本文關(guān)鍵詞：基于FLUENT的隧道窯NO_x含量及流—固耦合散熱數(shù)值模擬研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：本文以浙江某燒結(jié)磚隧道窯作為研究對象,以燒成工藝參數(shù)作為準則,以燃燒學與計算流體力學等知識作為理論支持。憑借計算機技術(shù)對燒結(jié)磚隧道窯燒成帶NO_X的生成機理與濃度分布、壓力分布、溫度分布,冷卻帶的流-固耦合散熱等進行了數(shù)值模擬研究。采用現(xiàn)場測試與數(shù)值模擬結(jié)果對比研究的方法。論文的研究工作主要包括以下方面:1.浙江某燒結(jié)磚隧道窯作為原型,燒成帶劃分為三個區(qū)域:燒嘴區(qū)域、磚垛區(qū)域、流體區(qū)域;冷卻帶劃分為兩個區(qū)域:磚垛區(qū)域、流體區(qū)域。重點建立湍流模型、燃燒模型、輻射傳熱模型、NO_X反應(yīng)模型、流-固耦合散熱模型等。最后對各個數(shù)學模型進行離散化并運用SIMPLE算法進行數(shù)值求解。2.改變風速對燒成帶內(nèi)NO_X含量的研究。NO_X在隧道窯內(nèi)主要以NO的形式集中在燒嘴以及磚垛附近,窯內(nèi)的NO_X包含熱力型NO和快速型NO,文中通過分析改變風速對熱力型NO和快速型NO含量變化的影響,選擇合理的風速可以減少NO排放量并且降低生產(chǎn)成本。3.改變窯尾的風速對磚塊冷卻溫度以及溫差的研究。增加風速窯內(nèi)氣體流動的速度以及氣體流動狀態(tài)發(fā)生改變,磚塊溫度逐漸下降,溫差出現(xiàn)先下降后上升的現(xiàn)象,主要是氣體在窯內(nèi)發(fā)生湍流的現(xiàn)象對溫度以及溫差的影響,選取合適的風速可以降低磚塊上下溫差提高磚塊質(zhì)量。4.不同磚塊碼放方式以及不同孔隙率對冷卻帶磚塊散熱的研究。研究表明磚塊稀碼時對窯內(nèi)氣體阻力小,流速快,溫度下降速度快于磚塊密碼。孔隙率的增加平均溫度也逐漸降低,上下溫差受湍流的影響先降低再增加最后再降低的的現(xiàn)象。結(jié)果表明:數(shù)值模擬的結(jié)果與測試值相接近,選擇合適的風速可以有效的降低窯內(nèi)NO_X的生成量,也可以降低磚塊上下截面的溫差,改變磚塊的碼放方式以及孔隙率對溫度和溫差的影響明顯,有利于提高磚塊的質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本、減少對環(huán)境的污染。
【關(guān)鍵詞】：燒結(jié)磚隧道窯 數(shù)值模擬 NO_X含量 流-固耦合 散熱
【學位授予單位】：湖南工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TU522.064
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-16
• 1.1 課題研究的背景9-10
• 1.2 隧道窯的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及研究現(xiàn)狀10-13
• 1.2.1 隧道窯的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 隧道窯國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-13
• 1.3 課題研究的內(nèi)容、方法、目的及意義13-16
• 1.3.1 課題研究的內(nèi)容13-14
• 1.3.2 課題研究的方法14-15
• 1.3.3 課題研究的目的15
• 1.3.4 課題研究的意義15-16
• 第二章 燒結(jié)磚隧道窯結(jié)構(gòu)特點及燒成工藝控制16-27
• 2.1 燒結(jié)磚隧道窯結(jié)構(gòu)特點16-21
• 2.1.1 燒結(jié)磚隧道窯窯體結(jié)構(gòu)16-18
• 2.1.2 燒結(jié)磚隧道窯配套設(shè)備18-19
• 2.1.3 燒結(jié)磚隧道窯實體外形結(jié)構(gòu)19-21
• 2.2 燒成工藝參數(shù)概念及控制21-23
• 2.2.1 燒成工藝參數(shù)概念21-22
• 2.2.2 燒成工藝控制22-23
• 2.3 燒結(jié)磚隧道窯熱工制度的影響23-26
• 2.3.1 燒成曲線23-24
• 2.3.2 合理升溫時間確定24
• 2.3.3 合理保溫時間的確定24-25
• 2.3.4 合理冷卻時間的確定25
• 2.3.5 燒結(jié)磚隧道窯窯內(nèi)氣體流動25-26
• 2.3.6 燒結(jié)磚隧道窯窯內(nèi)壓力制度26
• 2.3.7 燒結(jié)磚隧道窯窯內(nèi)氣氛性質(zhì)26
• 2.4 本章小結(jié)26-27
• 第三章 燒結(jié)磚隧道窯數(shù)學模型的建立27-38
• 3.1 CFD及FLUENT軟件簡介27-30
• 3.2 隧道窯燃燒數(shù)學模型30-33
• 3.2.1 控制方程30-31
• 3.2.2 湍流基本模型31
• 3.2.3 非預(yù)混燃燒模型31-32
• 3.2.4 物質(zhì)輸運及通用有限速率反應(yīng)方程32
• 3.2.5 污染物NO_X反應(yīng)模型32-33
• 3.3 隧道窯冷卻帶的流-固耦合散熱數(shù)學模型33-36
• 3.3.1 標準的k-ε模型33
• 3.3.2 流動與傳熱基本微分控制方程33-34
• 3.3.3 流-固耦合界面的處理34-35
• 3.3.4 流-固耦合場的求解策略35-36
• 3.4 數(shù)值求解方法36-37
• 3.4.1 有限體積法36
• 3.4.2 離散方程的數(shù)值算法36-37
• 3.5 本章小結(jié)37-38
• 第四章 燒結(jié)磚隧道窯燒成帶NO_X含量數(shù)值模擬38-56
• 4.1 隧道窯燒成帶幾何模型38-39
• 4.2 模型的網(wǎng)格劃分及邊界條件39-41
• 4.2.1 模型的網(wǎng)格劃分39-40
• 4.2.2 氣流邊界條件40-41
• 4.2.3 壁面邊界條件41
• 4.3 隧道窯模擬結(jié)果與分析41-51
• 4.3.1 沿窯長方向NO的分布情況42-45
• 4.3.2 沿窯寬方向NO的分布情況45-46
• 4.3.3 沿窯高方向NO的分布情況46-51
• 4.4 隧道窯燒成帶壓力場分布51-53
• 4.5 隧道窯壓力測試數(shù)據(jù)53-54
• 4.6 本章小結(jié)54-56
• 第五章 隧道窯冷卻帶流-固耦合散熱數(shù)值模擬56-66
• 5.1 隧道窯冷卻帶的結(jié)構(gòu)56-57
• 5.2 冷卻帶模型網(wǎng)格劃分及邊界條件57-58
• 5.2.1 冷卻帶模型的網(wǎng)格劃分57
• 5.2.2 模型參數(shù)設(shè)定及邊界條件57-58
• 5.3 數(shù)值模擬結(jié)果與分析58-65
• 5.3.1 窯冷卻帶流-固耦合溫度場分布58-62
• 5.3.2 計算結(jié)果分析62-65
• 5.4 本章小結(jié)65-66
• 第六章 結(jié)論與展望66-68
• 6.1 全文總結(jié)66
• 6.2 展望66-68
• 參考文獻68-72
• 攻讀碩士期間主要參與科研項目及研究成果72-73
• 致謝73

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本文編號：352016