發(fā)布時(shí)間：2017-08-22 12:26

  本文關(guān)鍵詞：基于LBM和FVM的水泥熟料換熱研究

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【摘要】：隨著世界各國(guó)對(duì)低碳經(jīng)濟(jì)認(rèn)識(shí)的不斷提高,水泥生產(chǎn)中的能耗、污染及熱能回收問(wèn)題已逐漸成為全球水泥工業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。篦冷機(jī)是水泥生產(chǎn)過(guò)程中最重要的工藝設(shè)備之一,水泥熟料在篦冷機(jī)內(nèi)的換熱過(guò)程直接關(guān)系到篦冷機(jī)的能耗、污染、熱回收等問(wèn)題以及水泥的質(zhì)量。本文研究了水泥熟料的換熱機(jī)理及整個(gè)熟料層的換熱規(guī)律,其結(jié)論將為優(yōu)化篦冷機(jī)工作參數(shù)、提高熱回收率和節(jié)能減排提供一定的理論基礎(chǔ)。首先,采用實(shí)驗(yàn)方法確定了表征水泥熟料堆積體宏觀物理特性的最小單元即體特征元的尺寸,實(shí)驗(yàn)得到體特征元的尺寸。采用切片法和統(tǒng)計(jì)法獲得了體特征元的二維模型,該模型給出了水泥熟料堆積體的詳細(xì)的孔隙結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù),為水泥熟料堆積體的換熱機(jī)理研究奠定基礎(chǔ)。然后,采用基于孔隙尺度的格子Boltzmann方法對(duì)體特征元進(jìn)行模擬,得到了體特征元內(nèi)空氣的流場(chǎng)和溫度場(chǎng)以及熟料顆粒的溫度場(chǎng)分布規(guī)律,揭示了水泥熟料堆積體的換熱機(jī)理,得到合理的供風(fēng)風(fēng)速區(qū)間,結(jié)果表明,熟料的堆積情況和孔隙度對(duì)冷卻效果有很大影響。最后,對(duì)熟料層整體建立數(shù)學(xué)模型,并考慮局部非熱平衡效應(yīng)、熱彌散效應(yīng)、顆粒尺寸和變孔隙度對(duì)換熱的影響,采用有限體積法對(duì)控制方程進(jìn)行離散,基于SIMPLE算法進(jìn)行求解,得到了熟料層整體的換熱規(guī)律。通過(guò)和現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)的對(duì)比,驗(yàn)證了模型的正確性。
【關(guān)鍵詞】：水泥熟料 體特征元 格子Boltzmann方法 有限體積法
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ172.1
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 緒論9-16
• 1.1 課題研究的背景及意義9
• 1.2 水泥工業(yè)及裝備的發(fā)展9-11
• 1.3 相關(guān)領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀11-15
• 1.3.1 水泥熟料換熱的研究現(xiàn)狀11-13
• 1.3.2 多孔介質(zhì)滲流換熱的研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3.3 格子Boltzmann方法的的研究現(xiàn)狀14-15
• 1.4 課題來(lái)源和主要工作15-16
• 1.4.1 課題來(lái)源15
• 1.4.2 主要研究?jī)?nèi)容15-16
• 第2章 格子Boltzmann方法的基本理論16-28
• 2.1 引言16
• 2.2 格子Boltzmann方法16-22
• 2.2.1 格子Boltzmann方程16-18
• 2.2.2 格子Boltzmann方法的基本模型18-20
• 2.2.3 Chapman-Enskog展開及基本模型的宏觀方程20-22
• 2.3 熱格子Boltzmann模型22-25
• 2.3.1 MS模型22-23
• 2.3.2 DDF模型23-25
• 2.4 邊界條件的處理25-27
• 2.4.1 周期性邊界處理格式25-26
• 2.4.2 標(biāo)準(zhǔn)反彈格式26
• 2.4.3 非平衡外推格式26-27
• 2.5 本章小結(jié)27-28
• 第3章 水泥熟料體特征元的實(shí)驗(yàn)研究28-41
• 3.1 引言28
• 3.2 篦冷機(jī)內(nèi)水泥熟料的換熱過(guò)程28-30
• 3.3 體特征元的建立30-35
• 3.3.1 實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)31-33
• 3.3.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程及結(jié)果33-35
• 3.4 體特征元孔隙實(shí)驗(yàn)方法35-40
• 3.4.1 取樣與切片35-36
• 3.4.2 圖像采集與處理36-39
• 3.4.3 二維計(jì)算區(qū)域的建立39-40
• 3.5 本章小結(jié)40-41
• 第4章 基于LBM的體特征元換熱機(jī)理研究41-59
• 4.1 引言41-42
• 4.2 物理模型42-43
• 4.3 宏觀控制方程43-44
• 4.4 孔隙尺度格子Boltzmann方程44-48
• 4.5 邊界處理48-50
• 4.6 計(jì)算過(guò)程及模擬結(jié)果50-57
• 4.7 本章小結(jié)57-59
• 第5章 基于FVM的水泥熟料換熱規(guī)律研究59-69
• 5.1 引言59
• 5.2 模型的建立及求解59-68
• 5.2.1 物理模型59-60
• 5.2.2 控制方程60-61
• 5.2.3 模型的求解61-68
• 5.3 本章小結(jié)68-69
• 結(jié)論69-70
• 參考文獻(xiàn)70-74
• 攻讀碩士學(xué)位期間承擔(dān)的科研任務(wù)與主要成果74-75
• 致謝75

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本文編號(hào)：719163