硅碳棒隧道窯窯車加熱過程中內部溫度場進行仿真研究
2025-01-14 12:41:24 點擊：
以計算機為媒介，運用Visual Basic語言編程結合相關熱工計算過程，對硅碳棒隧道窯窯車加熱過程中內部溫度場進行仿真研究。將計算機仿真結果用來指導硅碳棒窯爐熱工行業(yè)，可以有效地減輕實驗的勞動強度，提高實驗的可行性和可操作性。在硅碳棒窯爐砌筑方面，為硅碳棒窯爐工作者砌筑輕質、節(jié)能的窯車提供比較可靠的依據(jù)。
硅碳棒隧道窯是一種比較先進的、機械化、自動化程度高、能耗低的熱工設備。其中窯車式硅碳棒隧道窯得到了最為廣泛的應用。日用瓷、建筑衛(wèi)生瓷、電子陶瓷、耐火材料以及模具工業(yè)都采用這種硅碳棒隧道窯都采用硅碳棒隧道窯燒成。但是窯車式硅碳棒隧道窯具有嚴重的缺陷即窯車笨重，并且在其隨著裝載制品一起經(jīng)過硅碳棒隧道窯被加熱及冷卻的過程中處于非穩(wěn)態(tài)導熱過程，加熱時它阻礙和延遲升溫，消耗大量熱能;冷卻時它阻礙和延遲降溫，雖然放出熱量，但不能很好利用。
針對上述不足，利用計算機對窯車在加熱過程中的內部溫度場進行模擬，方便的模擬出窯車的最佳厚度及組合材料，以達到減輕窯車重量、節(jié)能等目的。
簡化假設
窯車砌筑材料一般都比較復雜，對于這種情況，要模擬窯車材料內部溫度場分布，有必要進行一些適當?shù)暮喕僭O。
(1)窯車上表面溫度按給定制品燒成溫度曲線計算。
(2)忽略各層材料之間的接觸熱阻。高溫情況下由于窯車各層材料間有較強的輻射傳熱，可忽略接觸熱阻對模擬結果影響。
(3)窯車砌筑材料沿厚度方向上導熱過程按一維非穩(wěn)態(tài)傳熱計算。
(4)假定窯車各砌筑材料的物性參數(shù)不隨溫度變化而改變，即認為是常物性參數(shù)。
數(shù)學模型的建立導熱微分方程
笛卡兒坐標系下導熱微分方程的通式為:
窯車材料的導熱在厚度方向上的溫差遠大于其他方向上的溫差，所以可以簡化為一維非穩(wěn)態(tài)、無內熱源的導熱過程，窯車上表面的溫度由制品燒成曲線給出。
導熱微分方程組簡化為:
上式中各項的含義如下:
環(huán)境溫度t(L,動:表示距窯車上表面處(窯車底部)在時刻的溫度值窯內煙氣的溫度隨時間變化的函數(shù)窯車底部與環(huán)境的綜合換熱系數(shù)入，p ,C:分別表示材料的導熱系數(shù)、密度、比熱系數(shù)(其中導熱系數(shù)、比熱系數(shù)都是常物性參數(shù))空間區(qū)域與時間區(qū)域的離散化格式由于硅碳棒隧道窯窯車有多層材料，窯車厚度方向上可視為多層平壁的導熱，所以要將窯車厚度方向視為一個整體，用i(i=0,1, 2, 3二50)將區(qū)域O}x(500n1m離散化，取均一距離步長△x= l Omm ,用節(jié)點n (n=0,1,2,3,590)將時間區(qū)域OS T(590min離散化，取均一時間步長△T二1 min，時間離散點標記為T0T1T2T3…T n，邊界節(jié)點為ToT令時間步長為△T，則這樣，定解問題所對應的連續(xù)性區(qū)域就變成了一系列的離散點Tn (n=0,1,2,3w)及x1 (i=0,1,2)。為了書寫方便，將T。簡記為n，將x;簡記為i，將T。時刻、X.處的溫度簡記為t.0i，在這里上、下兩個角標各表示時刻和位置。根據(jù)不同的具體問題，只要n和i足夠大，即時間和空間步長分得足夠小，集合tln便可以代表t(x)的精確分布情況。http://www.yagpc.com/
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