关的数学模型,重点分析了多孔介质模型的设置及相关参数的计算过程。本文以商业CFD软件Fluent为平台,采用动网格的技术,得到了篦冷机数值模拟的结果,研究了水泥熟料与冷却空气之间的换热过程,模拟并分析了篦冷机内部的温度分布及速度分布,通过对模拟结果进行分析,从而验证了该模型的正确性。在此基础之上,本文还研究并分析了水泥熟料孔隙率、熟料平均粒径、熟料料层厚度、冷却空气风速以及篦床的推进速度等五个主要的热工参数的改变对篦冷机内部换热的影响,揭示了这些参数对各出风口空气温度的影响规律。最后运用正交实验法对篦冷机多参数进行优化,得出相应参数的最佳运行数值。从而有针对地在实际运行中进行一定的设置,为篦冷机的设计和运行提供一定的指导价值。
【关键词】：篦冷机 换热 多孔介质模型 数值模拟 正交实验
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ172.622.4
【目录】：

• 摘要8-9
• ABSTRACT9-11
• 第一章 绪论11-21
• 1.1 课题研究的背景及意义11-12
• 1.2 水泥熟料冷却机的发展12-16
• 1.2.1 熟料冷却机的功能及评价标准13-15
• 1.2.2 冷却机和篦式冷却机的发展15-16
• 1.3 篦式冷却机的研究现状16-18
• 1.4 本文主要研究内容18-21
• 第二章 篦冷机实验研究21-31
• 2.1 实验内容及实验平台的布置21-23
• 2.1.1 实验内容21
• 2.1.2 实验平台的布置21-23
• 2.2 实验仪器及方法23-26
• 2.2.1 实验仪器23-25
• 2.2.2 实验方法25-26
• 2.3 实验测定的结果26-28
• 2.4 误差分析28-29
• 2.5 本章小结29-31
• 第三章 篦冷机的数值模拟31-49
• 3.1 篦冷机几何模型的建立及网格划分31-33
• 3.1.1 篦冷机的几何模型31-32
• 3.1.2 网格划分32-33
• 3.2 基本控制方程33-34
• 3.3 k-ε双方程模型34-35
• 3.4 多孔介质模型35-38
• 3.5 计算模型及边界条件38-40
• 3.5.1 计算模型38-39
• 3.5.2 边界条件39-40
• 3.6 网格独立性验证40-41
• 3.7 数值模拟的结果及分析41-46
• 3.7.1 篦冷机内部温度分析41-44
• 3.7.2 篦冷机内部速度分析44-45
• 3.7.3 篦冷机内部压力分析45-46
• 3.8 本章小结46-49
• 第四章 单一热工参数对篦冷机换热的影响49-75
• 4.1 熟料孔隙率对篦冷机换热的影响50-54
• 4.2 熟料平均粒径对篦冷机换热的影响54-60
• 4.3 料层厚度对篦冷机换热的影响60-64
• 4.4 冷却空气速度对篦冷机换热的影响64-68
• 4.5 篦床推进速度对篦冷机换热的影响68-73
• 4.6 本章小结73-75
• 第五章 篦冷机的多参数优化分析75-83
• 5.1 多参数的数值模拟结果及分析75-76
• 5.2 优化分析方法76-77
• 5.3 交实验表77-78
• 5.4 篦冷机正交实验结果及分析78-82
• 5.5 本章小结82-83
• 第六章 结论和展望83-85
• 6.1 结论83-84
• 6.2 展望84-85
• 参考文献85-89
• 致谢89-90
• 学位论文评阅及答辩情况表90

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本文编号：630673