本文關(guān)鍵詞：基于數(shù)值模擬的隧道窯能耗優(yōu)化方法研究

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【摘要】：隧道窯是衛(wèi)生潔具陶瓷生產(chǎn)的重要設(shè)備之一,其燒成質(zhì)量將直接影響生產(chǎn)成本和效率。傳統(tǒng)燒成質(zhì)量主要通過人工經(jīng)驗(yàn)來控制,而這種方式無法滿足陶瓷工業(yè)生產(chǎn)的要求,主要因?yàn)橹塾诒ＷC燃燒質(zhì)量而忽略能耗問題。盡管有學(xué)者研究了隧道窯的燃燒熱平衡問題,但未直接指出與能耗的關(guān)系,且未考慮燃燒質(zhì)量。然而,陶瓷企業(yè)的節(jié)能減排迫切需要從質(zhì)量和能耗兩個方面綜合實(shí)現(xiàn)隧道窯的節(jié)能優(yōu)化。本文以衛(wèi)生陶瓷隧道窯為研究對象,以提高燃燒質(zhì)量和降低能源消耗為目標(biāo),分別建立以燃?xì)馑俣�、助燃風(fēng)速度和爐內(nèi)高度為自變量的燃燒質(zhì)量模型和能耗模型,提出一種基于數(shù)值模擬的隧道窯能耗優(yōu)化方法。因此本文的主要研究內(nèi)容如下：1、針對隧道窯工藝特性及燃燒過程能耗特性,分析隧道窯燃燒過程熱量吸收和支出方式,建立一種基于熱平衡分析的隧道窯能源消耗模型,揭示能源消耗與燃?xì)馑俣�、助燃風(fēng)速度和爐內(nèi)高度等因素的關(guān)系。2、提出一種基于數(shù)值模擬的隧道窯燃燒模型,針對隧道窯結(jié)構(gòu)及生產(chǎn)特點(diǎn),將生產(chǎn)過程抽象為連續(xù)工藝,并建立三維模型,確定隧道窯熱工特性邊界條件,基于計算流體力學(xué)(Computational Fluid Dynamics,CFD)分析隧道窯燃燒過程。3、提出一種基于數(shù)值模擬的質(zhì)量與能耗多目標(biāo)優(yōu)化模型,利用隧道窯燃燒數(shù)值模擬揭示不同組合參數(shù)下窯內(nèi)溫度變化規(guī)律,面向溫度參數(shù)定義一種均勻性系數(shù),評價數(shù)值模擬燃燒質(zhì)量,并基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立燃燒質(zhì)量模型,結(jié)合隧道窯能源消耗模型,利用遺傳算法實(shí)現(xiàn)燃燒質(zhì)量和能耗多目標(biāo)優(yōu)化。綜合以上研究,利用Matlab搭建了“隧道窯能耗優(yōu)化仿真系統(tǒng)”,包括能源消耗模塊、燃燒質(zhì)量模塊和能耗優(yōu)化模塊,為基于數(shù)值模擬進(jìn)行隧道窯能耗優(yōu)化提供理論和方法支撐。
【關(guān)鍵詞】：衛(wèi)生陶瓷隧道窯 能耗模型 數(shù)值模擬 燃燒質(zhì)量模型 優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：廣東工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TQ174.653.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-13
• 第一章 緒論13-20
• 1.1 課題研究背景與意義13-14
• 1.1.1 課題背景13
• 1.1.2 課題研究意義13-14
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-17
• 1.2.1 窯爐數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀14-16
• 1.2.2 窯爐節(jié)能優(yōu)化研究現(xiàn)狀16-17
• 1.3 本文研究思路、內(nèi)容與框架17-19
• 1.4 本章小結(jié)19-20
• 第二章 隧道窯工藝及能耗特性分析20-31
• 2.1 隧道窯結(jié)構(gòu)特性分析20-22
• 2.2 隧道窯工藝特性分析22-25
• 2.3 隧道窯能耗特性分析25-30
• 2.4 本章小結(jié)30-31
• 第三章 隧道窯燃燒數(shù)值模型構(gòu)建方法研究31-40
• 3.1 隧道窯幾何模型構(gòu)建31-32
• 3.2 隧道窯幾何模型網(wǎng)格劃分32-33
• 3.3 隧道窯邊界條件確定33-35
• 3.3.1 固體壁面邊界條件確定34-35
• 3.3.2 氣流邊界條件確定35
• 3.4 燃燒數(shù)學(xué)模型構(gòu)建35-39
• 3.4.1 基本湍流模型35-37
• 3.4.2 PDF燃燒反應(yīng)模型37-38
• 3.4.3 DO輻射傳熱模型38-39
• 3.5 本章小結(jié)39-40
• 第四章 基于數(shù)值模擬分析的能耗優(yōu)化方法研究40-65
• 4.1 隧道窯數(shù)值模擬分析40-53
• 4.1.1 隧道窯荷載時溫度場分布情況41-46
• 4.1.2 隧道窯荷載時速度場分布情況46-51
• 4.1.3 不同爐內(nèi)高度的數(shù)值模擬51-53
• 4.2 隧道窯燃燒質(zhì)量分析53-58
• 4.2.1 燃燒質(zhì)量評價指標(biāo)53-55
• 4.2.2 燃燒質(zhì)量模型的建立55-58
• 4.3 燃燒質(zhì)量與能耗多目標(biāo)優(yōu)化模型研究58-64
• 4.3.1 優(yōu)化變量的選擇與約束條件58-59
• 4.3.2 優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)的確定59
• 4.3.3 燃燒質(zhì)量和能耗多目標(biāo)優(yōu)化模型59-60
• 4.3.4 多目標(biāo)優(yōu)化概念及遺傳算法簡介60-62
• 4.3.5 多目標(biāo)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)設(shè)計及結(jié)果分析62-64
• 4.4 本章小結(jié)64-65
• 第五章 隧道窯能耗優(yōu)化仿真系統(tǒng)設(shè)計與實(shí)現(xiàn)65-72
• 5.1 仿真系統(tǒng)框架設(shè)計65-67
• 5.2 仿真系統(tǒng)的搭建67-68
• 5.3 仿真系統(tǒng)的使用68-71
• 5.4 本章小結(jié)71-72
• 總結(jié)與展望72-74
• 參考文獻(xiàn)74-77
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文77-79
• 致謝79

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：576028