【摘 要】
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旋风预热器是新型干法水泥生产中的重要热工设备,它充分利用窑尾排出的高温废气或分解炉底部燃烧产生的高温烟气,对生料进行预热,然后经下级旋风筒将生料收集入窑,提高系统的
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旋风预热器是新型干法水泥生产中的重要热工设备,它充分利用窑尾排出的高温废气或分解炉底部燃烧产生的高温烟气,对生料进行预热,然后经下级旋风筒将生料收集入窑,提高系统的热效率,以降低系统热耗,提高熟料产量,是构成预分解系统的主要气固反应单元。它的分离效率,压降和热效率是衡量预分解系统的重要指标。最大限度换热,最低的流动阻力,是对预热器的基本要求。模拟计算是对预热器进行研究的重要手段,但是目前对于旋风预热器的模拟研究主要集中在冷态的收尘和压力损失。可想而知,冷态不能模拟研究预热器的传热效率,故本文主要研究其热态,更好地研究预热器的传热情况。本文借助流体力学软件FLUENT,对新型干法水泥预分解窑系统中旋风预热器的内部流场进行热态研究,主要模拟计算了其内部的气固两相流运动和传热。在深入了解预热系统结构及内部单相流场的基础上,模拟研究了多种情况下的气固两相流流场、颗粒运动轨迹、压降及分离效率等。此外,还应用了fluent的自定义函数于本模拟研究。基于模拟研究,首先得出一些有关预热器热态模拟研究的方法:利用雷诺应力模型,离散相模型和传热模型来进行模拟以及热态研究的求解方法。首先应用RNG模型进行单相模拟,待收敛稳定后加入离散相和传热模型,且把湍流模型改为雷诺应力模型,这样求解容易收敛;其次对预热器冷热态性能研究进行了一系列的对比;再次模拟研究得出一些结论:①风速对预热器工作性能的影响;②离散相颗粒直径对预热器工作性能的影响。③内筒直径对预热器性能的影响;④内筒深度对预热器性能的影响;⑤模拟加入了一些密度,黏度等UDF函数,使模拟工况更接近实际,模拟更准确;⑥最后进行了系统热态研究的初步探索,包括模型的选择,边界的设置等,并得出一些结论,如系统的收尘效率,换热效率和压损的模拟计算。本模拟方法得出的结果,可供工程设计借鉴使用,如预热器单体性能的初步评估,预热器某些结构尺寸的合理选择,预热器工作风速的选择,以及系统的性能计算、评估等。
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