【摘要】：鋼鐵冶煉中的鏈篦機(jī)-回轉(zhuǎn)窯球團(tuán)生產(chǎn)工藝能提高球團(tuán)質(zhì)量,節(jié)能環(huán)保。球團(tuán)鏈篦機(jī)是用于對(duì)球團(tuán)進(jìn)行干燥預(yù)熱的熱工設(shè)備,而抽風(fēng)干燥段是球團(tuán)鏈篦機(jī)的重要組成部分,抽風(fēng)干燥段溫度場(chǎng)能否實(shí)現(xiàn)均衡穩(wěn)定控制直接影響球團(tuán)生產(chǎn)質(zhì)量和熱能的合理利用。論文針對(duì)鏈篦機(jī)抽風(fēng)干燥段溫度場(chǎng)、氣流速度場(chǎng)、氣壓場(chǎng)等多物理場(chǎng)耦合機(jī)理及對(duì)球團(tuán)干燥過(guò)程的影響,研究了抽風(fēng)干燥段溫度的多物理場(chǎng)耦合建模、仿真和試驗(yàn)分析問(wèn)題。主要研究?jī)?nèi)容和成果包括:1.根據(jù)傳熱學(xué)、干燥動(dòng)力學(xué)、計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)和多孔介質(zhì)理論,建立了鏈篦機(jī)抽風(fēng)干燥段溫度的多物理場(chǎng)耦合數(shù)學(xué)模型。用偏微分方程組描述關(guān)鍵變量隨時(shí)間和空間的變化,考慮了球團(tuán)內(nèi)部導(dǎo)熱、氣固對(duì)流換熱、球團(tuán)干燥過(guò)程中水分析出、氣流流動(dòng)、熱氣流與篦板熱交換和篦板壓力損失等因素。2.構(gòu)建了球團(tuán)鏈篦機(jī)抽風(fēng)干燥段的物理模型,進(jìn)行區(qū)域的離散化,確定數(shù)值模擬計(jì)算方法,基于FLUENT軟件,采用User Defined Scalar(UDS)和User Defined Functions(UDF)修正和定義能量方程、組分方程的源項(xiàng),對(duì)多物理場(chǎng)耦合模型進(jìn)行數(shù)值模擬,得到了鏈篦機(jī)抽風(fēng)干燥段溫度分布、氣流速度分布和氣壓分布,并進(jìn)行理論分析,發(fā)現(xiàn)抽風(fēng)干燥段溫度場(chǎng)在鏈篦機(jī)高度方向和篦床運(yùn)行方向上都出現(xiàn)了溫度梯度,氣流在篦床下部和料層上部空間呈現(xiàn)較大的流速梯度,局部最大流速達(dá)到了2.8m/s,而氣體壓力在多孔介質(zhì)域產(chǎn)生了較大的壓力損失,總壓力損失為120Pa。3.研究了球團(tuán)鏈篦機(jī)鼓風(fēng)干燥段和抽風(fēng)干燥段段間耦合作用對(duì)多物理場(chǎng)分布及球團(tuán)干燥過(guò)程的影響。受鼓風(fēng)干燥段入口熱氣流影響,抽風(fēng)干燥段溫度場(chǎng)局部溫度低于預(yù)期,最低僅有477K;同時(shí)改變了抽風(fēng)干燥段內(nèi)氣流速度和氣壓分布。受抽風(fēng)干燥段高溫?zé)釟饬饔绊?鼓風(fēng)干燥段溫度場(chǎng)局部溫度變化劇烈,料層上部局部空間溫度最高達(dá)565K,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其入口氣流溫度(473K),料層溫度最高達(dá)492K,對(duì)球團(tuán)干燥過(guò)程影響較大。4.研發(fā)制作了多物理場(chǎng)分布檢測(cè)與動(dòng)態(tài)耦合控制試驗(yàn)系統(tǒng),設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案,開(kāi)展了球團(tuán)鏈篦機(jī)干燥過(guò)程溫度的多物理場(chǎng)耦合試驗(yàn)研究。將數(shù)值模擬與數(shù)據(jù)測(cè)量過(guò)程相結(jié)合,通過(guò)比較分析數(shù)值模擬與試驗(yàn)結(jié)果,最大計(jì)算誤差為9.3%,在工程應(yīng)用允許誤差范圍內(nèi),研究了溫度場(chǎng)分布變化規(guī)律、多物理場(chǎng)耦合機(jī)理及對(duì)球團(tuán)干燥過(guò)程的影響,驗(yàn)證了所建的鏈篦機(jī)抽風(fēng)干燥段溫度的多物理場(chǎng)耦合數(shù)學(xué)模型的合理性,誤差修正后可應(yīng)用于實(shí)際控制過(guò)程。論文研究成果為實(shí)現(xiàn)球團(tuán)鏈篦機(jī)抽風(fēng)干燥段溫度場(chǎng)均衡穩(wěn)定的控制奠定了理論基礎(chǔ),對(duì)我國(guó)球團(tuán)礦生產(chǎn)企業(yè)提高綜合經(jīng)濟(jì)效益具有重要意義。
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TF046.6;TF066.2
【圖文】：

江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文第一章 緒論究背景及意義來(lái)源于國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（編號(hào)：51675245），球團(tuán)鏈篦機(jī)篦場(chǎng)時(shí)空耦合與協(xié)同控制機(jī)理研究。工業(yè)和高爐的大型化發(fā)展，對(duì)爐料的品質(zhì)也提出越來(lái)越高的需求有磷、硫、鉛、鋅、砷等大量雜質(zhì)，冶煉過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的污染鐵渣，效率低、能耗高。而全球富礦資源日益枯竭，我國(guó)貧鐵礦石全國(guó)已探明鐵礦石儲(chǔ)量的 97%，約 450 億噸[1]。

（a）鏈篦機(jī)外形 （b）篦床內(nèi)部圖 1.3 球團(tuán)鏈篦機(jī)Fig.1.3 Pellet grate圖 1.4 回轉(zhuǎn)窯外貌 圖 1.5 環(huán)冷機(jī)外貌Fig.1.4 Rotary kiln Fig.1.5 Circular cooler承載球團(tuán)的鏈篦機(jī)篦床是一個(gè)復(fù)雜機(jī)電運(yùn)動(dòng)裝置，鏈長(zhǎng) 120 余米，寬 2 萬(wàn)余個(gè)零部件組成。研究發(fā)現(xiàn)，鏈篦機(jī)球團(tuán)干燥過(guò)程受溫度場(chǎng)、氣流速壓場(chǎng)等多物理場(chǎng)耦合作用，直接影響球團(tuán)的水分遷移、對(duì)流換熱和氧化

圖 1.4 回轉(zhuǎn)窯外貌 圖 1.5 環(huán)冷機(jī)外貌Fig.1.4 Rotary kiln Fig.1.5 Circular cooler承載球團(tuán)的鏈篦機(jī)篦床是一個(gè)復(fù)雜機(jī)電運(yùn)動(dòng)裝置，鏈長(zhǎng) 120 余米，寬 2 萬(wàn)余個(gè)零部件組成。研究發(fā)現(xiàn)，鏈篦機(jī)球團(tuán)干燥過(guò)程受溫度場(chǎng)、氣流速壓場(chǎng)等多物理場(chǎng)耦合作用，直接影響球團(tuán)的水分遷移、對(duì)流換熱和氧化等。目前，關(guān)于鏈篦機(jī)干燥過(guò)程中球團(tuán)料層溫度的多物理場(chǎng)耦合機(jī)理研對(duì)鏈篦機(jī)抽風(fēng)干燥段球團(tuán)干燥過(guò)程溫度的多物理場(chǎng)耦合的研究幾乎沒(méi)有機(jī)鼓風(fēng)干燥段與抽風(fēng)干燥段段間耦合作用對(duì)多物理場(chǎng)分布及球團(tuán)干燥的研究更是空白。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2776694